Wpływ parametrów spawania na kształt i wymiary jeziorka przy automatycznym spawaniu łukiem krytym

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ S e r i a : MECHANIKA z . 39

1263 Nr k o l . 258

JULIUSZ SIANOS K a t e d r a S p a w a l n ic t w a

WPŁYW PARAMETRÓW SPAWANIA NA KSZTAŁT I WYMIARY JEZIORKA PRZY AUTOMATYCZNYM SPAWANIU ŁUKIEM KRYTYM

S t r e s z c z e n i e : W p r a c y o p i s a n o p o m ia r y i o b l i o z e n i a wymiarów j e z i o r k a p r z y a u to m a ty c z n y m s p a w a n iu l u ­ k iem k r y ty m .

S t w i e r d z o n o w y r a ź n ą z a l e ż n o ś ć wymiarów j e z i o r k a od p a ra m e tr ó w s p a w a n i a . S t w i e r d z o n o b a r d z o m a łą r o z b i e ż n o ś ć m ię d z y w yn ikam i pom iarów i o b l i c z e ń

s z e r o k o ś o i i d ł u g o ś o i j e z i o r k a . 1 . Wstęp

R o z p o w s z e c h n ie n i e m eto d y s p a w a n ia l u k ie m k r y ty m p o o l ą g a z a s o b ą k o n i e o z n o ś ć g ł ę b s z e j a n a l i z y p ro o e s ó w o i e p l n y o h , w y s tę p u ­ j ą c y c h p o d o z a s s p a w a n ia t ą m e t o d ą . Z a g a d n i e n i u te m u p o ś w i ę c i ł d u ż o uw agi N .N . R y k a l i n , p o d a j ą o s w o je m eto dy o b l i c z e ń w k s i ą ż - oe p t . " R a s o z i o t y t i e p ł o w y o h p r o o e s s o w p r i s w a r k i e " . W o p a r o i u 0 podane ta m w zory można t e o r e t y c z n i e o b l i o z y ć w ym iary j e z i o r k a s p a w a l n i o z e g o , podać r o z k ł a d t e m p e r a t u r w d a n e j c h w i l i , maksy­

m a ln ą t e m p e r a t u r ę , do j a k i e j n a g r z a n y z o s t a n i e m e t a l o r a z c z a s p r z e b y w a n i a m e t a l u w s t a n i e o i e k ł y m .

Wymiary i k s z t a ł t j e z i o r k a d e o y d u j ą o z ę s t o o m o ż l i w o ś o i wy­

k o n y w a n ia obwodowych, a n a w e t p r o s t y c h s p o i n .

P o m ia r w i e l k o ś c i c i e k ł e g o j e z i o r k a , j a k r ó w n i e ż o k r e ś l e n i e k s z t a ł t u j e g o d n a p r z y s p a w a n iu ł u k i e m k r y t y m , j e s t u t r u d n i o n e . B e z p o ś r e d n i a o b s e r w a c j a j e z i o r k a p o d o z a s s p a w a n i a u t r u d n i o n a

j e s t p r z e z samą m eto d ę s p a w a n i a , p o n ie w a ż ł u k s p a w a l n i o z y o r a z o i e k ł e j e z i o r k o z n a j d u j ą s i ę pod w a r s tw ą t o p n i k a . N a t o m i a s t po w y g a s z e n iu ł u k u r o z t o p i o n y m e t a l b a r d z o s z y b k o s t y g n i e w y p e ł­

n i a j ą c p o w s t a j ą o y p o d o z a s s p a w a n ia k r a t e r .

D la o k r e ś l e n i a wymiarów o i e k ł e g o j e z i o r k a , j a k r ó w n i e ż o k r e ­ ś l e n i a j e g o k s z t a ł t u n a l e ż a ł o b y w lęo w y g a s i ć ł u k e l e k t r y o z n y 1 j tym samym momenoie u s u n ą ć j e s z c z e o i e k ł y m e t a l .

6 8 J u l i u s z S l a n o s W o e l u o k r e ś l e n i a wymiarów o i e k ł e g o j e z i o r k a o r a z k s z t a ł t u j e g o d n a p r z y s p a w a n iu ł u k ie m k r y ty m w p r a o y n i n i e j s z e j z a s t o ­ sowano m eto d ę n a g ł e g o w y w ró c e n ia s p a w a n e j p r ó b k i , d op ro w a d z a ­ j ą c w t e n s p o s ó b do w y l a n i a s i ę o i e k ł e g o m e t a l u .

2 . K s z t a ł t o w a n i e s i ę s p o i n y p r z y s p a w a n iu ł u k ie m k ry ty m Z a r a z po z a j a r z e n i u ł u k u p o w s t a j e o i e k ł e j e z i o r k o . Równo­

c z e ś n i e p a r y o pewnym o l ś n i e n i u , p o w s t a ł e ze s t o p i o n e g o m e t a l u i t o p n i k a , t w o r z ą wokół ł u k u i j e z i o r k a z a m k n i ę t ą p r z e s t r z e ń . Ś o i a n k i t e j p r z e s t r z e n i u tw o r z o n e s ą z r o z t o p i o n e g o t o p n i k a . S p a w a n ie odbywa s i ę w ię c w z a m k n i ę t e j , o d i z o l o w a n e j od pow ie­

t r z a p r z e s t r z e n i .

K s z t a ł t j e z i o r k a p o d c z a s s p a w a n ia ł u k ie m k r y ty m p r z e d s t a ­ w ia r y s . 1 .

A

R y s . 1 . P r o f i l j e z i o r k a p r z y s p a w a n iu ł u k i e m k r y ty m

1 - d r u t e l e k t r o d o w y , 2 - c i e k ł y ż u ż e l , 3 - t o p n i k , 4 - c i e k ł y m e t a l , 5 - s p o i n a , 6 - m a t e r i a ł r o d z i m y

Łuk e l e k t r y c z n y d z i a ł a j ą o n a k ą p i e l m e ta lo w ą z pewną s i ł ą pow o d uje o d s u w a n ie o i e k ł e g o m e t a l u w k i e r u n k u przeoiw nym do k i e r u n k u s p a w a n i a . P r o o e s t e n j e s t u z u p e ł n i a n y dużym c i ś n i e ­ niem g a z ó w . Z ja w isko m tym z a w d z i ę c z a s i ę g ł ę b o k i e w t o p i e n i e .

Wpływ parametrów spawania na k s z t a ł t , . « 69

K s z t a ł t c i e k ł e g o j e z i o r k a n a p o w i e r z c h n i j e s t w y d łu ż o n y , a t e o r e t y c z n y z a r y s j e z i o r k a c i e k ł e g o m e t a l u o d p o w ia d a c h w i l o ­ w ej p o w i e r z c h n i i z o t e r m i o z n e j d l a t e m p e r a t u r y t o p n i e n i a .

W p r a k t y c e z a r y s j e z i o r k a n i e o d p o w iada t e o r e t y o z n e m u z a r y ­ s o w i , p o n ie w a ż r ó w n a n i a r o z c h o d z e n i a s i ę c i e p ł a n i e u w z g l ę d n i a ­ j ą w s z y s t k i c h c z yn n ików w p ły w a ją o y o h n a k s z t a ł t o w a n i e j e z i o r k a . W y s ta r c z y t u w ym ienić k i l k a z n i c h :

- p a r a m e t r y s p a w a n ia n i e s ą s t a b i l n e j

- p ł a s z c z y z n y o g r a n i c z a j ą c e n i e s ą a d i a b a t y c z n e j

- z a o h o d z ą o e p o d o z a s s p a w a n ia r e a k c j e c h e m ic z n e s ą e g z o - l u b e n d o t e r m i o z n e .

Pomimo t y c h u p r o s z c z e ń w y m iary j e z i o r k a o b l i c z o n e t e o r e ­ t y c z n i e r ó ż n i ą s i ę n i e z n a c z n i e od p o m i e r z o n y c h . C i e k ł e j e z i o r ­ ko s p a w a l n i c z e o k r e ś l a s i ę j e g o d ł u g o ś c i ą ( l ) , s z e r o k o ś c i ą ( b ) , g ł ę b o k o ś c i ą ( h ) o r a z k s z t a ł t e m d n a i z a ry s e m b r z e g ó w .

Wymiar b j e s t ró w n o z n a o z n y z s z e r o k o ś c i ą p r a w id ł o w o wyko­

n a n e j s p o i n y , a wym iar h o k r e ś l o n y j e s t g ł ę b o k o ś o i ą w t o p i e ­ n i a .

Wymiary t e można o k r e ś l i ć n a z g ł a d a o h m a k ro , wykonanyoh w k i e r u n k u p o p rz e c z n y m do o s i s p o i n y .

3 . Ź r ó d ł o o i e p ł a o d u ż e j mooy i d u ż e j p r ę d k o ś c i

P r z y d u ż e j mooy ź r ó d ł a o i e p ł a i d u ż e j p r ę d k o ś c i j e g o p r z e ­ s u w a n ia s i ę można p r z y j ą ć , że c i e p ł o r o z p r z e s t r z e n i a s i ę t y l k o w k i e r u n k a c h p r o s t o p a d ł y c h do w e k t o r a p r ę d k o ś c i s p a w a n i a .

R y s u n e k 2 p r z e d s t a w i a p r z y j ę t y u k ł a d w s p ó ł r z ę d n y c h s t a ł y ( x , y Q, z Q) i p o r u s z a j ą c y s i ę w ra z ze ź r ó d ł e m c i e p ł a ( x , y , z ) d l a p r z y p a d k u n a g r z e w a n i a o i a ł a masywnego sku p io n y m i s z y b k o p rz e s u w a ją o y m s i ę ź r ó d ł e m o i e p ł a .

W tym p r z y p a d k u t e m p e r a t u r ę T ( y Q, z Q» t ) w dowolnym p u n k - o i e A ( y Q, * 0 ) można w y l i c z y ć ze wzoru [ i ] :

(1)

70 J u l i u s z S l a n o s

R y s . 2 . S chem at r o z c h o d z e n i a s i ę c i e p ł a w g r u b e j b l a s z e . S t a ł y i ruchom y u k ł a d w s p ó ł r z ę d n y c h

g d z i e :

2 2 2

y + z ⁼ r ^.

*0 o x*

T c a l i

q I —g— - e f e k t y w n a moc o i e p l n a ź r ó d ł a c i e p ł a , k [ óm s ^ fle g ] “ p r z e w o d z e n i a c i e p l n e g o , v “ s z y b k o ś ć p o r u s z a n i a s i ę ź r ó d ł a c i e p ł a ,

2

a = 'Q- ~ [ —p ] - w s p ó ł c z y n n i k p r z e w o d z e n i a t e m p e r a t u r y ,

* 9

o [ g '° a 3 e g ] ” c i e p ł o w ł a ś c i w e ,

y - g ę s t o ś ć spaw anego m a t e r i a ł u .

Lem J

D la t e g o p r z y p a d k u można r ó w n i e ż p o d a ć m aksym aln ą t e m p e r a - t u r ę i a k a z o s t a n i e o s i ą g n i ę t a w danym p u n k c i e A ( y o , z o )

o d le g ł y m od o s i x o r ^ , m i a n o w i c i e :

Tm( r ) = ---i - £ --- 7 , (2)

m x l e T o y r J

g d z i e :

e - p o d s t a w a l o g a r y t m u n a t u r a l n e g o .

Wpływ parametrów spawania na k s z t a ł t . . . 71

T e m p e r a t u r ą t ą o s i ą g n i e t e n p u n k t po u p ł y w i e c z a s u t ffi, k i e d y ź r ó d ł o c i e p ł a i p u n k t A b y ł y w t e j sa m e j p ł a s z c z y ź n i e p r o s t o p a d ł e j do o s i x . Wyraża t o w z ó r:

D ł u g o ś ć , s z e r o k o ś ć i g ł ę b o k o ś ć j e z i o r k a można o b l i o z y ć ze wzorów R y k a l i n a (1 ) i ( 2 ) p r z e z i c h o d p o w ie d n ie p r z e k s z t a ł c e ­ n i e .

P a r a m e t r y t e s ą p r a k t y c z n i e t r u d n e do w y z n a c z e n i a . C i e k ł y m e t a l j e z i o r k a k r z e p n i e b a r d z o s z y b k o , n i e p o z w a l a j ą o n a b e z ­ p o ś r e d n i e p o m i a r y . D łu g o ść c i e k ł e g o j e z i o r k a o r a z z a r y s b r z e ­ gów można j e s z c z e o k r e ś l i ć n a k o ń c u ś c i e g u po s p a w a n i u . Od­

w zo ro w a n ie k s z t a ł t u d n a o i e k ł e g o j e z i o r k a j e s t m o żliw e t y l k o p r z e z u s u n i ę c i e c i e k ł e g o m e t a l u w b a r d z o k r ó t k i m o z a s i e po wy­

g a s z e n i u ł u k u .

P o d s t a w i a j ą c we w z o rz e (1 ) r = 0 o r a z l ( y 0 » "t) =

= T^0p» t z n . ró w n ą t e m p e r a t u r z e t o p n i e n i a m e t a l u o r a z z a k ł a d a ­ j ą c v = o o n s t można w y p ro w a d z ić w zó r n a d ł u g o ś ć c i e k ł e g o j e ­ z i o r k a . Otrzymamy wów czas:

- e f e k t y w n y w s p ó ł c z y n n i k s p r a w n o ś o i ź r ó d ł a c i e p ł a ( ł u ­ k u e l e k t r y c z n e g o ) ,

U[V] - n a p i ę c i e ł u k u e l e k t r y c z n e g o , I [A ] - n a t ę ż e n i e p r ą d u s p a w a n i a .

O z n a c z a j ą c s t a ł e w i e l k o ś o i po w yższego w zoru w s p ó ł c z y n n i k i e m p r o p o r c j o n a l n o ś c i p r z e z p2 , d ł u g o ś ć c i e k ł e g o j e z i o r k a można w y r a z i ć u p r o s z c z o n y m wzorem:

( 4 )

g d z i e :

X ® p£> U X • (5 )

72 J u liu s z S ia n os

W s p ó ło z y n n ik p r o p o r c j o n a l n o ś c i P2 d l a s p ó w a n ia l u k ie m k r y ty m , w e d łu g R y k a l i n a , waha s i ę w g r a n i c a c h :

2 , 8 - 3 , 6 [ ^ ] . 10“ 3

Wynika s t ą d w n i o s e k , że g e o m e t r y o z n e wym iary o i e k ł e g o Je ­ z i o r k a u z a l e ż n i o n e s ą od p a ra m e tr ó w s p a w a n i a .

Maksymalny o z a s p r z e b y w a n i a m e t a l u j e z i o r k a w s t a n i e c i e ­ kłym można w y l i o z y ć z z a l e ż n o ś c i :

l u b

t m ai = ? i ' n (6 )

* I* (7>

Wynika s t ą d , że im d ł u ż s z e j e z i o r k o i m n i e j s z a p r ę d k o ś ć s p a ­ w a n i a , t o c z a s p r z e b y w a n i a m e t a l u w s t a n i e c i e k ł y m J e s t d ł u ż s z y A. B a d a n i a w ł a s n e

P r ó b y u s t a l e n i a g e o m e t r y c z n y o h wymiarów o i e k ł e g o j e z i o r k a p r z y s p a w a n iu ł u k ie m k r y ty m p r z e p r o w a d z o n o p o p r z e z nap aw an ie ś o ie g ó w n a p ł y t a c h p r ó b n y c h w p o z y o j i p o d o l n e j . P r z e z n a g ł e p r z e w r ó c e n i e p ł y t y p r ó b n e j o k ą t 1 8 0 ° dopro w adzon o do w y l a n i a s i ę c i e k ł e g o m e t a l u z J e z i o r k a .

P r z e d każdorazow ym u ł o ż e n i e m n a s t ę p n e g o ś c i e g u p ł y t a b y ł a s t u d z o n a do t e m p e r a t u r y o t o c z e n i a .

k a ż d ą p r ó b ę n a p a w a n ia p o w t a r z a n o t r z y k r o t n i e d l a u p e w n ie n ia s i ę co do p r a w i d ł o w o ś c i w y n ik u .

Do n a p a w a n ia s to s o w a n o p r ą d s t a ł y otrzym ywany z j e d n e j l u b dwóch s p a w a r e k w i r u j ą c y c h .

Po w y k o n a n iu p r ó b n a p a w a n ia i dokładnym o c z y s z c z e n i u p r ó b e k m ie r z o n o s u w m ia rk ą w ym iary p o w s t a ł e g o k r a t e r u . Po m ia ry t e s p ra w d z o n o n a s t ę p n i e z a pomocą b a d a ń m akroskopow ych, wykona- n y o h na p r z e k r o j a c h p o d ł u ż n y o h i p o p r z e o z n y c h k r a t e r u .

Wpływ parametrów spawania na k s z t a ł t , . 73

P r ó b a z w a ż e n i a m e t a l u w y la n e g o z c i e k ł e g o j e z i o r k a n i e po­

w i o d ł a s i ą . C i e k ł y m e t a l w y le w a ją c s i ę z k r a t e r u m i e s z a ł s i ę bowiem z r o z t o p i o n y m ż u żlem i t o p n i k i e m , z a s t y g a j ą o n a s t ę p n i e w f o r m i e b e z k s z t a ł t n e j p o r o w a t e j m asy . M e ta l u z a s t y g ł e g o w l i c z n y c h o t w o r a c h ż u ż l a o r a z w t o p i o n e g o t o p n i k a n i e można b y ł o u s u n ą ć . Z w a ż e n ie w t e n s p o s ó b s k r z e p ł e j masy n i e wykazywałoby r z e c z y w i s t e g o c i ę ż a r u s t o p i o n e g o m e t a l u .

Ze w z g l ę d u n a n i e p o w o d z e n i e p r ó b z w a ż e n ia c i e k ł e g o m e t a l u p r z e p r o w a d z o n o p o m ia r y p o j e m n o ś c i k r a t e r u .

Wykonane z d j ę c i a c a ł e g o k r a t e r u o r a z z d j ę c i a makroskopowe p o z w o l i ł y o k r e ś l i ć i u t r w a l i ć z a r y s b rze gów i k s z t a ł t d n a c i e ­ k ł e g o j e z i o r k a p r z y s p a w a n iu ł u k ie m k ry ty m p r z y r ó ż n y c h p a r a ­ m e t r a c h .

5 . U r z ą d z e n i e do s p a w a n i a . O p r z y r z ą d o w a n i e . M etody b a d a ń Do p r z e p r o w a d z e n i a p r ó b s p a w a l n i c z y c h , z m i e r z a j ą c y o h do o k r e ś l e n i a wymiarów j e z i o r k a p r z y s p a w a n iu ł u k ie m k r y ty m , uży­

t o a u t o m a t u s p a w a l n i c z e g o t y p u A s 7 d - 1 2 0 0 .

P o d o z a s wykonywania p r ó b wózek a u to m a tu s p a w a l n i c z e g o po­

r u s z a ł s i ę po s z y n a c h , u ł o ż o n y c h n a k o n s t r u k c j i s t a l o w e j ( r y s . 3 ) .

Po w y k o n a n iu o d p o w ie d n io d ł u g i e j n a p o i n y odpychan o p r ę t pod­

t r z y m u j ąoy p ł y t ę p r ó b n ą i r ó w n o o z e ś n i e w y ł ą c z a n o a u t o m a t s p a ­ w a l n i c z y . O p a d a j ą c a p ł y t a o d w r a c a ł a s i ę o 1 8 0 ° i s p a d a ł a na u ł o ż o n e n a p o d ł o d z e k ą t o w n i k i . C i e k ł y m e t a l pod wpływem s i ł y c i ę ż k o ś c i o r a z u d e r z e n i a p ł y t y o k ą t o w n i k i , w y le w a ł s i ę .

P o m ia ry p o j e m n o ś c i k r a t e r u , p o w s t a ł e g o po w y l a n i u s i ę c i e ­ k ł e g o j e z i o r k a , p rz e p r o w a d z o n o z a pomocą w y p e ł n i e n i a k r a t e r u p l a s t e l i n ą ( r y s . 4 ) . P l a s t e l i n ę t ę wyjmowano n a s t ę p n i e z k r a ­ t e r u i w k ła d a n o do m e n z u r k i z z a b a r w i o n ą n a c z erw o n o wodą.

R ó ż n i c a odozytów p r z e d i po w ł o ż e n i u p l a s t e l i n y p o z w o l i ł a na o

o k r e ś l e n i e p o j e m n o ś c i k r a t e r u w m i l i l i t r a o h (om ) . O dozyty wy­

konywano s t y o z n i e do n a j n i ż s z e g o p u n k t u m e n i s k u .

74 J u l i u s z S i a n o s

R y s . 3 . Sohem at wykonyw ania p r ó b

PLastiLina

R y s . 4 . P o m ia r p o j e m n o ś c i k r a t e r u

Wpływ parametrów spawania na k s z t a ł t . « . 75

6 . M a t e r i a ł y u ż y t e do p r ó b

P r ó b y n a p a w a n ia p r z e p r o w a d z o n o na p ł y t a o h p r ó b n y c h o wymia­

r a c h 400 x 2 00 x 20 mm, wykonanyoh ze s t a l i S t 3 S , p r z y u ż y c i u d r u tó w s p a w a l n i o z y o h SP1A o ś r e d n i c a c h 3 , 1 5 , 4 i 5 mm o r a z t o p n i k a T M n lla .

Tak z e s t a w i o n e m a t e r i a ł y s p a w a l n i o z e - d r u t i t o p n i k - s ą s to s o w a n e do s p a w a n ia s t a l i n is k o w ę g lo w y o h . W o e l u o k r e ś l e n i a wpływu t o p n i k a z a s t o s o w a n o d l a p ew n ej p a r t i i p r ó b e k t o p n i k T n T i . S k ł a d c h e m ic z n y t e g o t o p n i k a , o u n i w e r s a l n y c h w ł a s n o ­ ś c i a c h t e c h n o l o g i c z n y c h , z b l i ż o n y j e s t do t o p n i k ó w b e z m a n g a n o - w ych. T o p n i k a t e g o n i e z a l e c a s i ą w p ra w d z ie s to s o w a ć z d r u te m

SP1A l e o z z a s t o s o w a n o go j e d y n i e w c e l u o k r e ś l e n i a wpływu t o p ­ n i k a n a w ym iary g e o m e t r y o z n e j e z i o r k a s p a w a l n i c z e g o , zachowu­

j ą c p o z o s t a ł e p a r a m e t r y s p a w a n i a . 7 . P l a n b a d a ń i w y n i k i p r ó b

U s t a l a j ą c p a r a m e t r y s p a w a n ia p o d c z a s w ykonyw ania p r ó b s k o ­ r z y s t a n o o z ę ś c i o w o z o g ó l n i e z a l e c a n y c h p a r a m e t r ó w , s t o s o w a - nyoh p o d c z a s n a p a w a n ia ł u k ie m k r y t y m .

P a r a m e t r y n a p a w a n i a p o d c z a s p r ó b N a t ę ż e n i e

p r ą d u [a] 400 500 600

N a p i ę o i e ^•

ł u k u [ v ] 35 40 45

S zybkość s p a w a n ia

(cm /m in) 20 35 50

P ró b y wykonano d l a k a ż d e j k o m b i n a c j i p a ra m e tr ó w p o d a n y c h w t a - b l i o y , o z n a c z a j ą o p r ó b k i num eram i 1 + 2 7 .

P r ó b k i o z n a c z o n e numerami 28+32 z o s t a ł y wykonane d l a r o z ­ s z e r z o n y c h d a n y c h , p o t r z e b n y c h d l a s p o r z ą d z e n i a w ykresów .

Pomierzone i obliozonewymiarygeometryoznekraterupowylaniu ciekłegoJeziorka przyróżnyohparametraohnapawaniaZukiemkrytymnapłytąo grubośoi 20mm

76___________________________________________________ J u liu s z Sianoe

ciio

c i CD i i I a • -P P r \

® ^ot^^cbp a

•H m o & o . B fc P .S 1

'O KOo Mo 0OJ

iNjti

~ X T

lH 4>

Ń P N O O

h co

o -p V « N iHU W

H 0) N ,Q M O O

I.

A ^+»

S N U P o

J . *

rH 0>

s p s o o N Cd

o - p

« otJ *H u w .P -o

>,S0 I - H \ o N O CO C a -H CO At fted P J ,

CO w 1---3

i r g

Pi ® S ,> .

a •hih'—1 P=i O

I CD Si

c i ® p i— i

-N Pi

Ai■w a_Pi O

EH

•O Cd Ai >o I a> o a> o i

P - H H p

-OT C ®+>

Pi

O

po

n

co

O d O O O c O r ^ ^ - c O i n - W O O O I

<*i r - C\J r dl r r dl it n

I I I I * 1 1 1 1 1 1

T“

C\J

T- T~ ^{CA CA CA} o o vO CA <r CA

•k •k •k ^•k •k •k •k •k •* •k

O -s* CO ^co o vO o O

OJ OJ OJ OJ T** OJ OJ T“ CA OJ

1 1 1 1 •St 1 1 1 1 1 1

CA •Sf LA_{•k •k} •» ^•k CA CA O•k •k •k co CA LA 00•k ^•k •k •k

CA ^T— CA C^- CA ^KO 00 KO v£> CA CA

-3- •sj- ■st -st -s* ■3- •Si* -s* LA LA o

OJ IA

CA ^OLA OJ^O LA

CA ^{OIA OOJ} IA

CA ^OLA ^OOJ ^IACA

LACA CA^IA IA

CA ^O<*- O O IA

-st -s*^IA IA

•st LA CA IA

CA

O O

O O

■sfr -3*

O O

o o

-3- -=f

oo

-=*•

oo

-=t

oo

•=*

oo

•it

o o o o

•s* LA

OO

LA

H08 W ena

OJ CA IA KO 00 CA

od. tablicy1

Wpływ p a ra m e tr ó w s p a w a n ia n a k s z t a ł t . . ⁷⁷

awr- 1 ! - 1 1 1 1 -tí CM CM 1 CM 1 1 CM 1

CO A CM ^{t í}

T- t í A A CM O

CM 1 f •* 1 1 1 1 •k •k •k 1 «k 1 ! •k I

w— CM VO CM O A t í

*" V“ T“

co LA CM vO CM CT» CO C^- A co C"- r - -tí C'- c^ CO

•k •k * «k •k •k •k Wk •k •k •k •k «k •k •s •k

CVJ CO CM CM A CM A r - A t í r - tí -tí vO t í A

vO o • tí CO

CM 00 r - r - t í o

O 1 ł *k 1 1 1 1 •k •k •k 1 •k 1 1 •k t

t í CM t í o VO CO

CM A CM CM CM CM

CM CM r - r - vO -tí CM -tí r - A «r- O O en VO O

en «k •k •k w* ». •k •k •k •k •k •k •k •k *k •k

CTł O c o o C^- VO en A O t í r - A o en t í

T- ^co CM CM A CM CM CM CM A A CM CM t í CM CM

A - t í t í t í A w—

co I 1 •k 1 1 1 1 «k •k «k 1 •k 1 1 •k 1

A CO CO CO vO A

A A A A vO C'­

vO M3 r^- co en T“ X- C^ VO CM O o en t í

r - •» •k •k •k •k •k •k •k •k *k •k •k •k •k •k •k

VO CM A CM o A A r— A CO vO VO A o CM

a IA A A VO VO A VO vO VO r - VO VO r - [>-

vo o O A O O A O O A O o A O o A o

A CM A A CM A A CM A A CM A A CM A A

a a O O O A A A A A A o O O A A A

c o t í t í t í t í t í t í A A A ^{- t í t í t í t í} t í ^{t í}

o O O O O O O O O O o O O O O O

t í o O o O O O O O O O o O o O O O

LA IA A A A A A VO VO VO VO vO VO VO VO VO

WcO

A Mtí R c c R C c R R R R R R R R R

aEH

OJ t í t í t í t í t í t í t í t í t í t í -tí tí t í tí t í tí

CM CO tí A VO r - CO cn O w* CM A t í A VO r -

T“ <r' r" T“* wr- CM CM CM CM CM CM CM CVJ

cd. tablioy1

78 J u l i u s z S i a n o s

IA IA IA LA

c a •> •» •k •k

T~ ^{l a} CD c^ ▼* x- 1 CA 1 1 r- CA CO d «r-

IA IA

r- OK •d* ■d-

C\J «k •k •k •* •o 1 1 1 r l 1 1 1 1 1

T” •d- CO CD OK X~

x- x r T“

CA OJ IA •d" CA CO CO CO o d d OJ CA C^- O

•k •k •» •» •« •k •k •k •k •k •k •k •k •k •k

CD O CO •« t CO CO O T” r- o CA cO CA

x - T " ▼“ x~ T "

•d" OJ CO OK OK

o •k •k •s •» •k

OK _OJ r- ^OK OJ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

OJ CA CA ▼" OJ

CD O OK OJ OK LA CA OJ IA d LA 00 00 O- O

Ok •k •k •k •k •k •k •k •k •k •k •k •k * •k •k

CD OK -= t OK o CA IA 0- o- C^- d IA CO OJ

OJ OJ CA OJ OJ OJ OJ c\j OJ OJ OJ OJ OJ OJ

OJ r- -d" -d-

CD •k •» •s •k

OJ r- CO CO o 1 1 1 l 1 1 1 1 1 1

CD OK IA LA LA

in OJ -=* CA r^ - r - T— Ok CO r- O CD co

r- •k •k •» <* •k •k •k «k •k •k •k •k •k

LA o > OK LA OK _CO OK LA r- T_ _CO

CD ▼” r^ IA LA LA CO r - 00 O CO OK CO co LA

T -

CO

cA IA IA O LA LA LA IA LA LA LA LA LA LA LA

CA CA xr ^CO CA CA CA CA CA CA CA CA CA CA CA

IA O O IA LA O O O O O O O O O O O

-d- CA CA CA d d d d d d d d d d

O O O O O O o o o o o o O o o

■d- CD O O O OK OJ OJ o 00 o d o d o

CD KO CO CO •d- CD o- co co CO o- KO c^- ■d-

CO 03

M •H M •H

CA M EH M EH

CÎ c c s r f3 V. c r c fl c c c rî

a EH 3 E-ł

eh EH

LA LA

OJ -=* -d* •d- -d- ■d- d d d d d T- *- LA LA ■d-

•k •k

CA CA

CD OK o OJ CA d LA . cO c^- co OK O OJ

OJ OJ CA CA CA CA CA CA CA CA CA CA d d -d-

Wpływ p a ra m e tr ó w s p a w a n ia n a k s z t a ł t . 79

§ §> § g

Hys.5.Wykres zależnośoi wymiarówkrateruodnatężeniaprądu. Warunki spawania: U = 40V, v *35cm/min, drut SP1Ajb 4 mm, topnikTMnlla

80 J u l i u s z S i a n o s

ii- ł

* 1

1 1

i ' i

ł

*«V

w

i

Si <r> N ss <N | Kj * Si <\l C sj C <M S; M a

S

5

Nł

Rys. 6.Wykres zależnośoi wymiarówkrateruodnapięoiałuku. Warunki spawania: I=600A v = 35om/min, drut SP1Afi 4 mmtopnikTMnlla

Wpływ p a ra m e tr ó w s p a w a n ia n a k s z t a ł t , , , _________________________ 81

Hys.7. Wykres zależnośoi wymiarówkrateruodprędkośoi spawania. Warunki spawania I = 600 A, U = 35V, drut SP1Afi 4 mm, topnikTMnlla

Wpływ p a ra m e tr ó w s p a w a n ia na k s z t a ł t . , . _________________________ 83

R y s . 9 . Widok o g ó l n y i p r z e k r ó j p o d ł u ż n y k r a t e r u p r ó b k i Nr 5 . W arunki s p a w a n i a : b l a c h a S t 3 S , d r u t SP1A fi 4 mm» t o p n i k TM nlla

I = 400 A, U = 40 V, v = 35 cm /m in.

R y s . 1 0 . Widok o g ó l n y i p r z e k r ó j p o d ł u ż n y k r a t e r u p r ó b k i n r 2 0 . W arunki s p a w a n i a : b l a o h a S t 3 S , d r u t ^SP1A fi 4 mm, t o p n i k T M n lla ,

I = 600 A, U = ^{3 5 V,} v = ^{3 5} cm /m in.

84 J u l i u s z S i a n o s

R y s . 1 1 . Widok o g ó l n y i p r z e k r ó j k r a t e r u p r ó b k i 3 7 . W arunki s p a ­ w a n i a : b l a c h a S t 3 S , d r u t SP1A fi 4 mm, t o p n i k T n T i , I = 880 A,

U = 40 V, v = 35 om /m in.

R y s . 1 2 . Widok o g ó l n y i p r z e k r ó j p o d ł u ż n y k r a t e r u p r ó b k i n r 2 6 . W arunki s p a w a n i a : b l a c h a S t 3 S , d r u t SFIA fi 4 mm, t o p n i k T M n lla ,

I = 600 A, U = 45 V, v = 35 om /m in.

Wpływ p a r a m e t r ó w s p a w a n ia a a k s z t a ł t , . . 85

R y s . 1 3 . Widok o g ó ln y i p r z e k r ó j p o d ł u ż n y k r a t e r u p r ó b k i n r 31 . W arunki s p a w a n i a : b l a o h a S t 3 S , d r u t SP1A ¡6 4 mm, t o p n i k T M n lla ,

I o 600 A, U = 35 V, v = 60 cm /m in.

R y s . 1 4 . Widok o g ó ln y i p r z e k r ó j p o d ł u ż n y k r a t e r u p r ó b k i n r 3 8 . W arunki s p a w a n i a : b l a o h a S t 3 S , d r u t e l e k t r o d o w y SP1A f> 3 , 1 5 ,

t o p n i k T M n lla , I = 600 A, U = 40 V, v = 35 cm /m in.

8 6 J u l i u s z S i a n o s

R y s . 1 5 . Widok o g ó l n y i p r z e k r ó j k r a t e r u p r ó b k i n r 3 0 . s p a w a n i a : b l a c h a S t 3 S , d r u t SP1A fi 4 mm, t o p n i k TM nlla

= 600 A, U = 35 V, v = 15 om /m in.

W arunki I =

R y s . 1 6 . Widok o g ó l n y i p r z e k r ó j p o d ł u ż n y k r a t e r u p r ó b k i n r 40 W arunki s p a w a n i a : b l a c h a S t 3 S , d r u t 3P1A fi 5 mm, t o p n i k TM nlla

I = 600 A, U = 40 V, v = 35 cm /m in.

Wpływ p a ra m e tr ó w s p a w a n ia n a k s z t a ł t , » . 87 D la o k r e ś l e n i a wpływu t o p n i k a p o w tó r z o n o n i e k t ó r e p r ó b y , s t o s u j ą c d l a t y o b samych, p a ra m e tr ó w t o p n i k T n T i . P r ó b k i o z n a ­ czono numerami 33*37 o r a z 4 2 .

W c e l u o k r e ś l e n i a wpływu ś r e d n i c y d r u t u e l e k t r o d o w e g o n i e ­ k t ó r e z p a ra m e tr ó w p r ó b , p r z y u ż y o i u d r u t u fi 4 mm i t o p n i k a T M n lla , p r z y j ę t o j a k o s t a ł e . P r z y t a k u s t a l o n y c h p a r a m e t r a c h p r z e p r o w a d z o n o p r ó b y p r z y u ż y o i u d r u t u e l e k t r o d o w e g o 0 3 , 1 5 mm i fi 5 mm o r a z t o p n i k a T M n lla . P r ó b k i o z n a c z o n o num eram i 38*41 .

P r z y j ę t y s c h e m a t o b l i c z e ń z a k ł a d a , że p r z e k r ó j w t o p i o n e j o z ę ś o i n a p o i n y J e s t p o ło w ą k o ł a . D l a t e g o t e ż o b l i o z e n i o w a g ł ę ­ b o kość w t o p i e n i a g ł ę b o k o ś ć k r a t e r u , s t a n o w i ą o a p o ło w ę s z e r o k o ­ ś c i k r a t e r u , w i e l o k r o t n i e p r z e w y ż s z a g ł ę b o k o ś ć p o m i e r z o n ą d l a w s z y s t k i c h k r a t e r ó w .

O b l i c z e n io w e s z e r o k o ś c i i d ł u g o ś c i J e z i o r e k s ą b a r d z o b l i s ­ k i e w i e l k o ś c i o m p om ierzo n ym .

W yniki pom iarów i o b l i c z e ń z e s t a w i o n e s ą w t a b l i o y 1 . Wpływ n a t ę ż e n i a p r ą d u s p a w a n ia I , n a p i ę c i a ł u k u U, s z y b k o ś o i spawa­

n i a r , a t a k ż e ś r e d n i o y u ż y t e g o d r u t u e l e k t r o d o w e g o n a wymia­

r y J e z i o r k a p r z e d s t a w i o n o n a w y k r e s a c h ( r y s . 5 * 8 ) , g d z i e b fc, Lk» \ * yk “ o z n a o z a j ą o d p o w i e d n io : s z e r o k o ś ć , , d ł u g o ś ć , g ł ę b o ­ k o ś ć i p o je m n o ś ć k r a t e r u .

K s z t a ł t k r a t e r ó w p r z y r ó ż n y c h p a r a m e t r a o h s p a w a n ia i l u s t r u ­ j ą z a ł ą o z o n e z d j ę o i a ( r y s . 9-t1 6 ) .

8 . O b l i c z a n i e wymiarów c i e k ł e g o j e z i o r k a

W c e l u o b l i c z e n i a d ł u g o ś c i c i e k ł e g o J e z i o r k a z a s t o s o w a n o wzór ( 1 ) . P o n ie w a ż y Q = 0 , z Q = 0 , T ( y Q, z Q, t ) = Tt o p , n a ­ t o m i a s t v t = x , co o d p ow ia d a d ł u g o ś c i j e z i o r k a L, wówczas wzór ( 1 ) , po p r z e k s z t a ł c e n i u p r z y j m u j e p o s t a ć ( 4 ) .

D la o b l i c z e n i a g ł ę b o k o ś c i i s z e r o k o ś o i p o s ł u ż o n o s i ę wzorem ( 2 ) , z k t ó r e g o w ynika

8 8 J u l i u s z S i a n o s

2 2 2

P o n ie w a ż r x = y Q + z Q, t o w p r z y p a d k u o k r e ś l a n i a g ł ę b o k o ś c i y Q = 0 , a w p r z y p a d k u o k r e ś l a n i a s z e r o k o ś o i j e z i o r k a z Q = 0.

Po o b l i c z e ń p r z y j ę t o n a s t ę p u j ą c e w a r t o ś o i : c „ o,11 —°4-1- ■■ K = 0 . 0 9 --- — t

* g d e g ’ v ’ o i s l e g ’

7 = 0 , 9 5 , y = 7 , 8 5 Tt 0 = 1 4 50 °C . om

O b l i c z e n i e wymiarów j e z i o r k a p r z e p r o w a d z o n o d l a n i e k t ó r y c h s p o ś r ó d wykonanych p r ó b e k , a m ia n o w i c ie d l a p r ó b e k Nr 5 , 1 4 , 1 9 , 2 0 , 21 , 2 3 , 2 6 , 2 8 , 2 9 , 3 0 , 31 , 3 2 . P a r a m e t r y , p r z y k t ó ­ r y c h pow yższe p r ó b k i z o s t a ł y w y k o n a n e , j a k t e ż w y n i k i o b l i c z e ń po d a n o w t a b l i c y 1 .

9 . W n io s k i

1 . P o k ł a d n e o k r e ś l e n i e wymiarów c i e k ł e g o j e z i o r k a , j a k r ó w n i e ż z a r y s u b rze g ó w i k s z t a ł t u j e g o d n a p r z y s p a w a n iu łu k ie m k r y t y m , j e s t t r u d n e . Powodem t e g o j e s t d u ż a s z y b k o ś ć p r z e ­ b i e g u p r o o e s u s p a w a n i a . P r z y pomocy z w y k ły o h b a d a ń m akro­

skopowych można o k r e ś l i ć t y l k o g ł ę b o k o ś ć j e z i o r k a .

2 . P o m ia ry wymiarów j e z i o r k a o b a r c z o n e s ą b łę d e m " p r z y k l e j o ­ n e j " w a r s t w y . K r z e p n ą o a n a p o w i e r z o h n i d n a c i e k ł e g o j e z i o r ­ k a w a r s tw a m e t a l u u k ł a d a s i ę p r a w ie r ó w n o m i e r n i e , d z i ę k i ozemu można w nioskow ać o k s z t a ł c i e dn a i l i n i i b r z e g o w e j c i e k ł e g o j e z i o r k a .

3 . C i e k ł e j e z i o r k o p r z y s p a w a n iu łu k ie m k r y ty m ma opływowy k s z t a ł t i j e s t w y d łu ż o n e w k i e r u n k u p rze c iw n y m do k i e r u n k u s p a w a n i a . K s z t a ł t j e z i o r k a p r z y r ó w n a ć można do k s z t a ł t u s p a d a j ą c e j k r o p l i o i e o z y . Z a r y s b rze gów j e z i o r k a odpow iada chwilowemu p o ł o ż e n i u i z o t e r m y d l a t e m p e r a t u r y t o p n i e n i a . 4 . Wymiary i k s z t a ł t c i e k ł e g o j e z i o r k a u z a l e ż n i o n e s ą od p a r a ­

m etrów s p a w a n i a .

Wpływ p a ra m e tr ó w s p a w a n ia n a k s z t a ł t . . . 89 5 . W zrost n a t ę ż e n i a p r ą d u s p a w a n ia wpływa b a r d z o w y r a ź n ie na

z w i ę k s z e n i e d ł u g o ś c i , g ł ę b o k o ś c i o r a z p o j e m n o ś o i c i e k ł e g o j e z i o r k a . S z e r o k o ś ć J e z i o r k a w z r a s t a p r z y tym n i e z n a o z n i e i z d ą ż a do s t a ł e j w a r t o ś c i p r z y w i ę k s z y c h p r ą d a o h .

6 . Pod wpływem w z r o s t u n a p i ę o i a ł u k u w z r a s t a d ł u g o ś ć i s z e r o ­ k o ść c i e k ł e g o j e z i o r k a , n a t o m i a s t J e g o g ł ę b o k o ś ć u l e g a z m n i e j s z e n i u . Wie s t w i e r d z o n o w i ę k s z e g o wpływu zm iany n a ­ p i ę o i a ł u k u n a p ojem n o ść j e z i o r k a .

7 . W zrost p r ę d k o ś o i s p a w a n ia po w oduje w y ra ź n e z m n i e j s z e n i e s i ę s z e r o k o ś o i c i e k ł e g o j e z i o r k a o r a z s p a d e k J e g o p o je m n o - ś o i . R ó w n ież z m n i e j s z a s i ę d ł u g o ś ć i g ł ę b o k o ś ć j e z i o r k a . D la t y c h o s t a t n i o h wymiarów d a j e s i ę j e d n a k zaobserwow ać n i e z n a c z n e t e n d e n o j e i o h w z r o s t u l u b s t a b i l i z a c j i , z w ł a s z ­ c z a w w a ru n k a o h s p a w a n ia z p r ę d k o ś o i ą o k . 50 om /m in. Z j a ­ w is k o t o można n i e w ą t p l i w i e t r a k t o w a ć j a k o w yn ik d z i a ł a n i a podmuohu ł u k u .

8 . Z m n i e j s z e n i e g ę s t o ś c i p r ą d u p o p r z e z z w i ę k s z e n i e ś r e d n i o y d r u t u e l e k t r o d o w e g o wpływa n a wym iary g e o m e t r y c z n e j e z i o r ­ k a o d w r o t n i e n i ż w z r o s t n a t ę ż e n i a p r ą d u p r z y s t a ł e j ś r e d ­ n i o y d r u t u . Z m n i e j s z a s i ę d ł u g o ś ć , g ł ę b o k o ś ć i p ojem ność j e z i o r k a , s z e r o k o ś ć j e g o n i e z n a c z n i e w z r a s t a .

9 . N ie u j a w n i o n o i s t o t n e g o wpływu p r z e b a d a n y c h t o p n ik ó w na w ym iary g e o m e try o z n e j e z i o r k a .

1 0 . T e o r e t y c z n e o b l i o z e n i e d ł u g o ś o i i s z e r o k o ś o i o i e k ł e g o j e ­ z i o r k a d a j e z a d o w a l a j ą c e w y n i k i p r z y s t o s o w a n i u p o d a nyo h p r z e z R y k a l i n a wzorów o b l i o z e n i o w y o h d l a p r z y p a d k u d z i a ł a ­ n i a ź r ó d ł a o i e p ł a o d u ż e j mocy i d u ż e j p r ę d k o ś c i . O b l i o z e - n io w a g ł ę b o k o ś ć c i e k ł e g o j e z i o r k a j e s t z n a o z n i e w i ę k s z a n i ż r z e c z y w i s t a ( t z n . p o m i e r z o n a ) . O b l i c z e n i o w a d ł u g o ś ć c i e k ł e g o j e z i o r k a n i e z a l e ż y od s z y b k o ś o i s p a w a n i a , co wy­

n i k a z e w zoru ( 4 ) . P o m ia r y w y k a z a ły n a t o m i a s t z a l e ż n o ś ć d ł u g o ś c i o i e k ł e g o j e z i o r k a od p r ę d k o ś c i s p a w a n i a . T e o r e ­ t y c z n e w y n i k i o b l i c z e n i o w e w y k a z a ły w z r o s t g ł ę b o k o ś c i c i e k ł e g o j e z i o r k a ze w z ro ste m n a p i ę o i a ł u k u . P o m ia ry p r a k ­

90 J u l i u s z S i a n o s t y c z n e n a t o m i a s t w s k a z u j ą n a z m n i e j s z a n i e s i ę g ł ę b o k o ś o i c i e k ł e g o J e z i o r k a p r z y w z r o ś c i e n a p i ę o i a ł u k u ( p a t r z t a ­ b l i c a 1 ) . P r z y c z y n ą t e j r o z b i e ż n o ś c i j e s t p ra w d o p o d o b n ie p r z y j ę c i e u p r o s z c z o n e g o s c h e m a tu o b l i c z e ń o p a r t e g o n a za­

ł o ż e n i a c h o d b i e g a j ą c y o h od r z e o z y w i s t o ś c i .

LITERATURA

R y k a l i n U . K . : R a s o z i o t y t i e p ł o w y c h p r o o e s s o w p r i s w a r k ie - Moskwa 1951 r .

[2] Węgrzyn J . , K o r k i e w io z R . : A u to m a ty c z n e s p a w a n ie i napawa­

n i e pod t o p n i k i e m - Warszawa 1967 r .

[3] L a n o a s t e r J . P . s M e t a l u r g i a p r o c e s ó w s p a w a l n i o z y o h - War­

szaw a 1 967 r .

f t ] P r a c a z b i o r o w a : P o r a d n i k s p a w a l n i o z y - WN-T - Warszawa - 1 9 6 7 r .

[53 L i p a W.: P r a c a dyplomowa - G l i w i c e 1 9 6 8 r .

8JTMHHHE PEM1M03 CBAPKŁi nOfl MUCOM HA i>OPMy k PASMEPbl CBAPOHHOii BAHHhl

P e ³ n m e

B paÓOTe fituia npoBejeHH aaaepeHHH a pacweTu pasuepoB CBapo^Hoii BaHHbi n p a aBTOMaTatiecKoii CBapKe no* (iumcou.

E łijia ycTaHOBJieKa 3aueTHajj sasHCnuocTŁ pa3MepoB bbhhh o t p e x a - mob CBapKM• ycTaHOBaeho oueHb HeOojibinoe pacxoK,aeHae pe3yJii>Ta- tob HsuepeHuft h pactieTOB mapuHU a ju ih h li CBapowiioft BauiM,

gpływ parametrów spawania na kształt.. 91

THE IHPIUENCE OP WELDIHG PARAMETERS OH SHAPE AHD SIZE OP WELDIHG POOL AT SUBMERGED ARC WELDIHG

S u m m a r y

The m e a s u r i n g a n d c o u n t i n g o f t h e s i z e s o f t h e subm erged w e l­

d i n g p o o l . The d i s t i n c t c o r e l a t i o n b e tw e e n t h e s i z e s o f t h e w e l d i n g p o o l a n d w e l d i n g p a r a m e t e r s w ere e s t a b l i s h e d . The mea­

s u r i n g a n d c o u n t i n g d a t a f o r l e n g t h a n d w i d t h o f subm erged w e l d i n g p o o l a r e s i m i l a r .