NAPRAWA CZĘSCI SPAWANIE

W naprawach części samochodowych dość powszechnie stosuje się metody spawalnicze. Metod spawalniczych jest wiele, a ich dobór zależy od charakteru i wymiarów uszkodzenia, od mate­riału części, obciążeń, które uszkodzony element powinien prze­nosić oraz od temperatury, w jakiej będzie on pracował. W na­prawach najczęściej stosowane jest spawanie. Ponadto stosuje się napawanie, zgrzewanie i lutowanie.Istotną wadą połączeń spawanych są naprężenia i odkształce­nia materiału. Zjawiska te są wynikiem nierównomiernego roz­kładu temperatury spawanej części oraz skurczu materiału spoi-ny podczas jej krzepnięcia. przedstawiono schema­tycznie zjawisko odkształcania się materiału podgrzewanego miej­scowo, spowodowane jego rozszerzeniem się w czasie nagrzewa­nia i kurczeniem podczas studzenia. Rysunek 20.2 ilustruje prze­bieg powstawania odkształcenia wskutek zmiany objętości mate­riału spoiny. Duża szybkość nagrzewania metalu sprawia, że cie­pło rozchodzi się w nim jedynie na niewielkiej głębokości. Ogra­niczona jest więc zarówno strefa przemian strukturalnych, zwią­zanych ze zmianą objętości podczas stygnięcia, jak i strefa, w której wskutek zmian temperatury powstają odkształcenia spa­walnicze. Niekiedy, zwłaszcza w sztywnych częściach, powstające w wyniku tych zjawisk naprężenia wewnętrzne są tak duże, że powodują nie tylko deformację materiału, lecz nawet pęknięcia spoiny.Umiejętnie dobierając sposób układania spoin, kierunki spa­wania, liczbę warstw, kształt przeznaczonych do spawania po­wierzchni itp., można zapobiec ujemnym skutkom spawania lub przynajmniej je zmniejszyć. Należy jednak pamiętać, że fakt wy­stępowania naprężeń wewnętrznych oraz odkształceń spawalni­czych ogranicza zakres stosowania tych metod. Mimo to widocz­ny postęp techniczny w tej dziedzinie sprawia, że metody spa­walnicze coraz szerzej stosowane są zarówno w produkcji, jak i w naprawach samochodów.20.2.1. Wprowadzenie. Spawanie jest najbardziej rozpowszechnio­nym sposobem łączenia metali, polegającym na miejscowym na­grzaniu metalu do stanu topnienia i łączeniu powierzchni w sta­nie ciekłym. Łączenie może odbywać się z doprowadzeniem do­datkowego materiału — spoiwa (częściej) lub bez doprowadzenia spoiwa. Podczas spawania nie wywiera się nacisku na części łą­czone. Zależnie od sposobu, w jaki doprowadza się ciepło potrzeb­ne do stopienia metalu, rozróżnia się spawanie: gazowe, elek­tryczne i termitowe (rzadko stosowane).Szczególnie wiele odmian ma spawanie elektryczne Przede wszystkim należy tu wymienić różne metody spawania łukowego, w którym źródłem ciepła jest łuk elektryczny. Ponad­to stosuje się spawanie żużlowe, elektronowe i plazmowe.Spawaniem naprawia się pęknięte kadłuby zespołów, pokry­wy, pęknięte lub złamane dźwignie, wały, uszkodzone blachy itp. Jakkolwiek dobór metody spawania zależy od wielu czynników, decydujące znaczenie ma materiał, z jakiego wykonana jest na­prawiana część. Najczęściej spawa się części stalowe, żeliwne lub wykonane ze stopów aluminiowych.20.2.2. Spawanie stali. Stale konstrukcyjne niskowęglowe, zawie­rające do 0,25% C, spawają się łatwo zarówno na zimno, jak i na gorąco. Jedynie w przypadku spawania grubych elementów (po­wyżej 30 mm) lub części, które powinny odznaczać się szczególnie dużą sztywnością, stosuje się zabiegi specjalne, jak podgrzewanie przed spawaniem lub wyżarzanie po spawaniu. Cienkie elementy (do 2 mm) spawa się gazowo, gdyż spawanie cienkimi elektroda­mi nastręcza pewnych trudności. Elementy grubości większej niż 7 mm z reguły spawa się elektrycznie — łukowo.Stale węglowe o większej zawartości węgla oraz stale stopo­we są mniej plastyczne i wrażliwsze na działanie temperatury. Dlatego podczas ich spawania należy zapewnić takie warunki cieplne, w których nie nastąpi hartowanie się metalu w strefie przejściowej oraz tworzenie się twardych i kruchych składników (martenzyt), stanowiących zarodek pękania.Najtrudniejsze do spawania są stale o strukturze martenzy-tycznej. Stale per lityczne i austenityczne o małej zawartości wę­gla spawają się łatwo. Należy jednak pamiętać, że o tworzeniu się martenzytu w strefie przejściowej spoiny decyduje szybkość studzenia. Ciepło wywiązujące się podczas spawania odprowa­dzane jest głównie w drodze przewodzenia — przez metal części łączonych. Dlatego w przypadku spawania części grubych nastę­puje szybkie studzenie materiału spoiny i może w niej wystąpić niepożądana struktura martenzytyczna. Szybkość stygnięcia częś­ci grubych wykonanych ze stali stopowych zmniejsza się przez podgrzewanie złącza przed spawaniem i w czasie spawania. Nie­kiedy niezbędne jest również ich wyżarzanie po spawaniu.Stale wysokowęglowe oraz stopowe spawa się niemal wyłącz­nie łukiem elektrycznym. Aby zapobiec wypalaniu się składni­ków stopowych, stosuje się specjalne otuliny elektrod i topniki. Spawanie gazowe daje gorsze wyniki, gdyż powoduje zwykle zwiększenie zawartości węgla w spoinie, a co za tym idzie, zmniejszenie odporności złącza na korozję.Stale wysokostopowe — chromoniklowe — należy spawać elektrodami specjalnymi. Najlepsze wyniki daje jednak spawanie atomowe i spawanie elektrodą topliwą gołą w osłonie gazów szla­chetnych (hel, argon).W naprawach pojazdów, a zwłaszcza w naprawach nadwozi, coraz powszechniejsze zastosowanie znajduje spawanie łukowe w osłonie dwutlenku węgla (C02). Jest ono wykonywane tzw. metodą MAG (Metal Active Gas), polegającą na tym, że łuk elek­tryczny jarzy się w atmosferze C02 między elektrodą topliwą, którą jest goły drut, a przedmiotem spawanym . Meto­da MAG stosowana jest do stali niskowęglowych i niskostopo-wych o grubości l,5-=-30 mm, zarówno przy spawaniu spoiną ciągłą jak i przy spawaniu punktowym, zastępującym z powodze­niem zgrzewanie punktowe. Do rozpowszechnienia metody MAG przyczyniły się przede wszystkim duże korzyści ekonomiczne, ja­kie zapewnia ona dzięki dużej szybkości spawania i ograniczeniu stosowania drogich elektrod otulonych. W Polsce produkuje się kilka odmian urządzeń (półautomatycznych i automatycznych) do spawania metodą MAG. przedstawiono schemat ty­powego stanowiska do spawania w osłonie C02 metodą MAG.20.2.3. Spawanie żeliwa jest trudne ze względu na jego niejed­nolitą strukturę (grafit), dużą zawartość węgla i krzemu oraz małą plastyczność metalu. Gazy powstające wskutek wypalania się węgla tworzą w spoinie pory, a wypalanie się krzemu oraz szybkie stygnięcie sprzyjają powstawaniu w spoinie twardych i kruchych ziarn żeliwa białego z dużą zawartością cementytu, będących ośrodkami pęknięć. Stosuje się dwa sposoby spawania żeliwa — na gorąco lub na zimno.W przypadku spawania na gorąco przedmiot spa­wany podgrzewa się do temperatury 700-^750°C i temperaturę tę utrzymuje się przez cały czas spawania. Po spawaniu przed­miot powinien stygnąć możliwie jak najwolniej. Aby zapobiec wypalaniu się węgla i krzemu oraz w celu oczyszczenia spoiny z tlenków żelaza, stosuje się topniki w postaci prażonego boraksu lub mieszanin boraksu z kwasem borowym, sodą itp. Przy spa­waniu gazowym topnik wprowadza się zanurzając koniec roz­grzanej pałeczki spoiwa (żeliwo o podwyższonej zawartości gra­fitu i krzemu) w proszku. Przy spawaniu łukowym topniki wcho­dzą w skład otuliny elektrody.Spawanie łukowe daje dobre wyniki, jeżli zapewniona jest wysoka temperatura podgrzewania. W przeciwnym razie lepiej jest spawać gazowo, gdyż wówczas mniejsze jest niebezpieczeń­stwo powstawania dużych naprężeń wewnętrznych.Spawanie na zimno odbywa się bez podgrzewania przedmiotu spawanego lub z podgrzaniem go do temperatury niż­szej niż 300°C, tzn. takiej, która nie powoduje zmiany struktury metalu, natomiast zmniejsza powstające podczas stygnięcia na­prężenia wewnętrzne. Na zimno najczęściej spawa się łukowo, stosując elektrody ze stali węglowych i niskostopowych w otuli­nie zawierającej węgiel, krzem oraz topniki. Stosuje się również elektrody, których rdzeń wykonany jest ze stopu Monela (65%Ni + 35% Cu). Spoina taka jest łatwo obrabialna narzędzia­mi skrawającymi. Po spawaniu celowe jest wyżarzanie w tempe­raturze 800H-900°C. W przypadku spawania grubych ścianek, gdy niemożliwe jest podgrzanie, w strefie przyjściowej materiał może stać się kruchy i pękać podczas studzenia. Aby temu zapobiec, spoiny wzmacnia się wkrętami z miękkiej stali . Spawanie stopów aluminiowych. Ze względu na dużą prze­wodność cieplną (konieczność stosowania silnego źródła ciepła) oraz niską temperaturę topnienia (600-^658°C), aluminium i jego stopy zalicza się do metali trudno spawalnych. Dodatkowe trud­ności powodują łatwość utleniania się aluminium i tworzenie podczas spawania trudno topliwych tlenków (A1203 ma tempera­turę topnienia 2060°C). Ponadto w przeciwieństwie do stopów żelaza brak jest wyraźnych oznak, gdy aluminium lub jego stopy zbliżają się do temperatury topnienia. Powoduje to gwałtowne „zapadanie się” materiału.Najlepszą metodą spawania aluminium i jego stopów jest spa­wanie łukowe w osłonie gazów szlachetnych. Zwykłe spawanie łukowe elektrodą otuloną ma ograniczone zastosowanie. Stosuje się je do grubych blach. Ze względu na łatwość utleniania się aluminium w przypadku spawania gazowego płomień powinien mieć raczej nadmiar acetylenu niż tlenu.Jako spoiwa używa się materiału podobnego do metalu spa­wanego. Po spawaniu należy starannie usunąć resztki topników, gdyż są to środki silnie redukujące tlenki, a więc przyspieszające korozję.

Comments

comments