Przegląd Spawalnictwa 12/2006

Ę

ł ż ł

Radosnych Świąt Bożego NarodzeniaCzytelnikom i Sympatykom

życzy Redakcja

PRZEGLĄD SPAWALNICTWA 12/2006

Druk i skład

Wydawca

Zastępca redaktora naczelnego ds. naukowych

Zastępca redaktoranaczelnego ds. wydawniczych

Redaktor naczelny

Nr 12/2006 PLISSN0033-2364 LXXVIII

F O R U M S P A W A L N I K Ó W P O L S K I C H

MIESIĘCZNIK NAUKOWO-TECHNICZNY AGENDA WYDAWNICZA SIMP

rok założenia 1928dawniej

Przewodniczący rady programowej

Rada programowa

Wielce Szanowni Czytelnicy

Drodzy i Szanowni Czytelnicy

prof. dr hab. in¿. Andrzej Klimpel, dr in¿. Damian Janicki,

mgr in¿. Marcin Cyroñ

Spawanie automatyczne GTA ³ukiem pulsuj¹cym cienkich blach

ze stali austenitycznej AISI 321

prof. dr hab. in¿. Jerzy Nowacki, mgr in¿. Piotr Zaj¹c

Wp³yw wielokrotnej naprawy z³¹czy spawanych stali duplex

na ich w³aœciwoœci

mgr in¿. Marek Stankiewicz, mgr in¿. Henryk Jonderko,

mgr in¿. Dariusz Kijowski, mgr in¿. Wojciech Psonka,

prof. dr hab. in¿. Edmund Tasak

Po³¹czenia spawane rur Gr. C/6/X52 wg ASTM i API – w³asnoœci

mechaniczne

dr in¿. Jerzy Haduch

Wp³yw wybranych parametrów technologicznych metody MIG

na wielkoœæ kropli z br¹zu CuSn6 w chwili przerywania jarzenia ³uku

48. Krajowa naukowo-techniczna konferencja spawalnicza pt.

„Innowacje w Spawalnictwie”

XI Naukowo-techniczna krajowa konferencja spawalnicza pt.

„Postêp technologiczny procesów spajania”

Seminarium pt. „Spawanie materia³ów stosowanych w Energetyce”

Nowa generacja bezmiedziowych drutów spawalniczych

Zestawy ARISTOMIG do spawania zrobotyzowanego

„Wp³ywu warunków spawania na sk³onnoœæ do tworzenia pêkniêæ

zimnych przy spawaniu pod wod¹”

In¿ynier Leon Mistur – nauczyciel, wychowawca, przyjaciel

rok za³o¿enia 1928

dawniej

Redakcja „PRZEGL¥D SPAWALNICTWA”

Agenda Wydawnicza SIMP

ul. Œwiêtokrzyska 14a, 00-050 Warszawa

tel./fax: (0-22) 827 25 42, (0-22) 336 14 79

e-mail: [email protected]

adres do korespondencji:

00-950 Warszawa 1, skr. poczt. 56

prof. dr hab. in¿. Jerzy Nowacki

mgr in¿. Irena Wiœniewska

prof. dr hab. in¿. Jerzy Dziubiñski,

prof. dr hab. in¿. W³odzimierz Walczak,

prof. dr hab. in¿. W³adys³aw W³osiñski.

przewodnicz¹cy

prof. dr hab. in¿. Andrzej Zaj¹c

prof. dr hab. in¿. Piotr Adamiec, doc. dr in¿. Henryk

Grzybowski, prof. dr hab. in¿. Andrzej Klimpel,

dr in¿. Les³aw Krynicki, prof. dr hab. in¿. Jerzy Nowacki,

mgr in¿. Andrzej Radoñ, mgr in¿. Marek Saperski,

dr in¿. Jan Sitko, prof. dr hab. in¿. Andrzej Skorupa,

prof. dr hab. in¿. Edmund Tasak, prof. dr hab. in¿. Andrzej

Weroñski, mgr in¿. Jan Wójcik.

dr in¿. Jan Plewniak – prezes Zarz¹du G³ównego

Sekcji Spawalniczej SIMP,

dr in¿. Edward Dobaj – prezes Zarz¹du G³ównego

Polskiego Towarzystwa Spawalniczego.

Korekta – in¿. Barbara Akszak-Okiñczyc

Druk i sk³ad:

Drukarnia Piotra W³odarskiego – Warszawa

Nak³ad do 2000 egz.

Artyku³y opublikowane w Przegl¹dzie Spawalnictwa

s¹ t³umaczone na jêzyk angielski i zamieszczane

w czasopiœmie Welding International wydawanym

przez Woodhead Publishing Ltd. (Wielka Brytania) na

mocy podpisanego porozumienia o wzajemnej

wspó³pracy.

Zamówienia na og³oszenia prosimy kierowaæ bezpo-

œrednio do redakcji. Informacji o cenach og³oszeñ

udziela redakcja, gdzie równie¿ mo¿na nabywaæ eg-

zemplarze archiwalne. Redakcja nie odpowiada za treœæ

og³oszeñ i nie zwraca materia³ów nie zamówionych.

Zastrzegamy sobie prawo skracania i adiustacji tekstów

oraz zmiany ich tytu³ów.

Wydawca

Zastêpca redaktora naczelnego

Redaktorzy dzia³ów

Rada programowa

Wspó³pracuj¹

Redaktor naczelny

Nr 2-3/2006 PLISSN 0033-2364 LXXVIII

F O R U M S P A W A L N I K Ó W P O L S K I C H

MIESIÊCZNIK NAUKOWO-TECHNICZNY AGENDA WYDAWNICZA SIMP

S P I S T R E Œ C I

23

4

8

17

23

15

28

16

26

27

ARTYKU£Y

PRACE DOKTORSKIE

ZAS£U¯ENI SPAWALNICY

NOWOŒCI TECHNICZNE

KONFERENCJE, SEMINARIA

S P I S T R E Ś C I

ARTYKUŁY GŁÓWNE4 Tomasz Babul Rola prędkości strumienia w procesach formowania powłok metodą detonacyjną

7 Adam Kruk, Tomasz Łata Rozwój pęknięć lamelarnych w blachach obciążonych na kierunku walcowania

10 Jerzy Nowacki, Aleksandra Wolnomiejska Wybrane aspekty osłony gazowej w spawaniu alumunium

13 Edmund Nowakowski Instalacje gazowe stosowane w spawalnictwie

27 Marek Żubrowski Zjawiska fizyczne i metalograficzne w technologii połączeń drutowych

INFORMACJE WYdAWCY

23 Jacek Słania, Zygmunt Mikno, Mirosław Wójcik Pomiar i rejestracja cykli cieplnych spawania w spoinie za pomocą systemu pomiarowego opracowanego w Instytucie Spawalnictwa

40 Profil czasopisma, wskazówki dla autorów, warunki prenumeraty, ogłoszenia w Przeglądzie Spawalnictwa

Redaktorzy działów

NOWOŚCI WYdAWNICZE

22 „Lutowanie w budowie maszyn” - Jerzy Nowacki, Marcin Chudziński, Przemysław Zmitrowicz

TARGI, SYMPOZJA

35 Sympozjum zorganizowane przez Polskie Towarzystwo Spawalnicze Oddział Opole

Redakcja „PRZEGLĄD SPAWALNICTWA”Agenda Wydawnicza SIMP

ul. Świętokrzyska 14a, 00-050 Warszawa tel./fax: (0-22) 827 25 42, (0-22) 336 14 79

e-mail:[email protected], http://www.pspaw.ps.pl

adres do korespondencji: 00-950 Warszawa 1, skr. poczt. 56

prof. dr hab. inż. Jerzy Nowacki – Politechnika Szczecińska

prof. dr hab. inż. Andrzej Klimpel – Politechnika Śląska

mgr inż. Irena Wiśniewska

dr h.c. prof. dr hab. inż. Leszek A. Dobrzański – Politechnika Śląska (Materiały); dr h.c. prof. dr hab. inż. Władysław Karol Włosiński – Polska Akademia Nauk (Zaawansowane techno-logie); dr hab. inż. Zbigniew Mirski prof. PWr – Politechnika Wrocławska (Lutowanie i klejenie); dr hab. inż. Jacek Słania – Instytut Spawalnictwa (Praktyka spawalnicza); dr inż. Kazimierz Ferenc – Politechnika Warszawska (Konstrukcjespawane); dr inż. Gracjan Wiśniewski – Urząd Dozoru Technicznego (Przepisy, normy, szkolenia)

prof. dr hab. inż. Jan Pilarczyk – Instytut Spawalnictwa

prof. dr hab. inż. Piotr Adamiec – Politechnika Śląskadr hab. inż. Andrzej Ambroziak prof. PWr– Politechnika Wrocławskamgr inż. Marek Bryś – Castolindr inż. Hubert Drzeniek – Euromatmgr inż. Eugeniusz Idziak – KWB Bełchatów S.A.dr hab. inż. Andrzej Kolasa prof. PW – Politechnika Warszawskadr hab. inż. Jerzy Łabanowski prof. PG – Politechnika Gdańskainż. Mirosław Nowak – Technika Spawalnicza Poznańmgr inż. Zbigniew Pawłowski – Lincoln Electric Besterdr inż. Jan Plewniak – Prezes ZG Sekcji Spawalniczej Politech-nika Częstochowskadr inż. Anna Pocica – Politechnika Opolskamgr inż. Lesław Polak – ESAB Polskamgr inż. Jacek Rutkowski – Kemppi Polskadr hab. inż. Jacek Senkara prof. PW – Politechnika Warszawskamgr inż. Andrzej Siennicki – CLOOS POLSKAprof. dr hab. inż. Andrzej Skorupa – Akademia Górniczo-Hutnicza Krakówprof. dr hab. inż. Edmund Tasak – Akademia Górniczo-Hutnicza Krakówmgr inż. Włodzimierz Jacek Walczak – Linde Gaz Polskamgr inż. Marek Walczak – Urząd Dozoru Technicznegomgr inż. Jan Wójcik – Polski Rejestr Statków

Drukarnia Piotra Włodarskiego – Warszawa

Nakład do 2000 egz.

Zamówienia na ogłoszenia prosimy kierować bezpośrednio do redakcji. Informacji o cenach ogłoszeń udziela Redakcja, gdzie również można nabywać egzemplarze archiwalne. Redakcja nie odpowiada za treść ogłoszeń i nie zwraca materiałów nie zamówionych. Zastrzegamy sobie prawo do skracania i adiustacji tekstów oraz zmiany ich tytułów.

Wydanie czasopisma częściowo dofinansowane przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

NOWOŚCI TECHNICZNE

34 ESI Group - Innowacyjna technologia symulacji połączeń spawanych

36 Roczny spis treści

WYdARZENIA

2 Uroczystość nadania tytułu doktora honoris causa Politechniki Wrocławskiej Panu Profesorowi Władysławowi K. Włosińskiemu Przewodniczącemu Wydziału IV Nauk Technicznych PAN


Uroczystość nadania tytułu doktora honoris causa Politechniki Wrocławskiej Panu Profesorowi Władysławowi Karolowi Włosińskiemu

Przewodniczącemu Wydziału IV Nauk Technicznych Polskiej Akademii Nauk

Podczas uroczystości obchodów święta Politechniki Wrocławskiej 15 listopada 2006 roku w auli tej uczelni pod przewodnictwem Jego Magnificencji Rektora Politechniki Wrocławskiej Prof. dr hab. inż. Tadeusza Lutego oraz w obecności członków Senatu odby-ła się uroczystość nadania zaszczytnego tytułu doktora honoris causa Panu Profesorowi Władysławowi Karolowi Włosińskiemu. Tytuł ten przyznano za wybitne osiągnięcia w dzie-dzinie spajania materiałów wysokozaawansowanych oraz za współpracę naukową w tej dziedzinie z Politechniką Wrocławską. Z wnioskiem o nadanie tytułu wystąpiły dwa Wydziały Politechniki - Mechaniczny i Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, a decyzję o nadaniu tytu-łu doktora honoris causa podjął Senat Politechniki Wrocławskiej. Recenzentami dorobku naukowego Pana Profesora Włosińskiego byli dr h. c. prof. dr hab. inż. Leszek A. Dobrzański z Politechniki Śląskiej i prof. dr hab. inż. Jan Szlagowski z Politechniki Warszawskiej. Laudację wygłosił Dziekan Wydziału Mechanicznego Politechniki Wrocławskiej prof. dr hab. inż. Eugeniusz Rusiński a promotorem pracy był prof. dr hab. inż. Benedykt Licznerski – Dziekan Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki. Uroczystość uświetnili rektorzy i prorektorzy wielu uczelni polskich, przedstawiciele Polskiej Akademii Nauk, przedstawiciele władz Wrocławia oraz woje-wództwa dolnośląskiego, kadra naukowa Politechniki Wrocławskiej oraz liczni goście. Piękną oprawę muzyczną tej uroczystości zapewnił chór Kameralny AXION z Legnicy oraz Formacja Orkiestrowa R.20 Wrocławskiego Stowarzyszenia Muzyki Poważnej.


Profesor Władysław Karol Włosiński tytuły naukowe doktora nauk technicznych oraz doktora habilitowanego uzyskał na Wydziale Mechanicznym Technologicznym Politechniki Warszawskiej. W 1983 roku Rada Państwa przyznała Mu tytuł profeso-ra nadzwyczajnego natomiast Prezydent Rzeczpospolitej Polskiej w roku 1990 - tytuł profesora zwyczajnego. W 1994 roku wybrano Go na członka koresponden-ta Polskiej Akademii Nauk. W roku 2003 został z wyboru Przewodniczącym Wydziału IV Nauk Technicznych Polskiej Akademii Nauk W roku 2005 został doktorem honoris causa Politechniki Śląskiej i został wybrany człon-kiem zagranicznym Chińskiej Akademii Nauk Technicznych.

Praca naukowa i zawodowa Profesora jest związana z Instytutem Technologii Materiałów Elektronicznych w Warszawie i Politechniką Warszawską, w której pełnił funkcję Prodziekana ds. Nauki na Wydziale Mechanicznym Technologicznym oraz był w latach 1993-1999 Prorektorem ds. Nauki, a następnie w latach 1999-2003 dyrektorem Centrum Transferu Technologii tej Uczelni.

Profesor Włosiński odbył liczne staże naukowe: na Uniwersytecie w Sheffield (Anglia), na Uniwersytecie w Osace (Japonia) jako „vis-iting professor”, prowadził wykłady na Uniwersytecie Technicznym w Pekinie, odbył też staż naukowy w Instytucie Maxa Plancka w Stuttgarcie.

Profesor reprezentuje dyscyplinę naukową „Budowa i eksploatacja maszyn”. Jego specjalnością jest nauka o spajaniu materiałów. Wśród szczególnych osiągnięć naukowych Profesora wymienić należy określenie profili dyfuzji i współczynników dyfuzji Mn, Fe i Mo dla ceramiki typu Al2O3 w powiązaniu z warunkami procesu spajania ceramiki korundowej z metalami, termodynamiczne opisy reakcji w stanie stałym przy spajaniu ceramiki korundowej z metalami, określenie i opis zjawisk dyfuzji reakcyjnej w czasie spajania ceramiki typu Al2O3 z miedzią domieszkowaną Ti, określenie na gruncie obliczeń metodą elementów skończonych pól rozkładu naprężeń własnych i zaproponowanie optymalnych konstrukcji złączy ceramiczno-metalowych, określenie struktury warstw pośrednich przy spajaniu ceramiki tlenkowej i ceramiki azotkowej z metalami, redukcja naprężeń własnych przy spajaniu materiałów znacznie różniących się współczynnikami rozszerzalności cieplnej (np. Cu-Al2O3) przez zasto-sowanie funkcjonalnych materiałów gradientowych (FGM).

Wyniki tych i innych badań Profesor opublikował w pięciu monografiach oraz w ponad 150 artykułach opublikowanych w prasie polskiej i zagranicznej (m.in. Journal of Materials Science, Science of Sintering, Transactions of JWRI, Advanced Composites Letters, Archiwum Nauki o Materiałach i Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences). Niektóre z tych osiągnięć są przedmio-tami licznych patentów, w tym 9 zastosowanych w praktyce).

Na dorobek Profesora w zakresie dydaktyki i kształcenia kadry naukowej składa się 26 wypromowanych doktorów w tym 3 cudzo-ziemców oraz opieka nad 10 osobami przygotowującymi rozprawy habilitacyjne, a także opieka nad kilkudziesięcioma wypromowanymi magistrami inżynierami ze specjalnością inżynieria spajania materia-łów zaawansowanych;

Profesor jest z wyboru członkiem:• Międzynarodowego Instytutu Nauki o Spiekaniu;• Amerykańskiego Towarzystwa Spawalniczego;• Towarzystwa Naukowego Warszawskiego.Pełni funkcję Przewodniczącego Rady Naukowej Instytutu

Technologii Materiałów Elektronicznych, jest członkiem Rady Naukowej Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach, Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN w Krakowie i Centrum Wysokich Ciśnień PAN w Warszawie, Centrum Badawczego Technologii Laserów w Kielcach. Jest ponadto członkiem komitetów redakcyjnych następujących czasopism:

• Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences;

• Postępy Technologii Maszyn i Urządzeń PAN;• Przegląd Spawalnictwa;• International Journal of Plant Engineering and

Management;• China Surface Engineering Journal.Ponadto jest honorowym profesorem dwóch chińskich

Uniwersytetów (Beijing Polytechnic University i University for Surface Engineering). Był zapraszany do wygłoszenia referatów na temat spajania zaawansowanych materiałów na międzynarodowych konfe-rencjach w Japonii, we Włoszech, w Niemczech i w Danii.

W roku 1994 Profesor otrzymał Medal Edukacji Narodowej, w roku 1997 Krzyż Oficerski Odrodzenia Polski, w roku 1999 od rządu Belgii otrzymał Krzyż Oficerski za zasługi na polu innowacyjności. W roku 2000 Profesor otrzymał Nagrodę MEN za książkę The Joining of Advanced Materials wydaną przez WPW w 1999 r., w roku 2004 otrzymał Krzyż Komandorski Odrodzenia Polski z okazji rocznicy Konstytucji 3 maja, w roku 2006 Koncern Siemensa odznaczył Go medalem za zasługi dla współpracy „Nauka-Przemysł”. Prace nauko-we prowadzone przez Pana Profesora Władysława Włosińskiego, a w szczególności opisanie procesów dyfuzji reaktywnej w procesach spajania metali z ceramiką są Jego znaczącym wkładem w rozwój tech-nologii elektronicznych w skali światowej, co spowodowało nadanie Mu w 2005 roku tytułu doktora honoris causa Politechniki Śląskiej.

Profesor Władysław Karol Włosiński współpracuje z Politechniką Wrocławską od lat. z Wydziałami Mechanicznym i Elektroniki oraz Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki w zakresie spajania materiałów wysokozaanwasowanych oraz kształcenia kadry naukowej. Profesor Władysław K. Włosiński jest w naszym kraju promotorem rozwoju badań w dziedzinie mikro- i nanotechnologii z ramienia Polskiej Akademii Nauk. Został powtórnie wybrany na Przewodniczącego Wydziału IV Nauk Technicznych Polskiej Akademii Nauk i serdecznie Mu gratulujemy.

opr. prof. Jacek W. Kaczmar


StreszczenieW artykule omówiono wpływ wybranych parametrów technolo-

gicznych na prędkość ziaren proszku gatunku NiCrBSi nanoszonych metodą detonacyjną. Pokazano sposoby umożliwiające zwiększenie prędkości strumienia przy zachowaniu identycznych parametrów ciśnienia i proporcji gazów roboczych. Zwrócono uwagę na moż-liwości kształtowania struktury materiału podłoża oraz przenikania materiału powłoki w podłoże w zależności od prędkości strumienia metalizacyjnego.

AbstractInfluence of selected technological parameters on powder grain

speed of NiCrBSi grade applied by means of the d-gun spraying method was discussed. The methods making it possible to increase stream speed while maintaining identical parameters of pressure and proportion of working gases were presented. Attention was drawn to the possibility to shape substrate material structure and coating material penetration into the substrate depending on the metallization stream speed.

WstępPowłoki nanoszone metodą napylania detonacyjnego formują się

w wyniku zderzenia i odkształcenia drobnych ziaren materiału powło-kowego tworzącego strumień metalizacyjny. Źródłem energetycznym powstania połączenia pomiędzy nanoszonym proszkiem a podłożem jest energia kinetyczna oraz cieplna, skumulowana w strumieniu meta-lizacyjnym składającym się z ziaren proszku oraz gazowych produktów detonacji. W wyniku zderzenia ziaren z podłożem następuje lokalne nagrzewanie podłoża w strefie działania strumienia metalizacyjnego. Na lokalne nagrzanie się materiału podłoża ma wpływ temperatura ziaren strumienia metalizacyjnego, temperatura produktów gazowych oraz wzrost temperatury związany z odkształceniem ziaren strumienia.Oprócz temperatury równie istotnym czynnikiem wpływającym na uzyskanie prawidłowego połączenia pomiędzy ziarnami materiału powłokowego a podłożem jest energia kinetyczna ziaren proszku.

W procesie napylania detonacyjnego stosowane są proszki o ściśle określonej frakcji i określonej energii kinetycznej. Decydujący wpływ przy napylaniu detonacyjnym na wartość energii kinetycznej ma prędkość ziaren proszku, którą można zmieniać poprzez odpo-wiedni dobór parametrów technologicznych. W efekcie poprzez odpo-wiedni dobór parametrów procesu napylania detonacyjnego można kształtować strukturę podłoża, na której nanoszona jest powłoka, strukturę strefy pośredniej podłoże – powłoka, jak również strukturę samej powłoki. Oczywistym jest fakt, że stosując różne parametry procesu można uzyskiwać różne własności powłok formowanych z tego samego materiału proszkowego.

Wyniki badań

Schemat urządzenia, na którym prowadzono próby nanoszenia powłok przedstawiono na rysunku 1.

Urządzenie pozwala na formowanie strumienia metalizacyjnego z różnymi prędkościami, nawet do 1200 m/s. Prędkość i temperaturę cząstek można regulować zmieniając częstotliwość pracy urządzenia,

Rola prędkości strumienia w procesach formowania powłok metodą detonacyjną

Role of stream speed in processes of coating formation by means of the d-gun spraying method

Tomasz Babul

stosując różne ciśnienia gazów roboczych propan–butanu, tlenu i azotu, a także poprzez zastosowanie różnej długości lufy oraz zmianę odległości przedmiotu od końca lufy.

Do pomiarów technicznego oddziaływania dwufazowego stru-mienia metalizacyjnego wykorzystano własnej konstrukcji układ pomiarowy, pokazany na rysunku 2.

Rys. 1. Schemat urządzenia do nanoszenia powłok metodą detonacyjną: 1 – do-zownik proszku, 2 – doprowadzenie azotu, 3 i 10 – układ chłodzenia urządzeniem, 4 – bezpieczniki zabezpieczające przed cofaniem się płomienia, 5 – doprowadzenie propan – butanu, 6 – doprowadzenie tlenu, 7 – układ zapłonowy, 8 – komora deto-nacyjna, 9 – lufa, 11 – formowana powłoka

Rys. 2. Schemat układu pomiarowego do określania technicznego oddziaływa-nia strumienia na podłożeProf. dr hab. inż. Tomasz Babul – Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa.


(propan–butanu, tlenu, azotu) oraz jednakowy stosunek tlenu do propan–butanu. Z uzyskanych danych dla strumienia metalizacyjnego nanoszonego z częstotliwością 2 cykle/s wynika, że długość lufy ma decydujące znaczenie na prędkość ziaren strumienia. Niezależnie od długości lufy stwierdzono, że prędkość ziaren jest większa w odle-głości 150 mm od wylotu z lufy, niż w odległości 50 mm od wylotu z lufy. Maksymalną prędkość strumienia metalizacyjnego wynoszącą ok. 1200 m/s uzyskano dla długości lufy 410 mm, w odległości 150 mm od końca lufy zaobserwowano, że ze zwiększeniem długości lufy następuje obniżenie prędkości cząstek przy pomiarach prowadzonych w odległości 50 mm od końca lufy. Minimalna zanotowana prędkość ziaren proszku wynosiła ok. 600 m/s.

Z powyższych danych wynika, że istnieje możliwość otrzymania różnych wartości prędkości strumienia metalizacyjnego w zakresie 600-1200 m/s przy pracy urządzenia z częstotliwością 2 cykle/s.

Zmiana częstotliwości pracy urządzenia z 2 cykli/s do 4 cykli/s wpłynęła na wartości prędkości strumienia metalizacyjnego. Dla długości luf 510 mm i 610 mm uzyskano znacznie wyższe wartości prędkości cząstek proszku, a dla 410 mm i 710 mm porównywal-ne do uzyskanych w próbach prowadzonych przy częstotliwości 2 cykle/s. Stwierdzono występowanie wyraźnego maksimum w przypadku prowadzenia pomiarów w odległości 50 mm od wylotu lufy. Wartości maksymalne odnotowano podczas zastosowania dłu-gości lufy 510 mm. Na uwagę zasługuje fakt wzrostu prędkości ziaren proszku ze wzrostem odległości od końca lufy niezależnie od stoso-wanej częstotliwości pracy urządzenia. Wydaje się wysoce prawdo-

Przesłona ruchoma do momentu ustabilizowania się parame-trów technologicznych procesu jest umiejscowiona na osi próbki. W momencie osiągnięcia przez urządzenie żądanych parametrów procesu następuje jej usunięcie z osi strumienia – wykonywane są pomiary przyrostu temperatury na podłożu. Przeprowadzono wstępne badania dla wariantów, w których próbka poddawana była oddziały-waniu dwufazowego strumienia metalizacyjnego (produkty detonacji oraz ziarna proszku) lub tylko produktów detonacji. Z otrzymanych danych wynika, że przyrost temperatury próbki dla jednostkowego cyklu natryskiwania jest znacznie większy dla dwufazowego stru-mienia metalizacyjnego. Stwierdzono, że ze wzrostem częstotliwości pracy urządzenia przyrost temperatury próbki (w tym samym czasie) jest mniejszy. Związane jest to z tym, że przy mniejszej częstotliwości pracy urządzenia ilość ciepła przekazywanego w jednym cyklu jest prawie 3-krotnie większa.

Do wykonywania pomiarów prędkości ziaren strumienia meta-lizacyjnego wykorzystano układ, którego schemat pokazano na rys. 3. Przed lufą zamontowano przesłonę szczelinową w celu „wycinania” ze strumienia jego centralnej części. Dzięki tej przesło-nie znacznie ograniczono ilość obserwowanych ziaren proszku, co jednocześnie umożliwiło rozróżnienie pojedynczych ziaren i wyzna-czenie ich prędkości.

Pomiary prędkości ziaren tworzących strumień metalizacyjny przeprowadzono dla luf o różnych długościach w zakresie od 410 do 710 mm. Stosowano dwie częstotliwości pracy urządzenia detonacyj-nego 2 cykle/s i 4 cykle/s. Wyniki pomiarów prędkości ziaren strumienia metalizacyjnego przedstawiono na rys. 4 dla częstotliwości 2 cykle/s i na rys. 5 dla częstotliwości 4 cykle/s. W badaniach wykorzystano proszek typu NiCrBSi o twardości 60 HRC i granulacji 22-45 µm.

Dla obu wykorzystywanych w badaniach częstotliwościach pracy urządzenia są te same, stałe ciśnienia gazów roboczych

Rys. 4. Prędkość ziaren strumienia metalizacyjnego dla częstotliwości 2 cykli/s

Rys. 5. Prędkość ziaren strumienia metalizacyjnego dla częstotliwości 4 cykli/s

Rys. 6. Różnego typu strefy połączenia powłoka – podłoże uzyskane na stali 45 po napylaniu proszku typu NiCrBSi o twardości 60HRC

c)

a) b)

d)

Rys. 3. Schemat układu pomiarowego prędkości ziaren strumieni metalizacyjnych


podobne, że związane jest to z rozprężaniem się produktów detonacji wypływających z lufy i ich oddziaływaniem na ziarna proszku.

Jak wspomniano wcześniej, różne wartości prędkości strumienia metalizacyjnego między innymi wpływają na strukturę materiału pod-łoża i strefę przejścia podłoże – powłoka.

Na rysunku 6 przedstawiono różnego typu struktury strefy przej-ściowej otrzymane przy napylaniu proszkiem o granulacji 22-45 µm typu NiCrBSi na stal gatunku 45 o twardości 28-32 HRC.

Rysunek 6a przedstawia typową strukturę strefy połączenia powłoka – podłoże. Widoczna jest łagodna, falista linia połączenia pomiędzy naniesioną powłoką a podłożem oraz zgniot warstwy wierzchniej uwidaczniający się w postaci ziaren stali o jednako-wym stopniu odkształcenia. Widoczna równomierna strefa zgniotu w stali wynosi ok. 50-60 µm. Na kolejnym rysunku (6b) pokazano strefę połączenia, w której linia połączenia ma zbliżony charakter do poprzedniej. Zasadnicze zmiany widoczne są natomiast w materiale podłoża. Widoczny jest dużo większy zgniot podłoża, uwidaczniający się w postaci silnie zdeformowanych ziaren warstwy wierzchniej materiału podłoża układających się równolegle do linii rozdziału pod-łoże – powłoka.

Przy samej powierzchni rozdziału powłoka – podłoże uzyskano w stali tak duży zgniot, że nastąpiło rozdrobnienie odkształconych ziaren na mikroziaren o wymiarach znacznie mniejszych od 1 µm. Strukturę taką obserwowano do 10-15 µm od powierzchni w głąb materiału podłoża. Nie zaobserwowano pęknięć ani w strefie wystę-powania superdrobnych ziaren, ani w miejscu jej przejścia w strefę silnego zgniotu. Jeszcze silniejsze odkształcenie materiału podłoża przedstawiono na rysunku 6c. Cechami charakterystycznymi obser-wowanymi na zdjęciu, oprócz widocznych poprzednio wtórnych struktur drobnokrystalicznych, są występujące „zawirowania” two-

Podsumowanie

Z przeprowadzonych badań można sformułować następu-jące wnioski.

1. Prędkości strumienia metalizacyjnego przy napylaniu detonacyjnym można regulować nie tylko zmieniając ciśnienia gazów roboczych i ich wzajemną proporcję, ale również poprzez zmianę długości wymiarów geometrycznych urządzenia, jak rów-nież miejsca ekspozycji napylanego elementu przed urządzeniem.

2. Nie stwierdzono prawidłowości w wartościach prędkości strumienia metalizacyjnego w zależności od częstotliwości pracy urządzenia w badanym zakresie (2 cykle/s i 4 cykle/s).

3. Zwiększenie odległości pomiędzy wylotem lufy a napy-lanym elementem z 50 mm do 150 mm powoduje wzrost pręd-kości ziaren nawet o 100%. W efekcie dla ziaren proszku o takiej samej masie ich energia kinetyczna, z jaką uderzają o podłoże, może się różnić nawet 4-krotnie.

4. Zderzenie cząstek formujących strumień metalizacyjny z podłożem w zdecydowany sposób wpływa na strukturę war-stwy wierzchniej napylonego elementu w zależności od posiada-nej przez nie energii kinetycznej.

rzone przez odkształcone ziarna, brak równoległych odkształconych ziaren do powierzchni, a także pojedyncze niewielkie ekstruzje mate-riału podłoża w materiał powłoki oraz materiału powłoki w podłoże.

Największe odkształcenia materiału podłoża pokazano na rysun-ku 6d, na którym widoczne jest wymieszanie się materiału podło-ża i powłoki z jednoczesnym występowaniem wszystkich zjawisk w warstwie wierzchniej pokazanych na poprzednich rysunkach.

Zakład Spawalnictwa, Politechnika SzczecińskaZachodniopomorska Sekcja Spawalnicza SIMPzapraszają do udziału w49. Krajowej Konferencji Spawalniczej„Nowe Materiały i Technologie w Spajaniu”Szczecin, 04 – 07 września 2007

Pod patronatem J. M. Rektora Politechniki Szczecińskiejprof. dr hab. inż. Włodzimierza Kiernożyckego

Komitet Organizacyjny KonferencjiJerzy Nowacki – przewodniczący, Zbigniew Szefner – sekretarz, Wojciech Gendek, Michał Kawiak, Ryszard Pakos, Adam Sajek

Sekretariat konferencjidr inż. Zbigniew Szefner, Politechnika Szczecińska, Instytut Inżynierii Materiałowej, Al. Piastów 19, 70-310 Szczecin, tel. 091-449-42-41;

strona www Konferencji: http://www.nowemat.ps.pl; e-mail Konferencji: [email protected];strona www Zakładu Spawalnictwa PS: http://www.z-spaw.ps.pl


StreszczenieW artykule podano wynik badań wpływu obciążeń osio-

wych, przyłożonych na kierunku walcowania blachy, na rozwój w jej wnętrzu pęknięć lamelarnych. Rozwój wad wewnętrznych monitorowano metodą ultradźwiękową. Zarejestrowane sygnały ech wad poddano analizie falkowej i Fourierowskiej. Wyniki badań porównano z mapami naprężeń otrzymanymi w analizie numerycznej.

AbstractThe research result of axial load impact, applied in the

direction of metal sheet rolling, on the development of lamellar fractures inside of it was shown in the paper. The development of internal defects was monitored by means of the ultrasonic method. The registered echo signals underwent Falk and Fourier analysis. The research results were compared with the map of stresses obtained in the numerical analysis.

WstępZnaczna część profili walcowanych, stanowiących elementy

konstrukcji nośnych obecnie pracujących dużych urządzeń, wykona-na została w latach 70. ze stali zawierającej wtrącenia niemetaliczne. Spawanie takich elementów wprowadza do konstrukcji naprężenia na kierunku normalnym do płaszczyzny walcowania. Powoduje to powstawanie pęknięć lamelarnych [1]. Pęknięcia lamelarne inicjo-wane są również przez obciążenia zmienne na kierunku walcowania blach [2]. Zarodkiem pęknięcia zmęczeniowego jest zwykle wada powierzchniowa. Może nią być krawędź nieprzetopu lub granica wtopu spoiny pachwinowej. Pęknięcie zmęczeniowe propagując w głąb blachy po napotkaniu wtrąceń niemetalicznych zmienia kierunek na zgodny z ich orientacją i rozprzestrzeniając się rozwar-stwia blachę. Pęknięcia lamelarne mogą być również inicjowane w procesie zmęczeniowym od krawędzi wtrąceń niemetalicznych [3]. Praca przedstawia eksperyment, który potwierdza inicjację i rozwój pęknięć lamelarnych również podczas obciążenia statycz-nego na kierunku walcowania blach. Pękanie obserwowane jest metodą ultradźwiękową, natomiast w analizie wyników wykorzysty-wane są transformaty Fouriera i falkowa oraz Metoda Elementów Skończonych.

Metodyka badań

Podczas prac badawczych prowadzonych na konstrukcjach noś-nych suwnic pomostowych obserwowano rozwarstwienia elementów, przenoszących siły osiowe [4]. Eksperyment miał na celu symulację statycznej pracy pasów dźwigarów skrzynkowych mostu suwnicy pomostowej. Wyciętą z tego elementu konstrukcyjnego próbkę o przekroju prostokątnym 10x14 mm i długości roboczej lc=118 mm poddano statycznemu rozciąganiu na kierunku walcowania aż do wystąpienia szyjki. Proces pękania lamelarnego wewnątrz próbki monitorowano metodą ultradźwiękową, z użyciem cyfrowego defek-toskopu, firmy Krautkramer USLT2000i, i szerokopasmowej głowicy

Rozwój pęknięć lamelarnych w blachach obciążonych na kierunku walcowania

Development of lamellar fractures in metal sheets loaded in the direction of rolling

Adam KrukTomasz Łata

ultradźwiękowej G15MN z linią opóźniającą z PMM, wyprowadzającą pole bliskie poza badany materiał (rys. 1). Głowica została przyłożona do nieoszlifowanej powierzchni próbki, co miało symulować pomiar w warunkach przemysłowych.

Krzywa rozciągania dla materiału, z którego została wykonana badana próbka została przedstawiona na rysunku 2. Zaznaczone są na niej wybrane wartości naprężeń przy których dokonano pomiarów ultradźwiękowych. Nieprostowane przebiegi pomiarów ultradźwięko-wych przedstawia rysunek 3. Zaznaczono na nim echa wad i dna oraz opisane w tekście procesy pękania. Wygląd próbki po rozciąganiu przedstawia rysunek 4. Na powierzchniach bocznych widoczne są rozwarstwienia, które propagowały od wad wewnętrznych.

Analiza wyników

W miejscu przyłożenia głowicy ultradźwiękowej, przed obciąże-niem widoczne są 4 echa wad i echo dna (pomiar 1, rys. 3). Poniżej

Rys. 1. Wymiary próbki, orientacja obciążenia i miejsce pomiaru ultradźwiekowego

Dr inż. Adam Kruk, mgr inż. Tomasz Łata – AGH, Kraków.


granicy plastyczności materiału Re=300 MPa, przy naprężeniu 257 MPa (pomiar 3) widoczny jest wzrost amplitudy echa wady 1. Spowodowany jest on rozwojem pęknięcia, wywołanym koncentracją naprężeń na wierzchołku wtrącenia [5]. Już przy naprężeniu 307 MPa – (pomiar 4), wada 1 maskuje wadę 3, a przy naprężeniu 407 MPa zanika echo dna i pojawia się widoczne 2 echo wady 1. Przy napręże-niu 428 MPa materiał pomiędzy wadą 1 i 2 zostaje ścięty (pomiar 6). Materiał w miejscu tworzenia się szyjki przejmuje obciążenie, dlatego też pomiar 7 i 8 nieznacznie różni się od pomiaru 6.

Rys. 2. Charakterystyka rozciągania materiału próbki z zaznaczonymi punktami pomiarów ultradźwiękowych

Rys. 4. Wygląd próbki po rozciąganiu

Echo niezakłóconego przez wady dna próbki umieszczone jest jako 1. wykres od dołu na rysunku 5. Powyżej niego znajdują się wycięte przebiegi, zawierające echa wad 1 i 2. Z prawej strony umieszczono ich widma. Echo wady 3 jest odbiciem od wtrącenia, natomiast echa wad 1 i 2 odbiciem od pęknięć leżących na paśmie wtrąceń [6]. Ponieważ odstęp między wygaszonymi częstotliwoś-ciami widm przebiegów 2-5 wynosi 10 MHz, różnica zalegania między wadą 1 i 2, przy długości przebiegu 16 mm i 1023 próbek po uwzględnieniu „wycięcia” 512pr. wynosi s=0,813 mm, zgonie z obliczeniem:

Widma przebiegów 6-8 są potwierdzeniem połączenia się przez uskok wady 1 i 2. Na rysunkach 3 i 5 widoczne jest nieznaczne przesunięcie przebiegów w dziedzinie odległości w lewą stronę, spo-wodowane przyrostem prędkości rozchodzenia się fal w ośrodku wraz z przyrostem naprężenia [6].

Identyczne wnioski można uzyskać analizując współczynniki falkowe po transformacji ciągłej przebiegów do dziedziny skala-odle-głość przy wykorzystaniu falki bioortogonalnej 3.8 (rys. 6) [8].

Rozwój pęknięć lamelarnych, w zadanym stanie naprężeń jedno-osiowego rozciągania, potwierdzają również wyniki badań przeprowa-dzonych metodą emisji akustycznej [9].

16 *512 0,8110 1023

mm prs mmMHz pr

= =⋅

16 *512 0,8110 1023

mm prs mmMHz pr

= =⋅

Rys. 3. Pomiary ultradźwiękowe Rys. 5. Wycięte przebiegi zawierające echa wad 1 i 2 oraz ich transformaty Fouriera


Rysunek 7 zawiera mapy naprężeń wygenerowane przez pro-gram Ansys po symulacji numerycznej modelu blachy z dwoma wtrąceniami umieszczonymi w osnowie ferrytycznej. Model poddano odkształceniu procentowemu o wartości 0,2% na kierunku orientacji pęknięć (walcowania). Widoczne jest uplastycznienie osnowy ferry-

Podsumowanie

1. Pęknięcia lamelarne mogą być inicjowane przez siły osiowe na kierunku walcowania blach.

2. Metoda ultradźwiękowa w połączeniach z analizami matematycznymi daje dobry obraz procesu propagacji pęknięć lamelarnych w badanym ośrodku, tj. o oddzielaniu się osnowy stalowej od wtrącenia i łączeniu się wad w postaci tarasów i uskoków.

3. Obserwując zmiany echa wady przy obciążeniach osio-wych uzyskuje się podobne informacje o odkształceniach kon-strukcji, jak w przypadku ekstensometrów. Oczywiście z mniejszą dokładnością i w ograniczonym od dołu zakresie pomiarowym.

4. Zaleganie blisko siebie dwóch wad na głębokościach nieznacznie różniących się od siebie świadczy o tym, że badany element konstrukcyjny pracował w zakresie sprężystym i przy dotychczasowych warunkach pracy nadal może być eksploato-wany.

5. Przeprowadzana analiza nie wymaga bardzo gładkiej powierzchni materiału, do której przykładana jest głowica ultra-dźwiękowa.

Rys. 6. Transformata falkowa pomiarów 2, 4, 7

Rys. 7. Mapa naprężeń zredukowanych struktury ferrytycznej z wtrąceniami podda-nej przemieszczeniu ex=0,2%

Literatura

[1] Pilarczyk J.: Mechanizm inicjowania i rozprzestrzeniania pęknięć lamelarnych. Zeszyty naukowe nr 511. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 1977 Gliwice.[2] Szala J.: Metody doświadczalne w zmęczeniu materiałów i konstrukcji. Badania konstrukcji. Wydawnictwo Uczelniane ATR, Bydgoszcz 2000.[3] Rosochowicz K.: Problemy pękania materiałów i konstrukcji kadłubowych skłonnych do rozwarstwień. Zeszyty Naukowe Politechniki Gdańskiej, Seria Budownictwo Okrętowe Nr 40, Gdańsk 1985.[4] Blum A.: Wpływ wieloletniej eksploatacji suwnic na deformację konstrukcji mostów. Zeszyty naukowe Polityki Śląskiej, seria Transport z.53, Gliwice, 2004.[5] Łata T.: Analiza numeryczna rozwoju pęknięć lamelarnych w strukturze ferrytyczno-perlitycznej z wtrąceniami niemetalicznymi. Przegląd Spawalnictwa, nr 1/2006.[6] Blum A., Łata T.: Identyfikacja wtrąceń metalicznych i pęknięć lamelarnych w stalowych blachach dźwigarów pomostowych. XX Sympozjum Mechaniki Eksperymentalnej Ciała Stałego. Polanica Zdrój, 2002.[7] Adamski M.: Naprężenia własne. Biuro gamma. Warszawa 1999.[8] Łata T.: Ocena przydatności transformaty falkowej do diagnostyki wad wewnętrznych w blachach stalowych. Przegląd Spawalnictwa, nr 11/2005.[9] Projekt badawczy nr 1825.130.657 pt.: „Opracowanie metody oceny wpływu propagacji pęknięć lamelarnych na proces narastania trwałych ugięć mostów suwnicowych” realizowanego pod kierunkiem dr. hab. inż. Artura Bluma.

tycznej między wtrąceniami, w miejscu, w którym w eksperymencie nastąpiło ścięcie w postaci tarasu. Uplastycznienia w okolicach naro-żach wtrąceń potwierdzają rozrost wady 1 w eksperymencie [1, 5].


StreszczenieScharakteryzowano wybrane właściwości gazów stosowanych

w spawaniu aluminium. Analizowano energię jonizacji gazów, wpływ gazu osłonowego oraz rolę napięcia powierzchniowego na granicy faz na kształt spoin, kierunku konwekcji w jeziorku spawalniczym w zależności od wartości współczynnika temperaturowego napięcia powierzchniowego, wpływ przewodności cieplnej argonu i helu na wielkość rdzenia łuku elektrycznego i kształt spoin. Stwierdzono, że wysoka przewodność cieplna helu zwiększa efektywność przenosze-nia ciepła w łuku elektrycznym, co sprzyja zmniejszeniu ilości pęche-rzy gazowych w spoinach aluminiowych oraz zwiększeniu prędkości i wydajności spawania, a niska energia jonizacji argonu zapewnia łatwe zajarzanie łuku elektrycznego i jego stabilność podczas spawa-nia. Stosunek zawartości tych gazów w mieszance osłonowej wpływa bezpośrednio na kształt uzyskanych spoin i wysokość nadlewu.

Abstract

Selected properties of gases used in aluminium welding were characterized. Ionisation energy of gases, influence of shielding gases and the role of surface tension at the phase boundary on the weld shape, influence of convection direction in the weld pool relative to the temperature coefficient value of surface tension, influence of thermal conductivity of argon and helium on the dimension of the electric arc core and on the weld shape were analysed. It was found out that high thermal conductivity of helium makes heat transfer efficiency in electric arc grow, which fosters decrease in the number of gas bubbles in aluminium welds and increase in welding speed and efficiency, and low ionisation energy of argon guarantees easy striking the arc and its stability during the welding process. The ratio of these gases in the shielding mixture has the direct impact on the shape of the welds obtained and the height of the excess weld metal.

WstępGazy osłonowe są niezbędne w procesach:

– spawania nietopliwą elektrodą wolframową w osłonie gazów obojętnych TIG,– spawania elektrodą metalową w osłonie gazów obojętnych (MIG) i aktywnych (MAG),– cięcia i spawania plazmowego,– spawania laserowego,– osłony i formowania grani.

Gazy osłonowe stosowane w procesach spawania jako jednoskład-nikowe lub w mieszankach: argon, azot, dwutlenek węgla, hel, tlen i wodór zapewniają izolację jeziorka spawalniczego oraz mają wpływa na:– łatwość zajarzania elektrycznego oraz jego przewodność elektrycz- ną i cieplną,– reakcje metalurgiczne zachodzące w jeziorku spawalniczym,– głębokość wtopienia i geometrię spoiny,– lepkość, zwilżalność i napięcie powierzchniowe na granicy faz gaz–ciekły metal,– emisję zanieczyszczeń [1].

Dobór gazu osłonowego wpływa także na wydajność i koszty spawa-nia. Znajomość wpływu osłony gazowej na proces spawania aluminium pozwala świadomie kształtować m. in. prędkość i efektywność spawania, kształt spoin, głębokość wtopienia, koszty rzeczywiste procesu.

Charakterystyka gazów osłonowych

Najważniejszymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi gazów, decydującymi o właściwościach osłony gazowej łuku, są:

Wybrane aspekty osłony gazowej w spawaniu aluminium

Selected aspects of shielding gas coverage in aluminium welding

Jerzy NowackiAleksandra Wolnomiejska

potencjał jonizacyjny, energia dysocjacji, gęstość, przewodność cieplna i elektryczna, a także lepkość, potencjał utleniający, rozpusz-czalność w ciekłym metalu [2].

Niski potencjał jonizacji i wysoka przewodność elektryczna gazów tworzących atmosferę ochronną łuku zapewniają łatwe zaja-rzanie łuku oraz jego stabilność podczas procesu spawania. Na rys. 1 przedstawiono wartości energii jonizacji podstawowych składników gazów osłonowych – argon i dwutlenek węgla, jako gazy o najniższym potencjale jonizacji, zapewniają łatwe zajarzanie łuku elektrycznego oraz jego stabilność.

Gazy cząsteczkowe (tj. dwutlenek węgla, wodór i tlen) w tempe-raturze łuku elektrycznego ulegają dysocjacji; zjawisko to odpowiada za większą efektywność przenoszenia ciepła w głąb materiału spawa-nego. Skuteczność osłony gazowej zależy także od gęstości gazów

Prof. dr hab. inż. Jerzy Nowacki – profesor zw., mgr inż. Aleksandra Wolnomiejska - asystent Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska.

0

5

10

15

20

25

Ener

gia

joni

zacj

i [eV

]

Rys. 1. Energia jonizacji gazów [2]


– zwykle gazy cięższe od powietrza skuteczniej osłaniają jeziorko pod-czas spawania w pozycji podolnej (PA). Przewodność cieplna gazów osłonowych wpływa na rozchodzenie się ciepła i rozkład temperatury w łuku elektrycznym. Podstawowe właściwości gazów osłonowych przedstawiono w tablicy I.

Wpływ gazów osłonowych na kształt spoin

Podczas spawania w osłonie gazów w łuku elektrycznym zachodzi wiele zjawisk, które mają wpływ na proces spawania oraz na jakość spoin. Pomiędzy stopionym metalem a atmosferą gazową występuje napięcie powierzchniowe. Wartość napięcia powierzch-niowego na granicy faz zależy przede wszystkim od temperatury – wzrasta lub maleje ze zmianą temperatury. Do opisu tego zjawi-ska służy współczynnik temperaturowy napięcia powierzchniowego – ( T

∂γ∂ ). Wartość współczynnika ( T

∂γ∂ ) jest ujemna, jeżeli napięcie

powierzchniowe maleje ze wzrostem temperatury, a tak dzieje się w przypadku czystych metali. Jeziorko spawalnicze nagrzewane jest punktowo, co sprawia, że temperatura jego powierzchni maleje w kierunku jego brzegów, a to powoduje pojawienie się dużego gradientu napięcia powierzchniowego. W wyniku tego następuje przepływ masy z obszarów o małym napięciu powierzchniowym do obszarów o dużej wartości γ [3]. Ten przepływ powierzchniowy powoduje konwekcję metalu w całej objętości jeziorka a kierunek przechodzenia ciekłego metalu zależy od wartości współczynnika ( T∂γ∂ ) – rys 2. Jeżeli wartość ( T

∂γ∂ ) jest ujemna, to metal będzie się

poruszał od gorącego środka jeziorka w kierunku chłodniejszych brzegów (przypadek a). Współczynnik ( T

∂γ∂ ) przyjmuje wartość dodat-

nią, gdy ze wzrostem temperatury rośnie napięcie powierzchniowe; wówczas przepływ będzie następował z obszarów chłodniejszych w kierunku środka jeziorka.

Procesy cieplne zachodzące w łuku elektrycznym istotnie zależą od wartości współczynnika przewodzenia ciepła. Na rys. 3 przedsta-wiono wartości współczynnika przewodzenia ciepła dla gazów osło-nowych. Gazy o większej przewodności cieplnej odprowadzają ciepło na zewnątrz łuku, przez co rdzeń łuku staje się szerszy. Argon ma niż-szy od helu współczynnik przewodzenia ciepła, więc łuk elektryczny w osłonie argonu będzie miał wąski rdzeń, a jeziorko spawalnicze będzie miało charakterystyczny kształt kielicha. Zjawisko to przed-

0

0.02

0.06

0.1

0.14

0.18

0.04

0.08

0.12

0.16

Prze

w. c

iepl

na [W

/(m*K

)]

stawiono schematycznie na rys. 4. Im większa przewodność cieplna stosowanego gazu osłonowego, tym szerszy rdzeń łuku, mniejsze i bardziej równomierne wtopienie [2].

Gazy osłonowe w spawaniu aluminium

Podatność aluminium na utlenianie wymusza konieczność dokład-nego oczyszczania powierzchni elementów przed spawaniem [por. 5], a także całkowitą izolację jeziorka spawalniczego przed dostępem powietrza podczas spawania. Do spawania aluminium można stoso-wać jedynie gazy obojętne – argon i hel oraz mieszanki tych gazów. Stosowanie mieszanek tych gazów pozwala na efektywne łączenie ich specyficznych cech i świadome kształtowanie jakości spoin.

Argon jest cięższy od powietrza, więc będzie zapewniał skutecz-niejszą osłonę jeziorka podczas spawania w pozycjach podolnej (PA) oraz pionowej do góry (PF) – pozycjach zalecanych do spawania stopów aluminium [6]. Stosowanie helu jako gazu osłonowego wyma-ga ustawienia większego wydatku aby zapewnić skuteczną osłonę ciekłego metalu, co wynika z dużo mniejszej gęstości tego gazu od powietrza. W przypadku mieszanek tych gazów – gęstość zależy od wzajemnego ich udziału w mieszance; w miarę wzrostu zawartości helu należy zwiększyć wartości wypływów, aby zapewnić skuteczną izolację jeziorka od powietrza.

Niższa przewodność cieplna argonu w stosunku do helu powo-duje iż rdzeń łuku elektrycznego jarzącego się w osłonie argonu jest węższy, niż rdzeń łuku w helu przy takich samych nastawach prądowych (por. rys. 4). Dodanie helu do argonu skutkuje odejściem od charakterystycznego kielichowego kształtu jeziorka spawalniczego na rzecz form bardziej rozległych i płaskich. Jednocześnie rosnący udział helu w mieszance skutkuje zwiększeniem temperatury ciekłego jeziorka, co sprzyja odgazowaniu metalu i pozwala na zwiększenie szybkości spawania bez zmiany parametrów prądowych, co jedno-znacznie przekłada się na wydajność procesu spawania.

Rodzaj gazu Symbol chemiczny

Właściwości*Reaktywność podczas spawania

Gęstość [kg/m3] Gęstość względna do powietrza

Argon Ar 1,784 1,380 obojętnyAzot N2 1,251 0,968 reaktywny

Dwutlenek węgla CO2 1,977 1,529 utleniającyHel He 0,178 0,138 obojętnyTlen O2 1,429 1,105 utleniającyWodór H2 0,090 0,070 redukującyPowietrze - 1,293 1 utleniający

* w temperaturze 0°C i ciśnieniu 1,013 bar (0,101 MPa)

Tablica I. Właściwości wybranych gazów stosowanych w spawalnictwie wg PN-EN 439:1999

Rys. 2. Kierunki konwekcji w jeziorku spawalniczym w zależności od wartościwspółczynnika temperaturowego napięcia powierzchniowego: a) T

∂γ∂ <0, b) T

∂γ∂ >0 Rys. 3. Przewodność cieplna gazów osłonowych [2]


Osłona gazowa łuku elektrycznego jest istotnym elementem wpływającym na zjawiska zachodzące na granicy faz ciekły metal –gaz. Hel ma mniejszą lepkość (19,8 µPa.s) niż argon (22,6 µPa.s),

więc napięcie powierzchniowe jeziorka spawalniczego będzie mniej-sze, a wykonana spoina będzie bardziej płaska. Podobny efekt można uzyskać poprzez dodanie azotu do gazu osłonowego [7]. Większe

Rys. 4. Schemat wpływu przewodności cieplnej argonu (a) i helu (b) na wielkość rdzenia łuku elektrycznego i kształt spoin [2]

napięcie powierzchniowe na granicy faz ciekły metal – argon jest odpowiedzialne za tworzenie bardziej wypukłych spoin (rys. 5). Zanieczyszczenie powierzchni spawanych elementów tlenkami alu-minium może powodować dodatkowe obniżenie napięcia powierzch-niowego ciekłego metalu w podobnym stopniu, jak dodanie do gazu osłonowego tlenu [8].

Podsumowanie

Argon i hel – gazy obojętne stosowane jako osłona w spawaniu aluminium i jego stopów różnią się od siebie takimi właściwościami, jak: energia jonizacji, gęstość, przewodność cieplna, lepkość. Właściwości te mogą istotnie wpływać na jakość wykonywanych spoin. Stosowanie mieszanek argonu i helu pozwala na efektywne wykorzystanie specyficznych cech każdego z nich, przy minimalizacji ich niekorzystnego wpływu na proces spawania. Wysoka przewodność cieplna helu zwięk-sza efektywność przenoszenia ciepła w łuku elektrycznym, co sprzyja zmniejszeniu ilości pęcherzy gazowych w spoinach aluminiowych oraz zwiększeniu prędkości i wydajności spa-wania. Z kolei niska energia jonizacji argonu zapewnia łatwe zajarzanie łuku elektrycznego i jego stabilność podczas spawa-nia. Uzasadnia to stosowanie mieszanek wymienionych gazów. Stosunek zawartości tych gazów w mieszance osłonowej wpływa bezpośrednio na kształt uzyskanych spoin i wysokość nadlewu. Wyższa cena mieszanek argonu z helem jest zwykle rekompensowana większą wydajnością spawania, co prowadzi do zmniejszenia kosztów rzeczywistych procesu.

Literatura

[1] Matz Ch.: Gaz osłonowy: towar czy narzędzie optymalizujące? „Biuletyn Instytutu Spawalnictwa” nr 5/2005.[2] Ferenc K., Ferenc J.: Spawalnicze gazy osłonowe i palne. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2005.[3] Siwek A., Didenko T.: Wpływ efektu Marangoniego na kształt strefy przetopionej laserowo. Materiały X Jubileuszowej Konferencji „Informatyka w Technologii Metali”, Wisła – Jawornik 2003.[4] Faerber M.: Znaczenie gazów w procesie spawania laserem. „Przegląd Spawalnictwa” nr 5-7/2004.[5] Nowacki J., Wolnomiejska A.: Praktyczne aspekty spawania stopów aluminium. „Przegląd Spawalnictwa” nr 11/2006.[6] Nowacki J., Wolnomiejska A.: Wybrane aspekty materiałowo- -technologiczne spawania stopu aluminium. Materiały XXIII Szkoły Inżynierii Materiałowej, Kraków – Ustroń 2005.[7] Saravanan R.A., Molina J.M., Narciso J., Garcia-Cordovilla C., Louis E.: Effectc of nitrogen on the surface tension of pure aluminium at high temperatures. Scripta Materialia 44 (2001).[8] Shanping L., Hidetoshi F., Kiyoshi N.: Sensitivity of Marangoni convection and weld shape variations to welding parameters in O2-Ar shielded GTA welding. Scripta Materialia 51 (2004).

Rys. 5. Wygląd spoin wykonanych ze stopu AlMg4,5Mn w osłonie mieszanek gazowych firmy Messer: a) argon 4.8, b) alumix He 30 (70% Ar + 30% He), c) alumix He 50 (50% Ar + 50% He)

a)

c)

b)


StreszczenieW procesach spawania metali nieżelaznych, stali wysoko-

stopowych i stali niskowęglowych nastąpił znaczny rozwój metod spawania łukowego i plazmowego, stosowanych przeważnie w osłonie gazów ochronnych. W spawalnictwie, poza tlenem i acetylenem, jako gazy osłonowe oraz wspomagające proces spawania lub cięcia stosowane są następujące rodzaje gazów: argon, azot, dwutlenek węgla, hel, wodór i sprężone powietrze. W artykule przedstawiono propozycję doboru średnic przewodów i strat ciśnienia w instalacji gazowej.

AbstractConsiderable development of arc and plasma welding

methods, used mostly in controller, atmosphere, has come about in welding processes of nonferrous metals, high-alloy steels and low-carbon steels. Apart from oxygen and acetylene, the following kinds of gases: argon, nitrogen, carbon dioxide, helium, hydrogen and compressed air are used in welding engineering as shielding gases and assisting welding process or cutting. A proposal how to select diameters of piping and loss of pressure in gas installation was presented in the paper.

WstępPoza tradycyjną metodą spawania tlenowo-acetylenowego,

znaczny postęp nastąpił w procesach spawania łukowego i plazmo-wego, stosowanych przeważnie w osłonie gazów ochronnych.

Dotyczy to zwłaszcza procesów spawania metali nieżelaznych, stali wysokostopowych, stali niskowęglowych itp.

W spawalnictwie, poza tlenem i acetylenem, stosuje się obecnie, jako gazy osłonowe oraz wspomagające proces spawania lub cięcia, następujące rodzaje gazów: argon, azot, dwutlenek węgla, hel, wodór i sprężone powietrze.

Ze względu na brak informacji o zasadach projektowania większo-ści wymienionych instalacji gazowych, przedstawiono poniżej propo-zycję doboru średnic przewodów i strat ciśnienia w instalacji gazowej.

Właściwości i przeznaczenie gazów stosowanych w spawalnictwie

W procesach spawania gazowego stosowany jest tlen i paliwa gazowe, zwłaszcza acetylen i paliwa płynne (propanobutany).

Gazy ochronne (osłonowe) stosowane są w postaci mieszanek i są zależne od rodzaju spawania lub cięcia metalu.

Stosowane w spawalnictwie mieszanki gazów ochronnych poda-no w tablicy I. Do wyznaczenia średnic przewodów instalacji gazowej oraz strat ciśnienia w tych instalacjach niezbędna jest znajomość własności fizycznych tych gazów.

Własności wybranych gazów, stosowanych w spawalnictwie, podano w tablicy II.

Materiały stosowane na instalacje gazowe

Stosowanie materiałów na instalacje gazowe jest zależne od własności i agresywności gazu.

Do pierwszej grupy gazów, wymagających odporności na koro-zję (tlen) lub wysokiej szczelności wykonania gazu o dużej lotności (hel, wodór), stosowana jest instalacja wykonana z rur miedzianych lub ze stali nierdzewnej.

Instalacje gazowe stosowane w spawalnictwie

Gas installations used in welding engineering

Edmund Nowakowski

Tablica I. Mieszanki gazów ochronnych stosowane w spawalnictwie

Pozostałe instalacje gazowe mogą być wykonane z rur stalowych czarnych.

W „Warunkach technicznych...” [5] podano, że instalacje paliw gazowych należy wykonać „z rur stalowych czarnych bez szwu, łączonych przez spawanie”.

W „Warunkach...” [5] zalecano również stosowanie armatury odcinającej kołnierzowej z korpusami żeliwnymi (do ciśnienia 0,1 MPa) lub staliwnymi (powyżej 0,1 MPa).

Wymagania powyższe uległy zmianie, gdyż norma PN-H-74200; 1998 [6] dopuściła do stosowania w instalacjach gazowych rury stalowe ze szwem. Zawory kołnierzowe, żeliwne i staliwne zostały zastąpione zaworami kulowymi, z końcówkami do połączenia z rurą przez spawanie.

Dla pierwszej grupy gazów zarówno korpus, jak i kula zaworu wymagają wykonania kwasoodpornego (stal nierdzewna). Pozostałe gazy mogą mieć korpus wykonany ze stali zwykłej, a kulę z mosiądzu lub stali nierdzewnej.

Dr inż. Edmund Nowakowski – Politechnika Wrocławska.

Lp. Zastosowanie podstawowe Zawartość składników (1)% objętości [1]

1

Spawanie stali węglowychi niskostopowych, metodami:

Ar (70 – 75%), C02 (25 – 30%)TIG i MIG

MAG Ar (65 – 85%), C02 (13 – 30%), 02 (2 – 5%)

2Spawanie stali wysokostopowychmetodą MAG Ar (98 – 99%), 02 (1 – 2%)

3Spawanie stali austenitycznych,chromoniklowych, metodą:

Ar (98 – 95%), H2 (5 – 15%)

Ar (25 – 30%), H2 (70– 75%)

TIG i MAG

4 Spawanie metali nieżelaznychmetodą: TIG i MIG

5 Cięcie plazmowe

Ar (85 – 92%), N2 (8 – 15%)Ar (85 – 95%), H2 (5 – 15%)

Ar (43 – 45%), H2 (25 – 22%) N2 (30 – 32%)

6 Cięcie i spawanie plazmowe H2 (10 – 20%), N2 (80 – 90%)7 Cięcie proszkowe żeliwa Sprężone powietrze

Uwaga: 1. Stosowane oznaczenia gazów: Ar – argon, CO2 – dwutlenek węgla, H2 – wodór, N2 – azot, 02 – tlen.


Średnice przewodów według zaleceń literaturowych

W instalacjach gazów technicznych zalecane są następujące metody obliczeniowe średnic przewodów [1]:- średnice dla krótkich odcinków przewodów do 100 m, z zależności:

(1)dla jednostek: Vn – m

3/h, P(absol.) – MPa, w – m/s- średnice i straty ciśnienia w przewodzie, z zależności:

(2)gdzie: β = 2,86 G-0,148

Wartość współczynnika β wyznaczył Riedler [7], wykorzystując do tego celu wyniki badań przeprowadzonych przez Biela (1927 r.) dla stalowych gazociągów o średnicy rur 150 - 250 mm.

Wzory (2) i (3) zostały również zalecone do stosowania w pro-jektach norm [8, 9].

Z analizy podanej w publikacji [10] wynika, że wzory (2) i (3) nie powinny być stosowane w instalacjach gazowych o średnicy mniejszej niż 100 mm, a takie średnice są przeważnie stosowane w instalacjach instalowanych w budynkach.

Straty ciśnienia w instalacjach gazowych

Stosowane w spawalnictwie gazy techniczne i paliwa gazowe, mogą być wykonywane z różnych materiałów.

Rozpatrzmy, jakimi wzorami możemy określać straty ciśnienia w tych instalacjach.

Straty ciśnienia w instalacjach gazowych stanowią sumę strat ciśnienia w przewodach prostych i w oporach miejscowych.

Straty ciśnienia w przewodach prostych

Straty te określamy wzorem:(4)

W obliczeniach instalacji stosuje się jednostkowe straty ciśnienia:

( ) 5,05,06= wPVd n ( ) 5,05,06= wPVd n

512 127,1 dGp o= 512 127,1 dGp o=

( )[ ] ( )115,0 211 Σ=Σ= Rwdp w ( )[ ] ( )115,0 211 Σ=Σ= Rwdp w

Rodzaj gazu Symbol

Masakg/m3

Pn = 1 bartn = 00C

Współczynniki lepkości

Wartości odniesienia

do powietrza, tn = 00 C

dynamicznejμ 10-6

kg/m. s

kinematycznejυ 10-6

m2/sdla ρ dla υ

Powietrze - 1,276 17,08 13,39 1 1Argon Ar 1,75 21 11,93 1,37 0,89Azot N2 1,23 16,5 13,41 0,96 1

Dwutlenek węgla CO2 1,95 13,8 7,08 1,53 0,53

Hel He 0,18 18,8 104 0,14 7,77Acetylen C2H2 1,16 9,5 8,19 0,91 0,61Metan CH4 0,71 10,2 14,4 0,56 1,075Wodór H2 0,09 8,35 92,8 0,071 6,93

Propan techn. C3H8 1,96 7,8 3,2 1,54 0,24

Butan techn. C4H10 2,6 7,2 2,8 2,04 0,21

Propan – butan - 2,21 7,4 3,3 1,73 0,25

Tlen 02 1,41 19,1 13,55 1,11 1,01

Tablica II. Niektóre własności fizyczne gazów stosowanych w spawalnictwie

Uwaga: Tablicę opracowano na podstawie informacji podanych w literaturze [2, 3, 4].

(5)Występujący we wzorze współczynnik tarcia λ jest zależny od

burzliwości przepływu gazu oraz od chropowatości bezwzględnej przewodu. Z analizy podanej w publikacjach [10-12] wynika, że insta-lacje gazowe wykonane z rur miedzianych lub ze stali nierdzewnej, dla średnic wewnętrznych rur dw = 16-80 mm, mogą być zaliczone do rur hydraulicznie gładkich, dla których współczynnik tarcia λ można określić z wzoru Blasiusa.

λ=0,3164 . Re-0,25 (6)Rury stalowe zwykłe (czarne lub ocynkowane) przeznaczone do

gazu nie wywołującego korozji ścianek o średnicach DN = 15-80 mm (dw =16,1 do 80, 9 mm) o chropowatości ścianek k = 0,1 mm, należą natomiast do rur hydraulicznie chropowatych, dla których λ = f (Re, e).

Dla rur tych, zgodnie z zaleceniem normy [13], stosować należy wzór Colebrooke-White'a:

(7)

Jednostkowe straty ciśnienia w przewodach prostych, określone wzorem (5) mogą być odniesione do parametrów normalnych gazu (Pn = 1 bar, tn= 0°C) lub do parametrów roboczych gazu (Pr, tr).

Ze względów praktycznych przyjmuje się, że tn = tr, a za ciś-nienie normalne, ciśnienie atmosferyczne (ciśnienie w wartościach absolutnych).

• Jednostkowe straty ciśnienia w rurach hydraulicznie gładkich wyznaczamy przez podstawienie do wzoru (5) wartości współczynni-ka tarcia λ określonej wzorem (6).Po przyjęciu do obliczeń jednostek: R – daPa/m, V – m3/h, dw – cm, otrzymamy postać wzoru:

(8)Występujące we wzorze (8) lepkości kinematyczne i gęstości

gazu są zależne od ciśnienia roboczego gazu. Za pomocą powyższego wzoru określić więc można jednost-

kowe straty ciśnienia dla każdego indywidualnie rozpatrywanego przypadku.

Ze względu na różnorodność stosowanych w spawalnictwie gazów oraz potrzebnych różnych wartości ciśnień roboczych, do obliczeń inżynierskich proponuję zastosowanie uproszczonej metody obliczeniowej, ale metody uniwersalnej, polegającej na:

- określeniu jednostkowych strat ciśnienia Rnp dla powietrza atmo-sferycznego, jako gazu porównawczego o parametrach normalnych (Pnp = 1 bar, tnp =0°C, ρnp = 1,276 kg/m

3, υnp = 13,39 10-6 m2/s),

- określeniu jednostkowych strat ciśnienia Rng dla rozpatrywa-nego gazu technicznego o parametrach normalnych; (Png, tng = 0°C, ρng, υng) przez odniesienie ich do jednostkowych strat ciśnienia dla powietrza, przyjmująe, że Rng = C1 Rnp,

- określenie jednostkowych strat ciśnienia dla. ciśnienia robo-czego gazu Prg odnosząc je do jednostkowych strat ciśnienia gazu dla warunków normalnych, przyjmują, że Rrg = C2 Rng.

Dla powietrza atmosferycznego, jako gazu porównawczego, po podstawieniu do wzoru (8) gęstości i lepkości powietrza, otrzymamy wzór:

(9)Dla ułatwienia obliczeń z wzoru powyższego opracowano nomo-

gram (rys. 1) przewidziany dla rur hydraulicznie gładkich (miedź, stal nierdzewna), z którego odczytywać będziemy jednostkowe straty ciśnienia Rnp.

Wartości współczynników C1 = C1ng C-11np dla rozpatrywanej

grupy gazów, podano natomiast w tablicy III.Jednostkowe straty ciśnienia dla gazu w warunkach normalnych,

określimy wzorem: Rng = C1 Rnp (10)Do wyznaczenia jednostkowych strat ciśnienia dla gazu w warun-

kach ciśnienia roboczegoRrg = C2. Rng (11)

( )= − 21 5,0 wdR w ( )= − 21 5,0 wdR w

λ λ= − ⋅( ) + ⋅

− −

2 2 51 0 27105 1 2

log , Re , eλ λ= − ⋅( ) + ⋅

− −

2 2 51 0 27105 1 2

log , Re , e

75,475,125,087,46= wdVR 75,475,125,087,46= wdVR

75,475,161,3= wnp dVRnp75,475,161,3= wnp dVRnp


konieczne jest określenie wartości współczynnika C2.Na podstawie analizy podanej w pracy [14] ustalono, że dla rur

hydraulicznie gładkichC2 = (Png Prg

-1 ) 0,75 (12)Określone do obliczeń współczynniki C1 i C2 wykorzystać może-

my do obliczeń instalacji w dwojaki sposób:- odnosząc je do każdej działki obliczeniowej sieci,- odnosząc je do całości projektowanej sieci.Drugi sposób obliczeń jest wygodniejszy w praktyce, gdyż straty

ciśnienia w przewodach określamy z nomogramu dla powietrza, jako gazu odniesienia i dla całości obliczonych strat, zastosujemy mnożniki korekcyjne, stosując wzór:

∆Prg = C1 . C2 . ∆Pnp (13)Przykład obliczeniowy: Instalacja tlenowa Vrg=10 m

3/h, Prg=7 bar.Określamy: Vng = 7 10 = 70 m

3/h z rysunku 1 odczytano dla przyjętej średnicy rury dw = 30 mm, Rnp = 33 dPa/m.

Wartość C1 odczytano dla tlenu z tablicy III (C1= 1,109),Wartość C2 = (1 : 7)

0,75 = 0,2324.Zatem: Rng = C1 Rnp = 1,109 33 = 36,6 dPa/m Rrg = C2 Rng = 0,2324 36,6 = 8,5 dPa/m• Jednostkowe straty cisnienia w rurach hydraulicznie chro-

powatych określić możemy za pomocą współczynnika tarcia λ okre-ślonego wzorem (7) Colebrooke-White'a.

Ze względu na złożoność zależności współczynnika tarcia λ = = f (Re, e) odniesienie jednostkowych strat ciśnienia w instalacji gazowej do jednostkowych strat ciśnienia powietrza, jako gazu

Rodzaj gazu Uwagi

Parametry obliczenioweWspółcz.

(C1np)(C1ng)

Współcz.C1 = C1ng : C1npρn

kg/m3υn 10-6

m2/s υn 0,25

Powietrze 1 1,276 13,39 0,0604 (0,07706) 1Argon 1 1,75 11,93 0,0587 0,1028 1,334Dwutlenek węgla 1 1,95 7,08 0,0514 0,1003 1,302

Hel 2 0,18 104 0,101 0,01812 0,235Acetylen 3 1,16 8,19 0,0533 0,0619 0,803Metan 1 0,71 14,4 0,0616 0,0437 0,568Wodór 2 0,09 92,8 0,0981 0,00883 0,115Propan techn. 1 1,96 3,2 0,0423 0,0829 1,076

Butan techn. 1 2,6 2,8 0,0409 0,1064 1,38

Propan – butan 1 2,21 3,3 0,0426 0,0942 1,222

Tlen 2 1,41 13,55 0,0606 0,0854 1,109

Uwaga: 1) Dla gazów tych mogą być stosowane rury stalowe czarne. 2) Stosować należy rury miedziane lub ze stali stopowych. 3) Dla acetylenu nie należy stosować rur miedzianych i mosiężnych, lecz rury stalowe czarne lub ze stali stopowych

Tablica III. Współczynniki korekcyjne C1 dla gazów stosowanych w spawalnictwie

Rys. 1. Nomogram jednostkowych strat ciśnienia Rnp dla rur hydraulicznie gładkich miedź, stal nierdzewna przy przepływie powietrza o parametrach obliczeniowych normalnych (Pn=1000 hPa=1 bar, tn=0°C, ρn=1,276 kg/m

3)

umownego, jest możliwe tylko przez porównanie do siebie tych strat. Współczynnik porównawczy odniesienia C3, określimy z zależności:

(14)W zakresie przepływów powietrza w warunkach normalnych

wynoszących wnp = 5-100 m/s, wartość tego współczynnika jest zmienna (zmienna jest również wartość wng). Zróżnicowanie to jest zależne od gęstości ρ i lepkości kinematycznej υ gazu, i tym większe jest zróżnicowanie, im większa jest gęstość gazu, a mniejsza jego lepkość.

Dla podstawowych gazów stosowanych w spawalnictwie, w tablicy IV porównano z sobą wartości Rng i Rnp oraz wyznaczono średnie wartości współczynnika C3.

Z porównania tego wynika, że:- Dla małych prędkości przepływu powietrza i gazu,

w zakresie których oddziaływanie burzliwości przepływu (liczby Re) na wartość współczynnika tarcia jest odczuwalne, uzyskuje się niższe wartości współczynnika korekcyjnego C3. Wyższe wartości tego współczynnika przypadają dla dużych prędkości przepływu, gdyż przy tych prędkościach na wartość współczynnika tarcia λ wpływa głównie bezwzględna chropowatość rur.

- Uzyskane wzorem (14) średnie wartości współczynnika C3 w zakresie prędkości przepływu wn= 5-100 m/s, nie przekraczają wartości C3 określonej wzorem:

13

−= npng RRC 13

−= npng RRC

Rys. 2. Nomogram jednostkowych strat ciśnienia Rnp dla rur stalowych k = 0,1 mm przy przepływie powietrza o parametrach obliczeniowych normalnych (Pn=1000 hPa=1 bar, tn=0°C, ρn=1,276 kg/m

3)

(15)Wyjątek stanowi tu acetylen, gaz odbiegający właściwościami od

grupy pozostałych gazów. Dla acetylenu wartość współczynnika C3 określać należy wzorem: (16)Jednostkowe straty ciśnienia dla gazu o ciśnieniu normalnym Rng

określić możemy z zależności:Rng = C3 Rnp (17)Również i w tym przypadku jednostkowe straty ciśnienia dla

powietrza (Rnp) określić możemy z nomogramu (rys. 2) opraco-wanego dla powietrza o parametrach normalnych (przyjętych, jak poprzednio) oraz dla średnic rur stalowych, produkowanych wg normy [6].

Jednostkowe straty ciśnienia dla gazu o ciśnieniu roboczym Prg wyznaczyć możemy z zależności:

Rrg = C4 Rng (18)Wartość współczynnika korekcyjnego C4 wyznaczyć możemy

wykorzystując do obliczeń prawo Boyle-Mariotte'a Pn.Vn = Pr.Vr. Otrzymamy wówczas, że:

C4 = Png . Prg-1 (19)

Ponieważ z nomogramu (rys. 2) odczytać możemy Rnp, jednost-kową stratę ciśnienia Rrg, wyznaczyć możemy z zależności:

13

−= npngC 13

−= npngC

( )13 7,0 −−= npngC ( )13 7,0 −−= npngC


Rodzaj gazuρn- kg/m3

vn 10-6

m2/s

Średn. nomin.

DNmm

Daneobl.

Prędkości przepływu, wn , m/s ŚrednieC3 = Rng/Rnp

C3 = ρng/ρnp

5 10 20 40 60 80 100 dlaDN Łącznie

Powietrzeρn = 1,276υnp =13.39Azotρ = 1,23υ = 13,4

158015

RnpRnpRng

41,65,238,5

15118,9145

56069,4540

21312652050

47085884529

811610257824

12880157712410

--- -

-0,96(99,6%)

1,0

0,964(100%)

C1 0,925 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96

80Rng 4,9 18,2 67 255 566 988 1520 -C1 0,94 0,96 0,965 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96

Argonρ = 1,75υ = 11,93

15Rng 56,3 206 762 2911 6450 11294 17593 -

1,36(99,2%)

1,371(100%)

C1 1,35 1,36 1,36 1,37 1,37 1,37 1,36 1,36

80Rng 7,16 25,7 93,7 361 797 1403 2162 -C1 1,38 1,36 1,35 1,36 1,36 1,37 1,37 1,36

Dwutlenek węglaρ = 1,95υ = 7,08

15Rng 59 219 811 3197 7063 12207 18771 -

1,475(96,5% 1,528

(100%)

C1 1,42 1,45 1,45 1,5 1,5 1,5 1,46 1,47

80Rng 7,3 26,5 104 395 876 1558 2410 -C1 1,4 1,4 1,5 1,49 1,49 1,52 1,53 1,48

Acetylen1)ρ = 1,16υ = 8,2

15Rng 25,5 95,8 365 1417 3112 5533 8645 -

0,65(71,7%)

0,909(100%)

C1 0,61 0,63 0,65 0,66 0,66 0,68 0,67 0,65

80Rng 3,17 11,9 45,4 175 390 693 1082 -C1 0,61 0,63 0,65 0,66 0,66 0,68 0,69 0,65

Metanρ = 0,71υ = 14,4

15Rng 23,7 84 317 1200 2620 4546 7166 -

0,56(101%)

0,556(100%)

C1 0,57 0,56 0,57 0,56 0,56 0,56 0,56 0,56

80Rng 2,95 10,5 39,1 150,7 331 575 898 -C1 0,57 0,56 0,56 0,57 0,56 0,56 0,57 0,56

Gaz ziemnyGZ50ρ = 0,72υ = 14,9

15Rng 22,4 84,4 312 1208 2653 4660 2737 -

0,56(100%)

0,564(100%)

C1 0,54 0,56 0,56 0,57 0,56 0,57 0,56 0,56

80Rng 2,8 10,6 39 151,6 333 582 905 -C1 0,54 0,56 0,56 0,57 0,57 0,57 0,57 0,564

Propan – butanρ = 2,21υ = 3,3

15Rng 61,7 233 905 3554 7976 14129 21939 -

1,63(94,1%)

1,731(100%)

C1 1,48 1,54 1,62 1,67 1,69 1,74 1,7 1,63

80Rng 7,7 29,1 112 436,5 982 1745 2728 -C1 1,48 1,54 1,61 1,65 1,67 1,7 1,73 1,63

Tablica IV. Porównanie jednostkowych strat ciśnienia w przewodzie instalacji gazowej (Rng) do jednostkowych strat ciśnienia powietrza (Rnp)

Uwaga: 1) Dla acetylenu wartość współczynnika C3 określać należy wzorem C3 = 0,7 ( ρng ρnp-1).

(20)Również i w tym przypadku współczynniki C3 i C4 odnieść może-

my do strat ciśnienia określonych do całej instalacji wyznaczanej dla powietrza, jako gazu umownego [ Δ pnp = Σ(Rnp l)], stosując wzór:

∆Prg = C3 . C4 . ∆Pnp (21)

Miejscowe straty ciśnienia

W instalacjach gazowych miejscowe straty ciśnienia określamy z zależności:

( )rgrgrg wZ 25,0= (22)Ze względu na różnorodność materiałów i sposobów połączeń

przewodów trudno jest jednoznacznie określić wartości współczynni-ków strat miejscowych ζ.

Proponuję więc uproszczony sposób określania miejscowych strat ciśnienia, odnosząc procentowo ich udział do strat ciśnienia w przewodach prostych instalacji.

Dla instalacji wykonanej z miedzi lub ze stali nierdzewnej w zakresie stosowanych średnic 10-100 mm, wartość tego dodatku powinna wynosić 100% [12]. Natomiast dla przewodów wykonanych ze stali węglowej, dodatek ten wynosi od 30 do 50% [18] w zależności od rozciągłości zładu instalacyjnego (wartości niższe dla zładów dużych).

( )( ) nprgngnpngnprg RPPRCCR == −− 1143 ( )( ) nprgngnpngnprg RPPRCCR == −− 1143

Nazwa gazu Publ.

Ciśn. Pr

bary

wrm/s

Nazwa gazu Publ.

Ciśn. Pr

bary

wrm/s

Argon, hel [1]1 - 3 2 – 6 Sprężarki

tłokowe:- małe 3) [7]

- 12/203 – 10 4 - 12

Acetylen[1]

[15]

0,1 – 1,5 2 - 10 - średnie 3) - 16/251,5 – 25 5 - 15 - duże 3) - 20/30Do 0,1 Do 4 Sprężarki

wirowe 3) [7]Od 18 – 23

Dwutlenek węgla

[1]

[11]

0,1 – 1 1 - 6 Do 25-301 – 10 2 – 10

Tlen[1]

[11]

1 – 3 4 - 8- 5 – 10 3 – 20 8 - 16

Sprężone powietrze

[11] - 5 – 10 - 4 - 8[13] - 2 – 10

Gaz ziemny [1]0,1 – 3 2 - 6

[16]Ssanie 10 – 12 3 – 200 4 - 20Tłocz. 1) 8 – 10 Propan

– butan [1]0,1 – 1,5 2 – 10

Tłocz. 2) 10 - 25 1,5 – 25 5 - 15

Uwaga: 1) Na pulsującym powietrzu. 2) Za zbiornikiem wyrównawczym. 3) Prędkości na ssaniu i tłoczeniu powietrza.

Tablica V. Zalecane średnie prędkości przepływu gazu w rurociągach dla zakresu ciśnień roboczych (absolutnych) 1 – 11 barów


Dopuszczalne straty ciśnienia w instalacji gazowej

Dopuszczalne straty ciśnienia w instalacji gazowej wynikają z ekonomicznie zalecanych prędkości przepływu gazu w przewodach.

Odnosi się je do ciśnienia roboczego gazu. Jeżeli dopuszcza się do zmiany ciśnienia w zakresie Pmax – Pmin, straty te należy odnieść do ciśnienia minimalnego Pmin.

W zależności od rozciągłości instalacji, dopuszcza się do straty ciśnienia [11]:

- dla załadów małych 3–5%,- dla załadów dużych 5–8%. Orientacyjne prędkości przepływów gazu w instalacji, przy któ-

rych uzyskuje się powyższe spadki ciśnienia, podano w tablicy V.

Wymagania techniczne

Wymagania ogólne dotyczące wykonawstwa instalacji gazo-wych są podane w „Warunkach technicznych...„ [5].

Wymagania szczegółowe są zależne od materiałów, z jakich wyko-nana będzie instalacja gazowa. Oddzielną grupę wykonania stanowią więc instalacje wykonane z miedzi, stali nierdzewnej lub ze stali zwykłej.

Opis szczegółowy wymagań wykonawczych, wykracza poza zakres niniejszego opracowania.

Literatura

[1] Poradnik inżyniera. Spawalnictwo. Tom I i II. WNT, Warszawa, 1983.[2] Marcolla K.: Gazy techniczne w spawalnictwie. PWN, Warszawa - 1974 -Poznań.[3] Spravovčnik po razdzielenija gazovoch smiesiej. Goschimizdat, Moskva 1953.[4] PN-65/M-53950 Pomiar natężenia przepływa płynów za pomocą zwężek. [5] Warunki techniczne wykonania i odbioru robót budowlano- -montażowych. Tom II. Instalacje sanitarne i przemysłowe. Arkady, Warszawa 1990.[6] PN-H-74200; 1998 Rury stalowe ze szwem, gwintowane. [7] Informator Projektanta Bud. Ogólnego. Instalacje sanitarne. 9/1959. Obliczanie instalacji sprężonego powietrza.[8] Projekt normy PN/M-69050 Spawalnictwo. Rurociągi do tlenu sprężonego do celów spawalniczych. Wytyczne projektowania (1973). [9] Projekt normy PN/M-69051 Spawalnictwo. Rurociągi do acetylenu technicznego do celów spawalniczych. Wytyczne projektowania (1973).

[10] Nowakowski E.: Wzory do obliczeń hydraulicznych instalacji tlenowych w zakładach leczniczych. GWiTS 12/1979.[11] Nowakowski E.: Wymiarowanie średnic instalacji gazów leczniczych i technicznych w obiektach służby zdrowia. Mat. Konf. „SANMED-89„ PZiTS Oddz. Łódź. 1989.[12] Nowakowski E.: Straty ciśnienia w instalacjach sprężonego powietrza ze stali nierdzewnej. GWiTS 1/2004.[13] PN-76/M-34034 Rurociągi. Zasady obliczeń strat ciśnienia. [14] Nowakowski E.: Straty ciśnienia w instalacjach gazów technicznych. Maszynopis przesłany do druku.[15] Wyrębalski W., Pietruszun M.: Acetylenownie. Informator IPP nr 29 BSiPT Budown. Przemysłowego. Warszawa 1961.[16] Belowski T., Pietraszun M.: Stacje sprężarek powietrznych. Wyd, II Informator IPP-28. BSiPT Budown. Przem. Warszawa 1963.[17] Mechanik. Poradnik techniczny. Tom V cz. 2 PWT Warszawa 1955.[18] Nowakowski E., Jeżowiecki J.: Udział oporów miejscowych w stratach ciśnień instalacji wodociągowej z tworzyw sztucznych. Mat. Semin. N-T. Polit. Śląska, Gliwice – Buk 1994.

Oznaczeniad - średnica rury, mm,dw - średnica wewnętrzna rury, mm, cm,dz - średnica zewnętrzna rury, mm,l - długość przewodu, m,lo - obliczeniowa długość przewodu, m,s - grubość ścianki rury, mm,tn - temperatura normalna ( tng - gazu, tnp - powietrza ), 0

0 C,w - prędkość przepływu gazu), m/s, wn - prędkość przepływu w warunkach normalnych (wng - gazu, wnp - powietrza), m/s,wr - prędkość przepływu w warunkach roboczych (wrg - gazu, wrp - powietrza), m/s,C1 - współczynnik korekcyjny jednostkowych strat ciśnienia w rurach hydraulicznie gładkich instalacji gazowej, odniesiony do jednostkowych strat ciśnienia dla przepływu powietrza (gazu umownego).C2 - współczynnik korekcyjny jednostkowych strat ciśnienia w rurach hydraulicznie gładkich instalacji gazowej o ciśnieniu roboczym gazu, odniesiony do jednostkowych strat ciśnienia ustalonych dla gazu o ciśnieniu normalnym,C3 - współczynnik korekcyjny jednostkowych strat ciśnienia w rurach stalowych instalacji gazowej, odniesiony do jednostkowych strat ciśnienia dla przepływu powietrza (gazu umownego).C4 - współczynnik korekcyjny jednostkowych strat ciśnienia w rurach stalowych instalacji gazowej o ciśnieniu roboczym, gazu, odniesiony do jednostkowych strat ciśnienia ustalonych dla gazu o ciśnieniu normalnym.

DN - średnica nominalna rury lub przewodu, mm,G - strumień masowy przepływającego gazu, kg/h,P - ciśnienia aksolutne gazu, MPa,Pn - ciśnienia absolutne normalne (Png - gazu, Pnp - powietrza), hPa,R - jednostkowa strata ciśnienia w przewodzie, dPa/m,Rn - jednostkowa strata ciśnienia w przewodzie dla parametrów normalnych (Rng - gazu, Rnp - powietrza), dPa/m,V - strumień objętości gazu, m3/h,Vn - strumień objętości gazu w warunkach normalnych (Vng - gazu, Vnp - powietrza), m

3/h, Zrg - miejscowe straty ciśnienia w instalacji gazowej w warunkach ciśnienia roboczego gazu, dPa. Δp1 - strata ciśnienia w przewodach prostych instalacji, dPa,Δpn - strata ciśnienia w przewodach prostych instalacji w warunkach przepływów normalnych (Δpng - gazu, ΔpNp - powietrza), dPa, Δpr - jak wyżej, w warunkach przepływów roboczych (Δprg - gazu, Δprp- powietrza), dPa,β - współczynnik Riedlera wzór (3)γ - ciężar właściwy gazu, kG/m3, ρ - masa właściwa, kg/m3,ρn - masa właściwa w warunkach normalnych (ρng- gazu, ρnp- powietrza), kG/m3, ρr - masa właściwa w warunkach roboczych (ρrg- gazu, ρrp- powietrza), kG/m

3, λ - współczynnik tarcia rury,υ - współczynnik lepkości kinematycznej gazu,m2/s,υn - współczynnik lepkości kinematycznej w warunkach normalnych (υng - gazu, υrp - powietrza), m

2/s,ζ - współczynnik strat miejscowych.

Podsumowanie- Ze względu na brak informacji dotyczących doboru

średnic i strat ciśnienia w wielu stosowanych w spawalnictwie gazach, przedstawiono uproszczoną metodę projektowania tych gazów za pomocą powietrza o parametrach normalnych ( Pn = = 1 bar, tn = 0°C) jako gazu odniesienia.

- Do określania jednostkowych strat ciśnienia dla powietrza (Rnp) opracowano nomogramy dla dwóch grup przewodów:

- wykonanych z miedzi lub stali nierdzewnej (rys. 1),- wykonanych ze stali zwykłej (rys. 2).Jednostkowe straty ciśnienia dla projektowanego gazu i pro-

jektowanego ciśnienia roboczego, określać się będzie za pomocą współczynników korekcyjnych C1 – C4.


Hilanders

BE Stal i Metal cieszy się dużym zaufaniem dzięki dostępności i dyspozycyjności, a także terminowości dostaw wyrobów hutniczych na terenie całej Polski. Jako część BE Group - będącej jednym z czołowych europejskich koncernów branży stalowej – wspomagamy naszych Klientów oferując nieskrępowaną żadnymi granicami sieć logistyczną i doradczą. Nasze krajowe centra produkcyjne i logistycznełączy międzynarodowa wymiana wiedzy oraz doświadczeń, u podstaw których, leży stuletnia tradycja produkcji Skandynawskiej stali. Ta europejska sieć powiązań zapewnia o wiele więcej niż tylko solidność dostaw. Stwarza także szerokie możliwości rozwojupolskich fi rm.

www.bestal.com.pl

MOŻLIWOŚCIBEZ GRANIC

Tomasz PodgórskiDyrektor Zarządzający, BE Stal i Metal

Pipelines for transporting materials have had tremendous growth during thepast one hundred years and today they make major contributions to our economyand society. So far as I know no one has written a book on all the facets of transmis-sion pipelines, until now.

Witold Michałowski and Stanisław Trzop have written one which covers the ex-tremes of the wishdom for what to do and the skill how to do it. It tells of the scienceand the art, from digging the ditch, welding the pipe, inspection, coating, cathodicprotection. All based on experience, in several parts of the world.

Let us hope it will be available to pipeliners in other countries, as well as Poland.(-) HERSHEL ADAMS SOSNIN

b. Prezes Amerykańskiego Stowarzyszenia Spawalników oraz ZwiązkuZawodowego Budowniczych Rurociągów; jeden a autorów normy API-1104.

Autorom i Wydawcy gratuluję inicjatywy. Przez ostatnie dziesięć lat od po-przedniego wydania Rurociągów dalekiego zasięgu sektor paliwowy zdążył

i zmienionej bardzo podnosi jej wartość. Docenią to zwłaszcza praktycy, którzynie mogą się obyć bez dobrej teorii – na co dzień.

Piotr WoźniakMinister Gospodarki

Nowa edycja cenionego poradnika zawie-rającego kompleksowe ujęcie zagadnień związanych z projektowaniem, budową,kontrolą jakości i eksploatacją rurociągówdalekosiężnych.820 stron, twarda okładka.ISBN 978-83-86010-15-8.

Poradnik jest do nabycia w redakcji Przeglądu Spawalnictwalub w sprzedaży wysyłkowej u wydawcy:

Fundacja ODYSSEUM,04-997 Warszawa, ul. Werbeny 1, tel./ fax (+48 22) 872-04-30,www.rurociagi.com, e-mail: [email protected].

WY

DA

NIE

V–

pop

raw

ione

i ro

zsze

rzon

e

cena

pro

moc

yjna

:120

zł

ROMATñ ZROBOTYZOWANE

SYSTEMY SPAWALNICZE

Technika robotyzacji Cloosa: zapewnia niezaleønoúÊ i stwarza nowe moøliwoúci produkcyjne.

Ca≥kowicie spÛjny system wszystkich elementÛw stanowiska, pochodzπcych od jednego producenta i profesjonalny serwis.

Pe≥ny komfort pracy, jakoúÊ, wydajnoúÊi niezawodnoúÊ.

CLOOS Polska Sp. z o.o.ul. Stawki 5, 58-100 åwidnicatelefon: (074) 851 86 60fax: (074) 851 86 61e-mail: [email protected]://www.cloos.pl

JAKOå∆ I EFEKTYWNOå∆

Przyk≥adZrobotyzowane stanowisko do spawania ≥πcznikÛwmaszyn gÛrniczych. Robot 6-osiowy z pionowym przesuwem na kolumnie,wspÛ≥pracujπcy z manipulatorem 2-osiowym. Technika spawania: MAG ñ TANDEM.

Z przyjemnością odnotowuję nową pozycję wydawniczą Pana prof. zw. dr. hab. inż. Jerzego Nowackiego i współautorów. Książki tego Autora coraz częściej ukazują się w ogólnokrajowym obiegu. Przyzwyczaił Czytelników do wysokiego poziomu swych prac, wnikliwości i bardzo bogatego oryginal-nego materiału badawczego, prezentowanego w opracowanych przez Niego książkach. Nie inaczej stało się również i tym razem.

Tematyka opiniowanej książki dotyczy zastosowań lutowania w budo-wie maszyn jako jednej z najstarszych metod spajania, które w ostatnich latach podlega bardzo dynamicznemu rozwojowi. Rozwój ten dotyczy zwłaszcza lutowania twardego. Lutowanie twarde jest niezastąpioną meto-dą łączenia w produkcji masowej, jak i zaawansowanych konstrukcjach. Technologia lutowania twardego cechuje się dużą czystością, powtarzal-nością wyników i możliwością osiągnięcia wąskich tolerancji wymiarowych produktów. Znajduje zastosowanie zarówno w nieskomplikowanych, jak i złożonych konstrukcjach, od których oczekuje się wysokich walorów eksploatacyjnych, np. wysokiej wytrzymałości i odporności na koro-zję. Swoją pozycję wśród innych metod spajania lutowanie zawdzięcza głównie możliwości łączenia prawie wszystkich materiałów, także metali z niemetalami, nawet przy bardzo zróżnicowanych własnościach, kształcie i wymiarach. Pozwala to rozwinąć najbardziej skomplikowane problemy łączenia nowoczesnych materiałów. Obecnie od wielu lat odczuwa się brak książki z obszaru lutowania elementów maszyn i złączy lutowanych, a lukę tę niewątpliwie wypełni opiniowana książka.

Książka „Lutowanie w budowie maszyn” składa się z dziesięciu roz-działów, ma objętość 205 stron, zawiera 154 rysunki i 34 tablice oraz wykaz cytowanej literatury obejmujący 96 pozycji. Przedstawiono w niej fizykoche-miczne aspekty, metody i tendencje rozwojowe procesu lutowania, scha-rakteryzowano budowę i własności spoiw, konstrukcje złączy lutowanych, technologiczne aspekty lutowania wraz z metodyką opracowania procesu lutowania oraz problematykę mechanizacji i automatyzacji procesu. Książka ta powstałą na podstawie wykładów z obszaru technologii spawania oraz doświadczeń przemysłowych Autora, jak również studiów literaturowych i badań wykonanych w ramach prac dyplomowych przez Jego studentów – współautorów książki, obecnie inżynierów p. Marcina Chudzińskiego i p. Przemysława Zmitrowicza. Na podstawie znajomości wcześniejszych prac Autora z tego obszaru, obejmujących publikacje w kraju i za gra-nicą, patenty, podręczniki akademickie i wdrożenia przemysłowe, mogę stwierdzić, że Jego dorobek i doświadczenie w obszarze spajania tworzyw konstrukcyjnych są bardzo duże. Znaczna cześć tego doświadczenia zna-lazła odbicie w treści książki, co stanowi, według mnie, jej znaczący walor. Opiniowana książka jest przeznaczona dla studentów kierunków: inżynieria materiałowa, mechanika i budowa maszyn oraz metalurgia, jak również

Książka „Lutowanie w budowie maszyn”Jarzy Nowacki, Marcin Chudziński, Przemysław Zmitrowicz

Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 2007

inżynierów mechaników zainteresowanych spajaniem nowoczesnych two-rzyw konstrukcyjnych i technologiami materiałowymi.

Należy również podkreślić, że książka dotyczy bardzo aktualnej proble-matyki z obszaru technik spajania, znajdującej coraz szersze zastosowanie do łączenia tworzyw konstrukcyjnych, narzędziowych i funkcjonalnych w wielu dziedzinach zaawansowanej techniki, a badania dotyczące luto-wania są w stanie dynamicznego rozwoju. Przedstawione dane dotyczące lutowania elementów maszyn są oparte zarówno na doniesieniach litera-turowych i informacjach uzyskanych bezpośrednio od producentów, naj-nowszych normach PN-EN, jak również w bardzo dużym stopniu stanowią efekt doświadczeń i wyników prac własnych badawczych i wdrożeniowych Profesora Jerzego Nowackiego. W swoich rozważaniach Autorzy odnoszą się do problematyki bardzo licznych grup materiałów podstawowych i dodatkowych. Książka stanowi kompleksowe, a jednocześnie bardzo zwięzłe opracowanie dotyczące problematyki sygnalizowanej w tytule i obej-muje wszystkie aspekty związane z konstrukcją, technologią, materiałami i metodami badań w tym obszarze.

W rozdziale 1. opiniowanej książki omówiono genezę i rozwój lutowania elementów maszyn. W rozdziale 2. opisano fizykochemiczne aspekty lutowania, strukturę i własności złącza lutowanego, w tym zjawiska fizykochemiczne przebiegające w czasie procesu lutowania i decydują-ce o przyleganiu, zdolności pokrywania powierzchni i penetracji spoiw, a w tym: zwilżalność, rozpływność, kapilarność i dyfuzję. Szczegółowa analiza procesów fizykochemicznych zachodzących w czasie lutowania jest ważnym atutem książki. W tym obszarze widać duży wpływ badań własnych Autorów na prezentowane w książce treści.

Jako istotny walor książki traktuję również prezentacje oryginalnych zdjęć struktur licznych złączy lutowanych. Analiza struktur złączy luto-wanych stanowi bowiem dobre wprowadzenie do analizy ich własności i perspektyw zastosowania praktycznego.

Konstrukcje i rodzaje oraz ich wpływ na stany naprężeń i własności mechaniczne złącza lutowanego oraz przykłady konstrukcji złączy lutowa-nych zaprezentowano w rozdziale 3.

W rozdziale 4. przedstawiono metody lutowania twardego: lutowa-nie twarde płomieniowe, indukcyjne, piecowe w atmosferze ochronnej i próżniowe, urządzenia do lutowania oraz termodynamiczne aspekty lutowania próżniowego. Rozdział 5. poświęcono materiałom dodatkowym do lutowania: spoiwom i topnikom, a rozdział 6. – problematyce lutow-ności. Rozdział 7. obejmuje zabiegi technologiczne w procesie lutowania: przygotowanie powierzchni do lutowania, montaż, cykl cieplny lutowania i obróbkę po lutowaniu. Rozdział 8. dotyczy metod kontroli i badań złączy lutowanych oraz problematyki niezgodności złączy lutowanych, standaryza-cji, dokumentowania wyników badań oraz komputerowego wspomagania projektowania technologii lutowania i badań złączy. W rozdziale 9. skupiono się nad problematyką mechanizacji i automatyzacji procesu lutowania. W rozdziale 10. podano przykłady zastosowań zaawansowanych techno-logii lutowania twardego stopów metali nieżelaznych, stali specjalnych oraz cermetali. Prezentowane przykłady konstrukcji wdrożonych przez Autorów książki w przemyśle dobrze charakteryzują złożoność problematyki lutowa-nia elementów maszyn.

Książka kończy się podsumowaniem dotyczącym oceny aktualnych tendencji rozwojowych lutowania twardego, szczególnie metod: TLPB, izostatycznego TLPB, LIPB i SPF/B.

Książka cechuje się monograficznym i informacyjnym podejściem i będzie pełniła rolę jedynego dostępnego, nowoczesnego i bogato ilu-strowanego podręcznika z obszaru teorii i praktyki lutowania tworzyw konstrukcyjnych, zawierającego liczne dane źródłowe ułatwiające proces projektowania konstrukcji i technologii spiekanych elementów maszyn i właściwą interpretację uwarunkowań fizykochemicznych, jakim podlega złożony proces spiekania. Pozycja ta powinna zatem znaleźć szerokie grono odbiorców wśród inżynierów mechaników zainteresowanych technologiami spajania, nowoczesnymi tworzywami konstrukcyjnymi i technologiami materiałowymi, specjalistów z zakresu inżynierii materiałowej i studentów kierunków o profilu mechanicznym lub materiałowym.

Dr h.c. prof. zw. dr hab. inż. Leszek A. Dobrzański



StreszczenieOmówiono metodykę analizy termicznej. Przedstawiono przy-

kłady zastosowania analizy termicznej w badaniach z zakresu spawalnictwa, a także problemy występujące przy pomiarze tem-peratury w procesach spawalniczych. Przedstawiono wyniki prób pomiarów temperatury prowadzonych w Instytucie Spawalnictwa. Zaprezentowano koncepcję układu pomiarowego oraz zakres prob-lemów badawczych przewidzianych do realizacji z wykorzystaniem opracowanej metody pomiarowej.

AbstractThermal analysis methodology was discussed. Examples of

thermal analysis applications in researches in the field of welding engineering as well as problems occurring during temperature measurements in welding processes were presented. The results of temperature measurement trials in the Welding Engineering Institute were presented. A concept of a measuring system and the scope of research problems foreseen for implementation with utilisation of the developed measurement methodology was presented.

Wstęp

Proces spawania jest prowadzony w różnych warunkach odpro-wadzenia ciepła, zależnych między innymi od właściwości fizycz-nych spawanego materiału, grubości łączonych elementów, metody spawania i parametrów spawania. Istotny wpływ na wynik końcowy spawania ma kinetyka krystalizacji i stygnięcia złącza spawanego. Dokładne określenie kinetyki tych procesów umożliwia uzyskanie wymaganego wyniku spawania.

Szczególnie istotne jest to w przypadku spoin o strukturze wielofazowej. Badanie kinetyki przemian oraz określenie związku z ilościowym udziałem faz w strukturze spoiny jest możliwe przy zastosowaniu analizy termicznej i derywacyjnej. Metoda ta jest znana i powszechnie stosowana w odlewnictwie [1-10]. Była również stoso-wana w badaniach procesów spawalniczych [11-21].

Analiza termiczna

Podstawą analizy termicznej i derywacyjnej jest zjawisko pochła-niania lub wydzielania się ciepła podczas przemian fazowych. Pomiar przeprowadzany jest w próbce stygnącej lub ogrzewanej w zadanym zakresie temperatury. W określonej temperaturze lub zakresie tem-peratury widoczne jest pewne opóźnienie w spadaniu lub wzrastaniu temperatury wywołane zmianami pojemności cieplnej. Przebieg krzy-wych zależy od metody badania [3].

Zwykła metoda badania daje krzywą we współrzędnych tempe-ratura – czas.

Metoda szybkości zmiany temperatury daje krzywą we współ-rzędnych temperatura – szybkość zmiany temperatury.

Metoda odwrócona daje krzywą we współrzędnych temperatura – odwrotność szybkości zmiany temperatury.

Metoda różnicowa daje krzywą we współrzędnych temperatura – różnica temperatury miedzy próbką badaną a próbką wzorcową.

Metoda zmiany różnicy daje krzywą we współrzędnych tempera-tura – zmiana różnicy temperatury na jeden stopień.

Zastosowanie metody analizy termicznej do badania procesów spawalniczych

Jedną z metod analizy termicznej jest metoda bezpośredniego pomiaru temperatury przemian fazowych w SWC. Metoda ta pozwala na zbudowanie wykresu przemian fazowych przy chłodzeniu ciągłym.

W badaniach opisanych w publikacji [11] autor zastosował metodę „implant". W próbkach wykonywano dwa otwory, w których umieszczano termoelementy typu Ni-NiCr, przy czym jeden z nich był specjalnie izolowany za pomocą tulejki wykonanej ze stali austenitycznej wypełnionej substancją mineralną. Następnie próbki kołkowe umiesz-czano w otworach wykonywanych w blasze i układano na nich napoiny. Technika ta ograniczała ilość badanego materiału, jaka była potrzebna do wykonania próby oraz ze względu na wysoką czułość pomiaru umożliwiała bardzo dobrą wykrywalność przemian fazowych w stalach C-Mn. W przypadku metody „in situ” wyznaczone wykresy CTPc-S, które generalnie kształtem nie odbiegają od wykresów wyznaczonych na drodze symulacji. Jednak w warunkach symulacyjnych krzywe te są obniżone do niższej temperatury i przesunięte do dłuższych czasów.

Opisana metoda pomiaru temperatury miała w warunkach spawalniczych umożliwić wykreślenie krzywych chłodzenia w SWC. W przypadku pomiarów temperatury i badania przemian fazowych

Pomiar i rejestracja cykli cieplnych spawania w spoinie za pomocą systemu pomiarowego opracowanego w Instytucie Spawalnictwa

Measurement and registration of thermal cycles of welding directly in the weld by means of the measuring system developed in the Welding Engineering Institute

Jacek SłaniaZygmunt MiknoMirosław Wójcik

Dr hab. inż. Jacek Słania, dr inż. Zygmunt Mikno, mgr inż. Mirosław Wójcik – Instytut Spawalnictwa, Gliwice.


w warunkach rzeczywistych spawania dane pomiarowe zbierano z termoelementów umieszczonych w osi spoiny.

W pracy [12] przedstawiono metodę pomiaru temperatury w jeziorku spawalniczym w trzech punktach. Jeden punkt znajdował się w osi spoiny, a dwa na brzegach jeziorka, rozmieszczone syme-trycznie względem osi. Termoelementy w pewnej odległości za łukiem były zanurzane równocześnie w jeziorku spawalniczym na głębokości 3 ± 0,5 mm. Na podstawie analizy wyników można więc stwierdzić, że różnice temperatury na przekroju małej objętości ciekłego metalu, jakim jest jeziorko spawalnicze, są znaczne. Spowodowane jest to małym ruchem metalu wewnątrz jeziorka. Przeprowadzone zostały także próby z zastosowaniem elektromagnetycznego mieszania meta-lu jeziorka spawalniczego (EMM), dzięki czemu uzyskano wyrównanie średniej temperatury metalu jeziorka w jego przekroju poprzecznym na odcinku krystalizacji przy okresowym przewyższeniu temperatury na brzegach względem jej wartości na osi jeziorka.

W pracy [13] przyjęto założenie, iż do wyznaczenia tempera-tury przemian strukturalnych zostanie jednocześnie zastosowana metoda analizy termicznej i metoda dylatometryczna. Do tego celu został skonstruowany specjalny przyrząd, pozwalający na zanurzenie zarówno termoelementu, jak i końcówek czujnika dylatometrycznego w jeziorku spawalniczym. Podobną metodę pomiaru przedstawiono w publikacji [14], gdzie badano przemiany fazowe zachodzące w spoinie, stosując badania dylatometryczne oraz analizę termiczną.

W celu prowadzenia badań derywacyjnych cykli cieplnych spawania opracowano derywator cykli cieplnych VÚZ-DTC-1 [15]. Urządzenie to składa się z przedwzmacniacza, aktywnego filtru zakłó-ceń, jednostki derywacyjnej oraz stabilnego źródła zasilania. Sygnały otrzymywane z termoelementów umieszczonych w SWC złącza spawanego trafiają do przedwzmacniacza, gdzie następnie ulegają wzmocnieniu 47x. Następnie sygnał wyjściowy przechodzi przez filtry. Dzięki temu nawet przy bardzo dużych wzmocnieniach możliwe jest wyeliminowanie szumów i zakłóceń pochodzących ze źródła prądu spawania lub jarzącego się łuku i doprowadzić czysty sygnał do jed-nostki derywacyjnej. Została ona tak zaprojektowana, aby optymalnie przetwarzać sygnał wyjściowy przy różnych prędkościach chłodzenia. Całość zasilana jest ze źródła prądu charakteryzującego się stabilnymi parametrami pracy i małym poziomem zakłóceń mogących wpłynąć na wynik analizy termicznej.

Pomiar i rejestrację cykli cieplnych spawania bezpośrednio w jeziorku spawalniczym i spoinie (przy zastosowaniu termoelementu W – Re) przedstawiono w publikacjach [16-20].

Na podstawie uzyskanych wyników badań cykli cieplnych spawania oraz pomiarów objętości względnej ferrytu opracowano

Rys. 1. Przebieg krzywych badania przy analizie cieplnej dla podanych metod [3]

równanie Johnsona – Mehla – Avramiego dla objętości względnej fer-rytu wysokochromowego w spoinie. Uwzględniono przemiany fazowe zachodzące w zakresie temperatury 1450 – 1000°C i 650 – 350°C. Do wyznaczenia równania Johnsona – Mehla – Avramiego przyjęto czas stygnięcia t = 1,1t650 – 350.

Równanie Johnsona – Mehla – Avramiego opracowano w celu: • wyznaczenia energii aktywacji dyfuzji – Q, • obliczenia wartości współczynnika dyfuzji, • obliczenia szybkości przemieszczania się granicy faz, • weryfikacji wyników uzyskanych w badaniach związanych zastosowaniem termoelementu do pomiarów i rejestracji cykli ciep-lnych spawania bezpośrednio w jeziorku spawalniczym i spoinie za pomocą wyników uzyskanych metodą spektrometru dyspersji energii (wyliczenie ~ t = 1,1t650 – 350).

Przegląd problemów badawczych przewidzianych do realizacji z wykorzystaniem opracowywanego instrumentarium badawczego

Rozwój wyrobów wiąże się z modyfikacjami technologii wytwa-rzania i dlatego badania dotyczące projektowania wyrobów stalowych o nowych lub polepszonych właściwościach obejmują także dosko-nalenie lub modyfikowanie technologii wytwarzania stali, półwyrobów stalowych przez doskonalenie technologii przetwarzania do nowych właściwości wyrobów.

Jeżeli nowe właściwości wyrobów stalowych lub z udziałem stali wpływają na technologię ich formowania, obróbki mechanicznej lub spawania, to nowe asortymenty wyrobów powinny być oferowane użytkownikom razem ze zmodyfikowanymi technologiami ich prze-twarzania.

W publikacji [23] przedstawiono wybrane grupy wyrobów stalo-wych, których rozwój uznano za priorytetowy dla krajowego sektora stalowego, biorąc pod uwagę uwarunkowania wewnętrzne sektora, to jest obecny i planowany stan techniczno-technologiczny, jak i obecne oraz przewidywane zapotrzebowanie na określony asorty-ment wyrobów.

W ramach rozwoju grup wyrobów stalowych przedstawiono następujące problemy badawcze: • wyroby i gatunki stali przeznaczone do zastosowań w budow-nictwie i na konstrukcje spawane; • wyroby stalowe do zastosowań w warunkach ekstremalnych

Studzenie OgrzewanieKrzywa zwykła

f(t,c) = 0

Krzywa szybkości zmiany temperatury

Krzywa odwróconaKrzywa różnicowa

f(t1,t-t’) = 0

Krzywa zmiany różnicy

0)ct,f(t1 =

∆∆ 0)ct,f(t1 =

∆∆ 0)

tc,f(t1 =∆∆

0 )'(,f(t1 =∆−∆ttt


obciążeń i/lub agresywnego oddziaływania środowiska; • wyroby stalowe do zastosowań w transporcie kolejowym; • wyroby stalowe stosowane do budowy statków, w szczegól-ności chemikaliowców i statków do przewozu ciekłych gazów; • gatunki stali i wyroby stalowe do zastosowań w nowoczesnej ener-getyce konwencjonalnej i energetyce opartej na źródłach odnawialnych.

Przedstawiony przegląd zastosowania analizy termicznej i dery-wacyjnej do badania przemian fazowych zachodzących w spoinie i SWC wskazuje z jednej strony na znaczne możliwości poznawcze tej metody, natomiast z drugiej na istnienie poważnych problemów pomiarowych wynikających ze specyfiki spawania. Od strony tech-nologicznej problemy te związane są z powtarzalnością ustawienia termoelementu w stosunku do osi przemieszczania się łuku spawal-niczego, powtarzalnością ustawienia osi łuku spawalniczego w sto-sunku do osi rowka w poszczególnych próbach, powodującą zmianę warunków odprowadzenia ciepła ze spoiny, małą objętością jeziorka spawalniczego. Równocześnie uzyskane dotychczas wyniki badań z zastosowaniem tej metody [16-20] skłaniają do ich kontynuacji oraz wskazują na konieczność doskonalenia warsztatu badawczego w celu poprawienia dokładności i powtarzalności uzyskiwanych wyników oraz możliwości ich przetwarzania. Prowadzenie badań z wykorzystaniem analizy termicznej i derywacyjnej wymaga opra-cowania metodyki i instrumentarium pomiarowego właściwego do zastosowań spawalniczych.

Pomiar temperatury w warunkach spawalniczych jest zagadnie-niem z punktu widzenia metrologicznego bardzo złożonym. Wynika to z warunków, jakie występują w procesach spawania. Silne zakłó-cenia oraz niskonapięciowy sygnał z czujników pomiaru temperatury narzuca określone wymagania dotyczące specyfiki pomiaru. Istnieje zatem kilka aspektów, które należy wziąć pod uwagę podczas pomia-rów temperatury w procesach spawalniczych.

Problemy występujące podczas pomiaru temperatury

Zakres temperatury występującej w procesach spawalniczych jest bardzo szeroki, od temperatury otoczenia do temperatury wyższej od temperatury topnienia spawanych materiałów. Dla stali temperatura topnienia wynosi ~1520oC. W samym zaś jeziorku spawalniczym temperatura może osiągać wartość powyżej 2200oC. Szeroki zakres temperatury występujący w procesach spawalniczych to jeden z istotnych problemów pomiarowych.

Drugim problemem jest duża dynamika zmian temperatury. Średnia szybkość nagrzewania w procesie spawania wynosi około 400oC/s. Natomiast szybkości chłodzenia są znacznie wolniejsze (50oC/s do 200oC/s). Czasy chłodzenia (od temperatury 800 do 500oC) wynoszą około kilkunastu sekund. Czasy nagrzewania i chło-dzenia zależą od zastosowanej metody spawania, rodzaju materiału spawanego, jego masy i warunków zewnętrznych (atmosferycz-nych). Metoda pomiaru temperatury powinna uwzględniać szybkość zmian temperatury.

Z przeprowadzonych w ostatnim czasie w Instytucie Spawalnictwa badań związanych z pomiarem temperatury w procesach zgrzewania (o zdecydowanie większej dynamice zmian temperatury niż przy omawianej metodzie) wynika konieczność stosowania określonej metodyki pomiaru [22]. W stanach przejściowych w procesach spawalniczych, zmiany temperatury są znaczne, a pomiar powi-nien charakteryzować się odpowiednio dużą dynamiką. Poprawny pomiar może być osiągnięty w wyniku zastosowania różnych metod pomiarowych, np. laserowej czy termoparowej. Metodyka pomiaru temperatury w procesach spawania ukierunkowana jest jednak na pomiar termoparowy z kilku powodów. Metoda termoparowa jest w stanie zagwarantować wymaganą dynamikę pomiaru, jest stosunkowo tania i, co jest najistotniejsze, tą metodą możliwy jest

pomiar temperatury w miejscach niewidocznych, w kilku punktach jednocześnie. Istotny jest szczególnie pomiar temperatury w jeziorku spawalniczym. Żadna inna metoda pomiaru temperatury nie spełnie-nia tych podstawowych wymogów.

Dynamika pomiaru temperatury w metodzie termoparowej może być różna i zależna jest w głównej mierze od konstrukcji samego złącza termoparowego. Wymagana dynamika może być zapew-niona przez ściśle określoną konstrukcję złącza termoparowego. Wygląd rzeczywisty złącza termoparowego typu objętościowego i powierzchniowego przedstawiono na rysunku 2. Zdecydowanie większą dynamiką pomiaru charakteryzuje się złącze typu powierzch-niowego – rysunek 2b. Wynika to z samej objętości złącza termopa-rowego, która w tym przypadku jest praktycznie zerowa (minimalna) w porównaniu do złącza typu objętościowego – rysunek 2a. Z drugiej strony punkt pomiaru temperatury jest zlokalizowany bezpośrednio na powierzchni elementu, dla którego dokonywany jest pomiar tem-peratury – rysunek 2b.

Kolejną, istotną kwestią jest błąd statyczny pomiaru temperatury. Błąd ten uwidacznia się w przypadku szybkich zmian temperatury, szczególnie w przypadku krótkich cykli cieplnych, które mają miejsce w omawianej metodzie pomiarowej. W takim przypadku zarejestrowa-na temperatura będzie niższa od rzeczywistej temperatury cyklu.

Następnym zagadnieniem jest zagwarantowanie możliwie naj-większej powtarzalności pomiaru. Dotyczy to w szczególności pomia-ru temperatury i związanej z tym powtarzalnością, wykonywania złą-czy termoparowych. Z doświadczeń autora [22] wynika konieczność wykonywania złączy termoparowych z zastosowaniem odpowiedniej technologii, gwarantującej łączenie materiałów bez ich przetapiania.

Bardzo istotnym problemem, nie tylko z punktu widzenia dokład-ności, ale w ogóle możliwości rejestracji z określoną tolerancją, jest odporność na różnego rodzaju zakłócenia. Zakłócenia te są szczegól-nie silne w procesach spawalniczych. Zakłócenia w torze pomiaru temperatury można minimalizować i eliminować przez zastosowanie odpowiednich filtrów przeciwzakłóceniowych. Powodować to jednak może zniekształcenie sygnału pomiarowego.

Wykorzystując dotychczasową wiedzę w zakresie metrologii i doświadczenie w pomiarach temperatury w procesach zgrzewania, zarejestrowano rozkład temperatury w typowym złączu spawanym. Pomiary przeprowadzane były dla metody typu MAG i termopar NiCr - Ni. Zastosowane termopary zapewniają pomiar do wartości temperatury około 1300oC. Rozpoznawcze próby technologiczne spawania z rejestracją temperatury przeprowadzono dla blachy o gru-bości 4 mm oraz 4 par przygrzanych termopar. Termopary przygrzane były do materiału od strony grani. Każda z par termopar wykonana była z zastosowaniem dwóch różnych technik dla uzyskania złącza termoparowego, jak na rysunku 2.

Każda z par oddalona była od siebie o 30 mm. Natomiast odle-głość pomiędzy termoparami dla każdej z par wynosiła 2 mm. Jako pierwsze, w każdej parze termopar w stosunku do ruchu palnika przygrzane były termopary objętościowe (T1-obj, T3-obj, T5-obj, T7-obj,).

Rys. 2. Wygląd zewnętrzny termopar typu objętościowego i powierzchniowego w powiększeniu x100. Zdjęcia wykonane mikroskopem skaningowym


Rozkład temperatury dla 4 par termopar przedstawiono na rysunku 3. Widoczna jest różnica, na korzyść termopar powierzchniowych, zarówno pod względem statyki, jak i dynamiki pomiaru. Różnice dla zarejestrowanych temperatur maksymalnych w cyklu wynoszą nawet 100oC, natomiast w zakresie temperatury t800-500 około 50

oC.Zdecydowanie lepszym rozwiązaniem w stosunku do termopar

objętościowych są termopary typu powierzchniowego. Wykonywane one są technologią zgrzewania rezystancyjnego, co pozwala na zachowanie powtarzalności kształtu złączy termoparowych. Rzutuje to w bezpośredni sposób na dokładność pomiaru. W trakcie przy-grzewania przewodów termoparowych jest możliwe pozycjonowanie i wykonanie złącza w ściśle określonym miejscu.

Rejestracja temperatury dokonywana była za pomocą systemu pomiarowego typu SCXI-1000 firmy National Instruments. W skład systemu pomiarowego wchodzą: główna karta pomiarowa typu NI DAQ-6036E, 8-kanałowy izolowany moduł programowalny SCXI -1125, 8-kanałowy terminal wejściowy z kompensacją zimne-go końca termopary SCXI -1313. System dzięki wewnętrznemu 16 – bitowemu przetwornikowi A/C umożliwia pomiar temperatury z bardzo dużą rozdzielczością. Pomiar temperatury w zakresie do 2000oC dokonywany może być z rozdzielczością większa niż 0.04oC. System umożliwia wybór charakterystyki standardowej termopa-ry z wewnętrznej biblioteki, co gwarantuje najwyższą dokładność rejestracji temperatury z pominięciem błędu nieliniowości napięcia termoparowego w pełnym zakresie zmian temperatury. Pomiar w poszczególnych kanałach dokonywano synchronicznie, co wpływa dodatkowo na dokładność pomiaru temperatury w poszczególnych punktach układu. W przyszłości synchronicznie z pomiarem tempe-ratur rejestrowane będą również parametry elektryczne charaktery-zujące proces spawania, takie jak prąd i napięcie łuku oraz prędkość podawania drutu i przepływ gazu – rysunek 4.

Literatura[1] Praca zbiorowa: Teoria procesów technologicznych w odlewnictwie metali. WNT, Warszawa 1965.[2] Dobrzański L.A., Nowosielski R.: Metody badań metali i stopów. Badania własności fizycznych. WNT, Warszawa 1987.[3] Praca zbiorowa: Poradnik odlewnika. Tom II. PWT, Warszawa 1959.[4] Jura St., Jura Z.: Teoria metody ATD w badaniach stopów Al. Krzepnięcie metali i stopów. T.28, PAN, Katowice 1996.[5] Jura St.: Odlewnictwo i topienie stopów odlewniczych i ich diagnostyka. PAN, Gliwice 1993.[6] Binczyk F., Gierek A., Mendala J.: Badania krystalizacji stopu AK 11 metodą jednoczesnej rejestracji krzywej ATD i DTA. PAN, Katowice 1996.[7] Pietrowski S.: Krystalizacja siluminów w aspekcie oceny metodą ATD. Przegląd Odlewnictwa 1994, nr 1.[8] Pietrowski S.: Silumin nadeutektyczny z dodatkami Cr, Mo, W i Co. Krzepnięcie metali i stopów, t.38, PAN, Katowice 1998.[9] Podolski P.: ANALDTA – program komputerowy do analizy krzywych stygnięcia. Pol. Śląska, Katowice 1997/98.[10] Michalski L., Eckersdorf K.: Pomiary temperatury. WNT, Warszawa 1969.[11] Phillip R.H.: “Ii situ” determination of transformation temperatures in the weld heat-affected zone. Weld.J. 1983, T. 62, nr 1.[12] Turyk E.: Rozkład temperatur w jeziorku spawalniczym przy spawaniu z elektromagnetycznym mieszaniem. Przegląd Spawalnictwa 1981, nr 7-8, str. 5-10.[13] Łomozik M.: Nowy sposób badania przemian strukturalnych w metalu spoiny w warunkach “in situ”. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa 1993, nr 3.[14] Kuscher G., Seyffarth P.: Einige Methoden zur Bestimmung von Gefügeumwandlungen im Schwei?gut nach in situ – Messungen. ZIS – Mitteilungen 1980, nr 12, str. 1418 – 1428.[15] Stembera V.: Derivator teplotnych cyklov VUZ-DTC-1. Zvaracske Spravy, 1990, t.40, nr 1.[16] Słania J.: Nomogram korygujący zawartość ferrytu w spoinach wykonanych drutami proszkowymi typu 23/12. Budowa i przykłady praktycznego zastosowania. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa 2004, nr 3.[17] Słania J.: Wpływ szybkości stygnięcia na przemiany fazowe w zakresie temperatury 1250 – 1000OC i 650 – 350OC oraz objętość względną ferrytu w spoinach austenitycznych wykonanych drutem litym typu G 23 12 L i proszkowym typu T 23 12 LRM3. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa 2005, nr 2.[18] Słania J.: Ferryt w spoinach wykonanych drutami typu 23/12 – przemiana w zakresie temperatury 650 – 350OC – część 1. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa 2003, nr 3.[19] Słania J.: Ferryt w spoinach wykonanych drutami typu 23/12 – przemiana w zakresie temperatury 650 – 350OC – część 2. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa 2003, nr 4.[20] Słania J.: Szybkość stygnięcia a objętość względna ferrytu wysokochromowego w spoinach stali austenitycznych chromowo- -niklowych odpornych na korozję. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2005. [21] Adamczyk J.: Metaloznawstwo teoretyczne. Cz. 1, Struktura metali i stopów, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1999.[22] Mikno Z.: Analiza procesu sterowania przestrzennym rozkładem mocy zgrzewania rezystancyjnego. Praca doktorska. Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny, promotor prof. B. Grzesik, 2005.[23] Praca zbiorowa: Strategiczny program badawczy. Wizja rozwoju sektora stalowego w Polsce w perspektywie do 2030 roku. Polska Platforma Technologiczna Stali, wrzesień 2006, materiały internetowe.

Rys. 3. Rozkład temperatury w procesie spawania metodą MAG dla 4 par termopar NiCr-Ni

Rys. 4. Schemat blokowy urządzenia do pomiaru temperatury

PodsumowaniePrzeprowadzone dotychczas próby pomiarów tempera-

tury potwierdzają możliwość przeprowadzenia pomiarów w warunkach silnych zakłóceń występujących w procesach spawalniczych. Są prowadzone dalsze próby pomiarowe, których celem jest rejestrowanie temperatury w jeziorku spawalniczym o wartościach sięgających 2200oC. Istotnym z metrologicznego punktu widzenia jest zapewnienie odpowiedniej dokładności, powtarzalności i dynamiki pomiaru. Dotychczasowe przepro-wadzone próby technologiczne oraz wykorzystana aparatura pomiarowa umożliwiają pomiar temperatury w rzeczywistych warunkach spawania.


StreszczenieW artykule przedstawiono problemy doboru materiałów do

wykonywania połączeń drutowych metodą spajania ultrakompresyj-nego, analizę zgodności termodynamicznej na podstawie wykresów równowag fazowych par metali, wchodzących w skład połączenia. Ponadto omówiono problematykę powstawania związków mię-dzymetalicznych w wykonywanych złączach ultrakompresyjnych. Omówiono wyniki badań wytrzymałościowych i strukturalnych wykonanych połączeń drutu AlSi1 o średnicy 25 µm do podłoży złoconych elektrochemicznie i bez złocenia, rozkład liniowy pier-wiastków oraz badania rentgenowskie.

AbstractThe problems of materials selection to carry out wired

connections by means of ultra-compression welding method, analysis of thermo-dynamical consistency according to the diagrams of metal vapour phase equilibrium making up the connection were presented in the paper. Additionally the problem of intermetallic compound occurrence in the performed ultra-compression connections was discussed. The results of strength and structural tests of AlSi1 wire connections of 25 µm diameter to the substrates electrochemically gold plated or not plated, linear distribution of elements and X-ray examinations were discussed.

Wstęp

Najświeższymi kierunkami w postępie rozwoju mikroelektroniki są m.in.: dążenie do miniaturyzacji urządzeń, osiągnięcie wyższych prędkości działania, obszerniejszej złożoności oraz budowa urządzeń większej mocy przy jednoczesnej minimalizacji kosztów wytwarzania. Kierunki te są realizowane na świecie na szeroką skalę na wiele spo-sobów. W artykule tym poruszona jest problematyka wykonywania połączeń drutowych pomiędzy polem kontaktowym na strukturze krzemowej a polem kontaktowym w obudowie.

W procesach spajania materiałów elektronicznych istotną rolę odgrywają właściwości fizyko-chemiczne oraz struktura spajanych materiałów. Znajomość wykresów równowag materiałów spajanych pozwala na dobranie takiego procesu łączenia, który pozwoli na elimi-nację zasadniczych trudności wynikających z: • różnic we własnościach fizyko-chemicznych spajanych mate-riałów, a przede wszystkim temperatur topnienia, przewodnictwa cieplnego i współczynnika rozszerzalności; • tworzenia w miejscu łączenia eutektyk, faz międzymetalicz-nych lub roztworów stałych o niedostatecznych własnościach mecha-nicznych, zwłaszcza plastycznych; • niedostatecznych własności eksploatacyjnych [2].

Struktura połączeń spajanych stosowanych w mikroelektronice najczęściej ma charakter dwu- lub wielofazowy. Pociąga to za sobą kon-sekwencje takie, iż na własności złączy mają wpływ takie czynniki, jak: • budowa struktury warstwy przejściowej pomiędzy elementami spajanymi; • rodzaj, ilość, wielkość, kształt i rozmieszczenie ewentualnych zanieczyszczeń; • własności nowo powstających faz i ich procentowy udział; • rozmieszczenie nowo tworzonych faz [2].

Połączenia elektryczne pomiędzy kontaktami powinny charakte-ryzować następujące cechy:

Zjawiska fizyczne i metalurgiczne w technologii połączeń drutowych

Phisycal and metallurgical phenomena in technology of wired connections

Marek Żubrowski

Tablica I. Wybrane właściwości drutów o średnicy 25 µm i warunki ich spajania [1]

Rodzajdrutu

Opornośćelektry-

czna[Qm.]

Siła zrywająca

FN[Dn]

WydłużenieA [%]

Materiałpodłoża

Optymalne warunki spawania

Nacisk [dN]Temperaturapodłoża [°C1]rolki ściegu

AlSi1 62 18 1-2

Al. 20 40

140Cu 40 80Ag 30 60Au 30 60

AI4Cu 73 16 5-6

Al. 20 40

140Cu 40 80Ag 30 60Au 30 60

Al1Mg 69 9 5-6

Al. 20 40

140Cu 40 80Ag 30 60Au 30 60

Al1Mg1Si 59 14 3

Al. 20 40

140Cu 40 80Ag 30 60Au 30 60

Al.-BB 66 11 5

Al. 20 40

140Cu 40 80Ag 30 60Au 30 60

Stop mie-dzi Cu,,A”

46 19 5-7

Al. 40 40

80-140Cu 60 100Ag 40 80Au 40 80

Stop mie-dzi Cu,,B”

71 14 5

Al. 50 150

80-140Cu 60 130Ag 60 100Au 40 80

Au-L 50 11 5-6

Al. 40 80

160Cu 60 120Ag 40 80Au 30 60

Mgr inż. Marek Żubrowski - Centrum Naukowo-Produkcyjne Elektroniki Profesjonlanej "RADWAR" S.A., Warszawskie Zakłady Radiowe "RADWAR".


• tworzenie kontaktu o małej rezystancji, • duża wytrzymałość i niezawodność połączenia, a także wytrzymałość na wstrząsy, wibracje, cykle temperaturowe, pracę w podwyższonej temperaturze, • połączenie nie powinno wprowadzać nadmiernych mecha-nicznych oraz cieplnych naprężeń [3].

Tak więc, biorąc pod uwagę powyższe założenia oraz problemy materiałowe, należy dobrać takie materiały, które będą spełniały pod-stawowe funkcje połączenia (dobry kontakt, wysokie przewodnictwo elektryczne i cieplne, wysoka wytrzymałość połączenia). Wymaga to oczywiście, oprócz odpowiedniego doboru spajanych metali, takiego prowadzenia procesu spajania, aby struktura złącza, a zwłaszcza strefy przejściowej była jednofazowa, bez kruchych związków mię-dzymetalicznych i defektów.

Podstawową zasadą przy doborze materiałów do wykonania połączeń drutowych są więc właściwości drutów, które winny być maksymalnie zbliżone do właściwości krzemu i warstw naniesionych na strukturze i materiałach podłożowych. Podstawowymi materiałami nanoszonymi elektrochemicznie wykorzystywanymi do pokrywania podłoży metalowych są miedź i złoto, charakteryzujące się wysokim przewodnictwem elektrycznym. Często stosowanym materiałem do wykonania pól kontaktowych na strukturze krzemowej jest alumi-nium. Taki układ materiałów stwarza problem doboru odpowiedniego drutu jako połączenia elektrycznego w układzie scalonym. W tablicy I przedstawiono właściwości drutów stosowanych do wykonywania mikropołączeń. Na podstawie danych z tablicy I można zauważyć, że drut z niskoprocentowego stopu miedzi (Cu-Al) ma najwięcej zalet w stosunku do innych drutów wykonanych z metali nieszlachetnych i przynosi korzyści ekonomiczne przy zastąpieniu nim drutu złotego [1].

Przy doborze najodpowiedniejszego rodzaju materiału na druty i podłoża przeznaczone do mikromontażu należy rozpatrzyć zdolność do tworzenia roztworów stałych przez daną parę metali.

Dobór materiałów do mikrospajania

Ważnymi elementami przy spajaniu (z uwagi na to, że jest to proces cieplny) jest współczynnik rozszerzalności liniowej oraz moduł sprężystości poprzecznej. Zbyt wielkie różnice tych właściwości wpływają na powstawanie naprężeń własnych w złączu, co w rezul-tacie może doprowadzić do zniszczenia połączenia. W tablicach II i III przedstawiono podstawowe właściwości fizyczne i mechaniczne wybranych materiałów.

Analizując dane z tablic I, II i III można zaproponować do wykona-nia połączeń drutowych elektrycznych następujące materiały: mosiądz CuZn35 – jako podłoże ze względu na zbliżoną przewodność cieplną do krzemu; struktura krzemowa z aluminiowymi polami kontaktowymi oraz drut Cu – jako substytut drutu złotego.

Jednakże analiza podstawowych właściwości materiałowych nie jest wystarczająca do tego, aby połączenie było wykonane z powodze-

niem i spełniało żądane kryteria wytrzymałościowe i użytkowe. Należy również przeanalizować zgodność termodynamiczną danej pary mate-riałów na podstawie wykresów równowag fazowych.

Zgodność termodynamiczna na podstawie wykresów równowag instrumentarium badawczego

Analizując zaproponowaną powyżej grupę materiałów (Al – pod-łoże, Cu – drut), posługując się wykresem równowagi fazowej tych metali (rys. 1) i zakładając, że skład chemiczny złącza będzie od 50÷100% Al., a resztę będzie stanowić Cu można stwierdzić, iż utwo-rzą one roztwór stały ß o sieci regularnej przestrzennie centrycznej. Jest więc możliwe wykonanie połączenia pomiędzy tymi metalami.

Inną parą materiałów, jaką można zaproponować do wykonania połączeń drutowych to złoto i miedź (Au jako podłoże, Cu – drut). Analizując układ równowagi fazowej Au – Cu (rys. 2) można zauwa-żyć, że układ ten charakteryzuje się ciągłym roztworem stałym poniżej linii solidus. W warunkach np. wydłużonego czasu lub powolnego studzenia mogą się tworzyć różne związki. Tak więc analizując pod-stawowe właściwości fizyczne (tablica I) oraz biorąc pod uwagę możliwość utworzenia roztworu stałego przez tę parę metali można zaproponować skład połączenia, pamiętając o odpowiednim doborze warunków technologicznych w celu uniknięcia powstania kruchych związków międzymetalicznych.

Następna para materiałów (najczęściej stosowana do wykony-wania połączeń drutowych) to złoto i aluminium. Jeżeli zwrócimy uwagę na układ równowagi fazowej tych metali (rys. 3), można zauważyć fakt, iż tworzą one liczne fazy międzymetaliczne, które to mogą doprowadzić do osłabienia, a nawet zniszczenia połączenia. Należy więc projektować tak proces, aby złącze nie zawierało mniej Al niż 70%.

Właściwości Złoto Aluminium Miedź Nikiel Si CuZn35

Liczba atomowa 79 13 29 28 - -Parametr sieci [nm] 0,4079 0,40408 0,3607 0,3516 - -Temperatura topnienia [˚C] 1063 660 1084 1452 1414 -Temperatura wrzenia [˚C] 2860 2060 2600 2900 - -Gęstość [g/cm3] 19,3 2,69 8,889 8,9 2,33 8,47Przewodność elektryczna [MS/m] - 40 59,8 - - -Przewodność cieplna λ [W/(m*K)] 306,5 230 411 58,6 157 -

Współczynnik rozszerzalności liniowej [α * 10-6]

14,2 23,5 16,9 13,3 2,33 20,3

Rezystywność * 10-8 [Ω*m] 2,06 2,8 1,67 6,84 - -

Tablica II. Właściwości fizyczne wybranych materiałów [7, 8, 9]

Właściwości Złoto Aluminium Miedź Nikiel Si CuZn35

Wytrzymałość na rozciąganie Rm [MPa]

130 70-120 200-250 450 - 315

Granica plastyczności Re [MPa] 50 20-40 35 180 - 97Wydłużenie A10 [%] 55 30-45 40-60 35 - 65

Moduł sprężystości poprzecznej G *103 [N/mm2]

28,2 27 46,2 78 - -

Moduł Younga E [GPa] 80 - 110 168 1,9 -

Tablica III. Właściwości mechaniczne wybranych materiałów [7, 8, 9]

Rys. 1. Układ równowagi fazowej Al-Cu [10]

Procenty atomowe (Cu)

Tem

pera

tura

[o C]

Al Procenty wagowe (Cu) Cu


Powstawanie związków międzymetalicznych

Najczęściej wykonywanymi połączeniami w mikromontażu dru-towym są połączenia drutem złotym do warstwy aluminium lub drutem aluminiowym do warstwy złota. W złączach utworzonych metodą ultrakompresji lub termokompresji w stanie stałym, złoto i aluminium reagują ze sobą w temperaturach nawet znacznie niż-szych od ich temperatur topnienia. Powstają wówczas warstwy faz międzymetalicznych z prędkościami powstawania uzależnionymi od temperatury [11]. Na granicy pomiędzy tymi metalami, w zakresie temperatur 125÷150°C mogą się tworzyć związki międzymetaliczne. Zakres tych temperatur przekraczany jest w kilku operacjach montażu układów scalonych, tak więc istnieje duże prawdopodobieństwo powstania związków międzymetalicznych. Związki te powstają na skutek wzajemnej dyfuzji Au i Al. Złoto ma większą szybkość dyfuzji niż aluminium, w wyniku czego po stronie Au mogą powstać także defekty zwane lukami Kirkendalla.

Związki międzymetaliczne mogące powstawać na granicy połą-czenia Au–Al mają różne zabarwienie, co umożliwia ich rozróżnienie, np. AuAl2 znany pod nazwą „purpurowej zarazy”. Do bardziej znanych związków międzymetalicznych oprócz AuAl2 należą: Au4Al, Au5Al2, Au2Al. Mimo, iż związki te są częstą przyczyną uszkodzenia złącza, to nadal nie ma ustalonych poglądów co do sposobów zapobiegania w ich powstawaniu [1, 2, 5].

Jak twierdzą autorzy pracy [5] obecność Si w pobliżu warstwy przejściowej Au – Al powoduje znaczny wzrost ilościowy powstające-

go związku AuAl2. Dla złączy wykonanych z drutu złotego i warstwy aluminium osadzonej na krzemie zauważalny jest wzrost oporności elektrycznej złącza podczas wygrzewania go w podwyższonej tempe-raturze, co oznacza powstanie pierścienia z luk Kirkendalla wokół złą-cza. Obrazowo przedstawione to zostało na rys. 4, na którym widzimy zniszczone złącze termokompresyjne w wyniku „purpurowej zarazy”.

Mechanizm powstawania związków międzymetalicznych wsku-tek wzajemnej dyfuzji złota i aluminium przedstawiono na uprosz-czonym układzie równowagi fazowej Au-Al (rys. 5) oraz na rys. 6 zilustrowano schematycznie wg autorów pracy [6] rozmieszczenie związków międzymetalicznych w złączu termokompresyjnym: drut Au - warstwa Al.

W złączach złoto-aluminium starzonych w temperaturze 200÷460°C można zaobserwować obecność wszystkich pięciu związków międzymetalicznych, występujących w układzie Au-Al: Au4Al, Au5Al2, Au2Al, AuAl oraz AuAl2 [11]. Bogaty w Al związek AuAl2 ma najwyższą temperaturę topnienia, dlatego jest on względ-nie stabilny. Jak twierdzą autorzy pracy [11] cienkie warstwy złota i aluminium w zetknięciu reagują ze sobą także i w temperaturach pokojowych; po upływie miesiąca zidentyfikowano rentgenograficznie fazę Au5Al2. Faza ta pojawia się jako pierwsza pomiędzy złotem i alu-minium. Jako drugą w kolejności identyfikuje się w temperaturze 80°C fazę Au2Al. W wyższych temperaturach przemiany w fazie stałej uza-leżnione są od stosunku atomowego Au : Al w reagującym układzie, a więc od wzajemnych relacji grubości warstw złota i aluminium [11]. Kolejność powstawania poszczególnych faz międzymetalicznych przedstawia rys. 7.

Według Georgea G. Harmana [12] początkowy przyrost związ-ków międzymetalicznych zazwyczaj następuje wg parabolicznej zależności:x = Kt1/2gdzie:x – grubość warstwy międzymetalicznej, t – czas, K – stała wartość wzrostu.

Rys. 2. Układ równowagi fazowej Al-Cu [10]

Procenty atomowe (Cu)

Tem

pera

tura

[o C]

Au Procenty wagowe (Cu) Cu

Procenty atomowe (Au)

Tem

pera

tura

[o C]

Al Procenty wagowe (Au) Au

Rys. 3. Układ równowagi fazowej Al-Au [10]

Rys. 4. Uszkodzone złącze termo-kompresyjne [6]

Procenty atomowe (Au)

Tem

pera

tura

[o C]

Rys. 5. Uproszczony układ równowagi fazowej Au-Al z zaznaczonymi miejscami powstawania związków międzymetalicznych [6]


Przy czym K = Ce-E/kT.Wartość K jest zmienna dla każdej fazy międzymetalicznej oraz

jest uzależniona od otaczających faz, które dostarczają dodatkowo Au i Al kontynuując formowanie związków.

Na rysunku 8 przedstawiono odpowiednie szybkości formowania poszczególnych związków międzymetalicznych.

Z powyższego wykresu wynika, że związek Au5Al2 wzrasta dużo szybciej niż pozostałe (jest to najczęściej cytowane jako efekt uszko-dzenia połączenia) [12].

Mechaniczne właściwości pięciu związków międzymetalicznych, powstających na skutek dyfuzji Au i Al, różnią się między sobą oraz różnią się bardzo od Au i Al. Stała sieciowa różni się znacznie (~ 4 Å dla Au i Al, natomiast ~ 6 Å dla związków międzymetalicznych), tak więc związki zajmują większą objętość, co bardzo często prowadzi do efektu rozwarstwiania połączenia [12]. Współczynniki rozszerzalności cieplnej związków międzymetalicznych są znacznie niższe niż złota i aluminium. Są one także bardzo twarde i kruche. Podczas pracy urządzenia elektronicznego (np. układu scalonego) dochodzi do cyklicznych zmian temperatury, w wyniku czego po pewnym czasie na skutek naprężeń powstających z powodu różnic właściwości mechanicznych złącze może ulec zniszczeniu.

Strefa wpływu ciepła Krytyczna strefa w połączeniach drutowych umiejscowiona

powyżej uformowanej kulki i poniżej drutu jest nazwana strefą wpływu ciepła (SWC). Schematyczną ilustrację zmian strukturalnych drutu złotego po operacji łączenia termokompresyjnego przedstawia rys. 9.

Łatwo można tu zauważyć rozrost ziaren w stanie stałym w obszarze strefy wpływu ciepła. Niewątpliwie jest to wytrzymałościo-wo najsłabsza strefa drutu.

Warunki wykonywania połączeń ultrakompresyjnych

Do badań własnych wytypowano na podstawie talic I, II i III m.in. takie materiały, jak: laminat FR-4 z folią Cu złoconą elektrochemicznie – podłoże, do którego spajane były druty AlSi1 o średnicy 25 µm. Z uwagi na bardzo małą średnicę drutu oraz zastosowanie róż-nych materiałów wykorzystano metodę spajania ultrakompresyjnego (rys. 10).

Spajanie ultrakompresyjne polega na połączeniu drutu z po-wierzchnią kontaktu dzięki sile dociskającej drut z równoczesnym doprowadzeniem drgań ultradźwiękowych. Drut jest prowadzony

Rys. 6. Schemat rozmieszczenia związków międzymetalicznych w złączu termo-kompresyjnym: drut Au - warstwa Al [6]

Wzr

ost t

empe

ratu

ry i/

lub

czas

u

Rys. 7. Schemat powstawania związków międzymetalicznych układu Au-Al [12]

Rys. 8. Prędkość narastania związków międzymetalicznych [12]

Gru

boœæ

war

stw

y [µ

m]

Struktura drobnoziarnista

Rozrost ziaren w stanie sta³ym

Struktura gruboziarnista

Materia³ rodzimy

Strefa wplywu ciepla(SWC)

Strfa przetopienia

Rys. 9. Schemat zmian strukturalnych oraz podział na strefy drutu Au po operacji łączenia termokompresyjnego [5]


w odpowiednim narzędziu (sonotroda), które zapewnia docisk i przenosi falę ultradźwiękową tak, aby maksimum mocy wydzielało się w miejscu połączenia. Energia drgań ultradźwiękowych powoduje powstanie tarcia między łączonymi powierzchniami, a wydzielające się ciepło niszczy utlenione warstwy. Jednocześnie energia drgań ultradźwiękowych rozluźnia siły wiązań między atomami, ułatwiając tym samym migrację atomów w obszarze największego odkształce-nia. Wzrost temperatury i nacisk sonotrody powodują odkształcenie plastyczne metali powodując powstanie trwałej zgrzeiny w kształcie spłaszczonej krawędzi [3] (rys. 11). Podstawowymi parametrami zgrzewania są: moc zgrzewania, czas dostarczania energii do strefy zgrzewania oraz nacisk narzędzia w obszarze łączenia [4].

Tak wykonane złącza ultrakompresyjne w celu określenia wpły-wu parametrów zgrzewania ultrakompresyjnego na wytrzymałość oraz mikrostrukturę złącza poddano badaniom wytrzymałościowym i strukturalnym.

Do badań wytrzymałościowych wykorzystano test odrywania. Test przeprowadza się ciągnąc hakiem za pętlę drutu pionowo w górę aż do momentu zerwania połączenia. Wartością mierzoną jest siła odrywania w mN. Przeprowadza się również ocenę wizualną sposobu uszkodzenia złącza [4]. Zestawienie zależności pomiędzy parametra-mi procesu a wynikami wytrzymałości na zrywanie połączeń drutu AlSi1 z podłożem złoconym elektrochemicznie przedstawiono na rysunku 12.

Na podstawie przeprowadzonych badań wytrzymałościowych stwierdzono, iż kluczową rolę przy wykonywaniu połączeń ultra-kompresyjnych odgrywa nacisk narzędzia w obszarze łączenia. Zauważono, że przy zmniejszonym nacisku (23 mN) uzyskano wyż-sze wartości wytrzymałości połączeń na zrywanie (nawet 77 mN). Wytłumaczeniem zaistniałej zależności może być fakt, iż przy mniej-szym docisku sonotrody uzyskujemy mniejsze spłaszczenie drutu przez narzędzie, a tym samym mniejsze przewężenie drutu, które jest miejscem najczęstszego zniszczenia połączenia (miejsce zaznaczone kółkiem na rys. 11).

Stopień dyfuzji jednego metalu do drugiego czy też dyfuzji wzajemnej zależy między innymi od liczby defektów sieci krystalicz-nej. Defektami mogą być wakansy, dyslokacje oraz granice ziaren. Podczas dyfuzji jeden atom przemieszcza się do pustki w strukturze krystalicznej, a inny atom przemieszcza się w miejsce pierwszego [12]. W celu określenia, czy w wykonanych połączeniach zaszła dyfuzja i czy w wyniku tej dyfuzji powstały kruche związki międzyme-taliczne złota i aluminium próbki poddano kolejnym badaniom.

Badania rozkładów liniowych pierwiastków

Rozkłady liniowe pierwiastków wykonane na granicy połączenia drutu AlSi1 z podłożem Cu + Ni + Au przedstawiono na rysunku 13. Na przedstawionym zdjęciu zauważono kruche kryształy związków mię-dzymetalicznych zarówno na granicy połączenia (miejsce zaznaczone kółkiem), jak i w samym drucie. Związki międzymetaliczne powodują zmiany w szybkości dyfuzji Au i Al, co wyjaśnia przyczynę powsta-wania luk Kirkendalla po stronie Al [2]. Jest to zarazem dowód na to, że zachodzi tu dyfuzja według mechanizmu wakansowego. Pociąga to za sobą konsekwencje takie, iż po stronie pierwiastka o niższej tem-peraturze topnienia ilość wakansów wzrasta, które mogą łączyć się w defekty objętościowe (widoczne pęknięcia w drucie AlSi1 na rys. 13). Równocześnie pojawiają się w tej strefie naprężenia rozciągające. W obszarze zyskującym masę po drugiej stronie granicy złącza poja-wiają się naprężenia ściskające. Naprężenia te mogą być tak duże, że powodować mogą odkształcenia plastyczne.

Analiza rentgenowska

Analizę strukturalną zgładów metalograficznych przeprowa-dzono na proszkowym dyfraktometrze rentgenowskim firmy Bruker (model D8). Do badań wykorzystano ustawienie w geometrii wiązki równoległej skierowanej na powierzchnię próbki pod stałym kątem

Rys. 10. Schemat procesu ultrakompresji [3]: a–c połączenie na strukturze, d–f połączenie w obudowie

Rys. 11. Złącze ultrakompresyjne: Laminat + Cu + Ni + Au + drut AlSi1 (pow. x 500)

Rys. 12. Wykres wpływu parametrów procesu spajania ultrakompresyjnego na wytrzymałość połączenia


20°. W wyniku zastosowania takiej geometrii zbierania danych obraz dyfrakcyjny pochodził niezmiennie od takiego samego obszaru próbki. Nie stosowano monochromatora na wiązce odbitej. Wiązkę równoległą otrzymano przez odbicie promie-niowania Cu Kα w parabolicznym zwierciadle wielowarstwowym (tzw. zwierciadło Göbela). Obrazy dyfrak-cyjne przedstawiają zatem natężenie promieniowania odbitego od badanej powierzchni w funkcji kąta 2θ. W celu poprawy rozdzielczości kątowej przed detektorem punktowym umieszczono poprzeczne szczeliny Sollera.

W wyniku przeprowadzonej ana-lizy rentgenowskiej uzyskano potwier-dzenie powstawania związków mię-dzymetalicznych na granicy połącze-nia ultrakompresyjnego AlSi1-Au, jak również zidentyfikowano takie związki jak: Au2Al, AuAl i Au4Al (rys. 14), natomiast nie zauważono obecności najbardziej niebezpiecznego związku AuAl2.

Odkryto natomiast rzadziej występujący w tego typu złączach związek AlAu, który wystąpił sto-sunkowo licznie w badanym złączu (pomarańczowy kolor na rys. 14).

AlSi

1

Au

Ni

Cu

Rys. 14. Wykres analizy rentgenowskiej połączenia drutu AlSi1 z podłożem Cu + Ni + Au

Rys. 8. Rozkłady liniowe pierwiastków połączenia drutu AlSi1 z podłożem Cu + Ni + Au


Literatura[1] W. Włosiński: The Joining of Advantage Materials. WPW, Warszawa 1999.[2] J. Senkara, A. Windyga: Podstawy teorii procesów spajania. WPW, Warszawa 1990.[3] B. Krzesaj-Janyszek: Wykonywanie połączeń elektrycznych struktura-obudowa. Cz. 2. Elektronika 2-1999.[4] H. Hackiewicz, M. Niewiarowska: Badanie wytrzymałości połączeń lutowanych i ultrakompresyjnych na podłożach złoconych chemicznie. Elektronika 12-1998.[5] D. R. Frear, S. Thomas: Emerging Materials Challenges in Microelectronics Packaging. MRS Bulletin / Styczeń 2003.[6] Barrie D. Dunn, M. Phil: Metallurgical assessment of spacecraft parts, materials and processes. Praxis Publishing Ltd 1997.[7] Praca zbiorowa pod red. J. Pilarczyka: Poradnik inżyniera. Spawalnictwo. Tom I. WNT, Warszawa 2003.[8] L. A. Dobrzański: Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach. WNT, Warszawa 1999.[9] J. Adamczyk: Metaloznawstwo teoretyczne cz. 1. Struktura metali i stopów. WPŚ, Gliwice 1999.[10] T. B. Massalski: Binary Alloy Phase Diagrams. Vol. 1. ASM International 1990.[11] B. Tendaj, Z. Ratajewicz: Fazy międzymetaliczne w złączach drutowych złota z warstwami aluminium. Elektronika 12-1990.[12] G.G. Harman: Wire Bonding in Microelectronics. 1997.

PodsumowanieNa podstawie analizy literaturowej oraz w wyniku prze-

prowadzonych badań technologicznych stwierdzono, iż klu-czowym elementem projektowania połączeń elektrycznych w układach scalonych z uwagi na zastosowanie różnych materiałów konstrukcyjnych jest ich odpowiedni dobór oraz indywidualne opra-cowanie warunków technologicznych spajania dla poszczególnych par materiałów. Ważnym elementem jest to, by właściwości fizyczne i mechaniczne spajanych materiałów były możliwie maksymal-nie zbliżone. Chodzi o to, by po wykonaniu trwałego połączenia naprężenia pozostające po procesie cieplnym wynikające z różnic współczynników rozszerzalności były minimalne.

Przed przystąpieniem do projektowania danego złącza różnoi-miennego, należy także przeanalizować układy równowag fazowych poszczególnych komponentów pod kątem wzajemnej rozpuszczal-ności, jak również nie tworzenia kruchych związków międzyme-talicznych. Znajomość układów równowag łączonych materiałów pozwala na dobranie odpowiedniego składu chemicznego złącza, by nie utworzyły się związki międzymetaliczne w trakcie procesu spajania lub, by w znacznym stopniu ograniczyć ich powstawanie. Tak więc, dla wytypowanych par metali można zaproponować optymalny skład chemiczny złączy: dla Al-Cu 30÷100% Al reszta Cu; dla Al-Au powyżej 70% Al.

Jednakże oprócz doboru materiałów pod względem zgodno-ści właściwości fizyko-chemicznych i analizy termodynamicznej bardzo ważnym elementem wykonywania połączeń metodami ter-mokompresyjnego i ultrakompresyjnego spajania jest odpowiedni dobór warunków technologicznych procesu, takich aby struktura złącza miała charakter jednofazowy, bez kruchych związków mię-dzymetalicznych. Prowadząc umiejętnie proces spajania można zapobiec lub znacznie ograniczyć powstawanie związków między-metalicznych w złączu.

W wyniku przeprowadzonych własnych badań technologicznych otrzymano stosunkowo wytrzymałe połączenia drutu AlSi1 o średnicy 25 µm z podłożem laminat FR4 + Cu + Ni +Au. Stwierdzono powstanie nieznacznej ilości związków między-metalicznych w wyniku wzajemnej dyfuzji Au i Al, co jest wynikiem pozytywnym. Nie zauważono powstania związku AuAl2 (purpurowej zarazy), który w zwiększonej ilości powoduje wzrost oporności elek-trycznej złącza oraz może przyczynić się do powstania luk Kirkendalla, które z kolei mogą doprowadzić do zniszczenia połączenia.

Zak≥ad Spawalnictwa ITMiA Wydzia≥u Mechanicznego

Politechniki Wroc≥awskiej i Dolnoúlπska Sekcja Spawalnicza SIMP

Zapraszajπ do udzia≥u w: II MIdzynarodowej KonferencjI

nauKowo-TechnIcznej

pod has≥em:

PostÍp w technologiach

lutowaniawroc≥aw 2007

Wroc≥aw, 24-26 wrzeúnia 2007

sesje referatowe wystawy techniczne imprezy towarzyszπce

Zapraszamy wszystkich zainteresowanych udzia≥em w konferencji do skontaktowania siÍ z Zak≥adem Spawalnictwa ITMiA Politechniki Wroc≥awskiej: tel./fax: (071)320-27-35ï Joanna Guga ñ Sekretarz Komitetu Organizacyjnego tel. (071) 320- 21- 45ï dr hab. inø. Andrzej Ambroziak, prof. PWr. ñ Sekretarz Komitetu Naukowego tel. (071) 320-21-48 e-mail:andrzej.ambrozia[email protected]ï dr hab. inø. Zbigniew Mirski ñ Przewodniczπcy Komitetu Organizacyjnego tel. (071) 320-21-42 e-mail:[email protected]

KorespondencjÍ prosimy kierowaÊ pod adres:

Komitet OrganizacyjnyII MiÍdzynarodowej

Konferencji Naukowo-TechnicznejÑPostÍp w technologiach lutowaniaî

Politechnika Wroc≥awskaZak≥ad Spawalnictwa, ITMiA

wybrzeøe wyspiaÒskiego 2750-370 wroc≥aw


ESI Group – innowacyjna technologia symulacji połączeń spawanych

ESI Group jest pionierem i głównym światowym podmiotem branży cyfrowej symulacji prototypów i przemysłowych procesów produkcyjnych, z uwzględ-nieniem fizyki materiałowej. ESI Group opracowała spójny zestaw specjalistycznych aplikacji pozwalają-cych w realistyczny sposób symulować zachowanie wyrobów podczas prób, opracowywać procesy pro-dukcyjne w synergii z zadaną wydajnością, a także oceniać wpływ środowiska na wykorzystanie tych produktów. Oferta ta, poddana walidacji pod względem przemysłowym i włączana do łańcuchów wartości wielu branż, stanowi unikalne, otwarte i pozwalające na pracę grupową rozwiązanie - Virtual Try-Out Space czyli VTOS – umożliwiające stałe i współdzielone ulepszanie wirtualnego prototypu.

W ramach światowej sieci przedstawicielstw, obej-mującej ponad 30 krajów, firma zatrudnia przeszło 500 wysoko wykwalifikowanych specjalistów. ESI Group notowana jest na Nowej Giełdzie Euronext w Paryżu (Eurolist C).

W celu uzyskania dalszych informacji, zapraszamy do odwiedzenia strony internetowej.

Oprogramowanie PAM-ASSEMBLY – nowe, zintegrowane rozwiązanie uwzględniające odkształcenia powstałe podczas spawania

ESI Group wprowadza na rynek PAzM-ASSEMBLY oprogramowanie które oferuje sprawne narzędzie umożliwiające zrozumienie, kontrolowanie i ogranicza-nie do minimum odkształceń powstających podczas wykonywania połączeń spawanych.

Oprogramowanie PAM ASSEMBLY pomaga znaleźć najlepszy z możliwych sposobów wykonania spawania, począwszy od fazy projektowania aż po produkcję goto-wego wyrobu. Oparte na intuicyjnym funkcjonowaniu, PAM-ASSEMBLY nie wymaga pogłębionej znajomości analizy metodą elementów skończonych, co sprawia, że jest ono dostępne dla dużej liczby użytkowników.

PAM-ASSEMBLY oferuje prostą metodologię. Symulację techniki spawania przeprowadza się na modelu « lokalnym », reprezentatywnym dla wszystkich zjawisk fizycznych towarzyszących procesowi spawa-nia, w celu dokonania oceny naprężeń wewnętrznych powstających w spoinie. Wyniki są następnie gro-madzone w bibliotece modeli lokalnych. Użytkownicy PAM-ASSEMBLY nie muszą więc sami przeprowadzać symulacji złożonych procesów fizycznych występują-

cych podczas wykonywania połączeń spawanych. PAM-ASSEMBLY wchodzi w skład oferty Welding

Simulation Solution ESI Group. Interfejs użytkownika dostępny jest na platformie Windows, natomiast część obliczeniowa działa na najważniejszych platformach Windows, Linux i Unix.

Oferta Welding Simulation Solution ESI Group

Niniejsze oprogramowanie do symulacji jest narzę-dziem oferującym rozwiązania dla problemów spotyka-nych w codziennej praktyce przez projektantów oraz

pracowników odpowiedzialnych za procesy produkcji. Można je zastosować na dowolnym etapie procesu opracowywania produktów lub procesów technolo-gicznych. Pakiet oprogramowania obejmuje SYSWELD – narzędzie stosowane do symulacji fizyki spawania dla modelu lokalnego – oraz PAM-ASSEMBLY – narzędzie symulacji umożliwiające prognozowanie odkształcenia dużych, złożonych konstrukcji w możliwie najkrótszym czasie. Oferta Welding Simulation Solution ułatwia ocenę, kontrolę i optymalizację odkształceń i naprężeń szczątkowych wynikających z techniki produkcji jaką jest spawanie.

Oferta Welding Simulation Solution obejmuje symulacje dla następujących technik spawania: spa-wania jednowarstwowego, spawania wielowarstwo-wego, spawania punktowego i spajania tarciowego. Wpływ wyboru określonej techniki spawania może zostać określony, umożliwiając uwzględnienie odkształ-cenia i kontrolę naprężeń szczątkowych. Oferta Welding Simulation Solution jest z powodzeniem wykorzystywa-na w przemyśle samochodowym, ciężkim, energetyce, przemyśle jądrowym i budownictwie okrętowym. Wraz z oprogramowaniem dostarczana jest bogata baza wiedzy dotyczącej inżynierii symulacyjnej. Dostępne są też kompleksowe szkolenia mające na celu pogłębienie wszelkich aspektów symulacji spawania wykorzysty-wanej w inżynierii.

Symulacja połączenia spawanego osi tylnej. Publikacja za zgodą Renault


W dniach 28 i 29 września 2006 r. odbyło się sympozjum spawalnicze zorganizowane przez Polskie Towarzystwo Spawalnicze Oddział w Opolu. W ramach tematyki sympozjum uczestnicy zapo-znali się z nowościami w zakresie produkcji urządzeń spawalniczych w OZAS-ESAB Sp. z o.o. w Opolu oraz w zakresie materiałów spa-walniczych w ESAB Sp. z o.o. w Katowicach i ESAB VAMBERK, s.r.o w Republice Czeskiej.

Sympozjum rozpoczęło się w OZAS-ESAB Sp. z o.o w Opolu. Uczestników spotkania powitał Prezes spółki Dariusz Brudkiewicz. Referat na temat produkcji najnowszych urządzeń do elektrycznego spawania oraz urządzeń do elektrycznego cięcia plazmą powietrzną przedstawił Zygmunt Bienias. Pokazano również film akcentujący obecność ESAB z najnowszymi technologiami spawania (lutospa-wania) i cięcia z wykorzystaniem własnych maszyn, materiałów i osprzętu w różnych gałęziach przemysłu światowego. Uczestnikom sympozjum pokazano nowe technologie i linie do produkcji trady-cyjnych i inwertorowych urządzeń spawalniczych oraz urządzeń do cięcia plazmą powietrzną. Kolega Witold Moska omówił i pokazał w praktycznym zastosowaniu nowej generacji inwertorowe urządze-nie do spawania metodą MIG/MAG i MMA wyposażone w sterownik MA23A z funkcją QSetTM zapewniający wyjątkowe możliwości nastawy parametrów podczas spawania łukiem zwarciowym.

Następnie udaliśmy się do jednostki produkcyjnej ESAB Sp. z o.o w Katowicach gdzie uczestników sympozjum bardzo serdecznie przy-jął Prezes Leszek Polak. Krótko zreferował rolę producenta materiałów spawalniczych w grupie ESAB i kierunki rozwoju firmy którą kieruje.

Interesujący wykład na temat technologii produkcji i zastosowań drutów rdzeniowych do spawania metodą MIG/MAG wygłosił dr .inż. Dariusz Wojtaszewski. Uczestnikom sympozjum pokazano linie pro-dukcyjne drutów rdzeniowych i elektrod otulonych.

W godzinach popołudniowych udaliśmy się do Czech gdzie zostaliśmy gościnie przyjęci w pięknym hotelu „HAVEL” w miejsco-wości Rychnov w odległości 5 km od Vamberku przez Dyrektora ds. Marketingu materiałów spawalniczych Region Centralny – Pana Alesa Plihala. Następnego dnia Ales Plihal przedstawił bardzo interesujący referat na temat nowych litych drutów spawalniczych bez powłok miedzianych do spawania metodą MIG/MAG, elektrod do spawania metodą TIG oraz topników i ich zastosowań. Wszystko co było przed-miotem wykładu zostało nam pokazane na liniach produkcyjnych w fabryce.

Zakład naprawdę jest imponujący, a my byliśmy pod wrażeniem oglądając linie do produkcji drutów spawalniczych, sposób magazy-nowania wyrobów i ilość asortymentu.

Uczestnicy sympozjum odnieśli pozytywne wrażenie z wizyty w wymienionych firmach, gdzie zostali szczegółowo zapoznani nie tylko z technologią produkcji ale przede wszystkim z zastosowaniem nowych urządzeń i materiałów spawalniczych firmy ESAB w proce-sach produkcyjnych.

Tą drogą Zarząd PTS Oddział w Opolu chciałby serdecznie podziękować Panom Prezesom za wyrażenie zgody na oprowadzanie po poszczególnych firmach oraz za oddelegowanie bardzo dobrze przygotowanych specjalistów do obsługi tych spotkań.

W sympozjum uczestniczyło 17 osób z różnych rejonów kraju z firm zawodowo zajmujących się spawalnictwem. Dziękujemy

Sympozjum zorganizowane przez Polskie Towarzystwo Spawalnicze Oddział Opole

NOWOCZESNE URZĄDZENIA I MATERIAŁY SPAWALNICZE

wszystkim uczestnikom za aktywny udział, zdyscyplinowanie i wytrwałość w tym technicznie bogatym spotkaniu.

opr. Z. Bienias, T. Derwich


Przegląd Spawalnictwa miesięcznik naukowo-techniczny

R o c z n y s p i s t r e ś c i 2 0 0 6

Metalurgia procesów spawalniczych

Adamiec Piotr prof. dr hab. inż., Adamiec Janusz dr inż. - Aspekty napawania stopami Inconel 625 i 686 elementóww kotłach do spalania odpadów. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-6/11

Bartnik Zbigniew dr inż., Derlukiewicz Wiesław dr inż. - Czynniki wpływające na trwałość elektrod do zgrzewania oporowego . . . . 7 /36

Ciura Franciszek dr inż., Tasak Edmund prof. dr hab. inż., Dubiel Beata dr inż. - Zmiany struktury i właściwości w procesie spawania stopu Fe-30Ni. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-6/50

Gruszczyk Andrzej dr hab. inż. - Zgrzewalność stali walcowanych termomechanicznie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-10/16

Haduch Jerzy dr inż. - Wpływ wybranych parametrów tech-nologicznych metody MIG na wielkość kropli z brązu CuSn6 w chwili przerywania jarzenia łuku . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-3/23

Klimpel Andrzej prof. dr hab. inż., Górka Jacek dr inż., Czupryński Artur dr inż. - Napawanie proszkowe PTA warstw wierzchnich suwaka zasuwy urządzeń naftowych. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-6/15

Mirski Zbigniew dr hab. inż. - Znaczenie strefy reakcyj-nej w połączeniach lutowanych grafitu CFC 222 ze stopem molibdenowym TZM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-6/35

Pacyna Jerzy prof. dr hab. inż., Dąbrowski Robert dr inż. - Nowa stal stopowa o dużej wytrzymałości i odporności na pękanie . . .5-6/20

Senkara Jacek prof. dr hab., Zhang Hongyan - Mechanizm i czynniki technologiczne wpływające na pękanie stopu AlMg3 podczas wielopunktowego zgrzewania rezystancyjnego . . . . . .9-10/24

Szefner Zbigniew dr inż. - Efektywność metalurgiczna osłony gazowej łuku spawalniczego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-6/28

Tasak Edmund prof. dr hab. inż., Ziewiec Aneta dr inż. - Struktury złączy spawanych stali niskowęglowych i niskostopowych. . . . . 11/7

Tasak Edmund prof. dr hab. inż., Ziewiec Aneta dr inż., Ciesielka Marta dr inż. - Pękanie połączeń spawanych eksploatowanych w podwyższonych temperaturach. . . . . . . . . . . . 7 /6

Węglowski Marek mgr inż., Kolasa Andrzej prof. nzw. dr hab. inż., Cegielski Paweł dr inż. - Ocena stabilności procesu ręcznego spawania łukowego elektrodami otulonym . . . . . . . . . . . 1/4

Zając Andrzej prof. dr hab. inż., Wielgosz Roman prof. dr hab. inż. - Wpływ metody cięcia na zmiany struktury stali typu HARDOX. 9-10/93

Żubrowski Marek mgr inż. - Zjawiska fizyczne i metalurgiczne w technologii połączeń drutowych. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12/27

Robotyzacja i automatyzacja

Klimpel Andrzej prof. dr hab. inż., Janicki Damian dr inż., Cyroń Marcin mgr inż. - Spawanie automatyczne GTA łukiem pulsującym cienkich blach ze stali austenitycznej AISI 32. . . . . . .2-3/4

Siennicki Andrzej mgr inż. - Innowacyjność zastosowania robotów do spawania łukowego metodą MIG/MAG . . . . . . . . .9-10/56

Thomas Alexander dipl. ing., Nowak Mirosław inż. - Nowa ge-neracja robotów spawalniczych z nowatorskim procesem spawania SP-MAG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-10/60

Techniki spawania, zgrzewania, cięcia i inne

Adamiec Janusz dr inż., Adamiec Piotr prof. dr hab. inż. - Aspektytechnologiczne spawania stali duplex. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-10/29

Ambroziak Andrzej dr hab. inż., Gul Bartłomiej mgr inż. - Podwodne zgrzewanie tarciowe uplastycznionym trzpieniem stalowych złączy zakładkowych (FHPP) . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-10/49

Babul Tomasz prof. dr hab. inż. - Rola prędkości strumienia w procesach formowania powłok metodą detonacyjną. . . . . . . . . 12/4

Chmielewski Tomasz dr inż. - Natryskiwanie detonacyjne metali na podłoża ceramiczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-10/80

Cukrowski Przemysław inż., Nowacki Jerzy prof. dr hab. inż. - Naprawa zbiorników i kotłów ciśnieniowych . . . . . . . . . . . . . . . . 8/10

Ferenc Kazimierz dr inż. - Cięcie strumieniem wody . . . . . . . . . . . . . 7/10

Grabian Janusz dr hab. inż., prof AM, Wysocki Jan mgr inż. - Łączenie kompozytów AlSi/SiC metodą TIG . . . . . . . . . . . . . . .5-6/24

Kensik Roman dr hab. inż. - Ocena energii liniowej w procesach MIG/MAG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-10/5

Klimpel Andrzej prof. dr hab. inż., Czupryński Artur dr inż., Górka Jacek dr inż. - Lutospawanie plazmowe PTA złączy doczołowych stalowych blach karoseryjnych dwustronnie galwanizowanych cynkiem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-10/72

Klimpel Andrzej prof. dr hab. inż., Janicki Damian dr inż., Hołomek Krzysztof mgr inż. - Lasery włóknowe - nowa generacja laserów spawalniczych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 / 4

Krawczyk Ryszard dr inż., Plewniak Jan dr inż., Sujewicz Krzysztof mgr inż. - Spawanie metodą MAG grubościennych ruro-ciągów energetycznych ze stali 13HMF - optymalizacja warunków procesu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-10/36

Kudła Krzysztof dr inż. - Samoregulacja łuku w procesie MIG/MAG PULS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-10/12

Zeszyt/Strona Zeszyt/Strona

Artykuły główne


Mikno Zygmunt dr inż. - Intensyfikacja chłodzenia w proce-sie zgrzewania rezystancyjnego z zastosowaniem chłodzenia mgłowego. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-10/20

Mirski Zbigniew dr hab. inż., Szymkowski Janusz dr inż., Piwo-warczyk Tomasz mgr inż. - Klejenie i lutowanie twarde węglików spiekanych trawionych elektrolitycznie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-10/64

Nowacki Jerzy prof. dr hab. inż., Chudziński Marcin mgr inż., Zmitrowicz Przemysław mgr inż. - Lutowanie instalacji grzew-czych, wodnych, klimatyzacyjnych z miedzi i jej stopów. . . . . . . . 7 /25

Nowakowski Edmund dr inż. - Instalacje gazowe stosowanew spawalnictwie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12/13

Pilarczyk Jan prof. dr hab. inż., Banasik Marek dr inż., Dworak Jerzy mgr inż., Stano Sebastian dr inż.- Technologiczne zastosowania wiązki laserowej w Instytucie Spawalnictwa . . . . . . . . . . . . . . . . .5-6/6

Radek Norbert dr inż., Hrabcakova Aleksandra inż., Antoszewski Bogdan dr hab. inż. - Modyfikacja laserowa powłok WC-Co nanoszonych obróbką elektroiskrową . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-10/87

Rosochowicz Krzysztof prof. dr hab. inż., Duda Dariusz mgr inż. - Technologie spawalnicze w okrętownictwie. . . . . . . . . . . . . . . . . 8 /23

Surowska Barbara dr hab., Brudkiewicz Dariusz dr inż. - Spawanie metodą TIG-mikropuls cienkich blach ze stali austenitycznej. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-6/53

Winiowski Andrzej dr inż. - Lutowanie twarde stali nierdzewnej z aluminium i tytanem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-10/68

Urządzenia i materiały spawalnicze

Klimpel Andrzej prof. dr hab. inż., Dobrzański Leszek A. prof. dr hab., Nowacki Jerzy prof. dr hab. inż. - Napawanie laserowe proszkiem niklowym żeliwa sferoidalnego stopowego Si-Mo . . . . . . . . . . . . 11/32

Klimpel Andrzej prof. dr hab. inż., Janicki Damian dr inż., Bryś Marek mgr inż., Klimpel Andrzej St. mgr inż. - Wpływ rodzaju materiału ściernego na odporność na zużycie płyty ściernej z żeliwa chromowego. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11/3

Węglowski Marek mgr inż., Kolasa Andrzej prof. nzw. dr hab. inż., Cegielski Paweł dr inż. - Badania właściwości technologicznych spawalniczych zasilaczy inwertorowych . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-10/52

Wilczacki Andrzej mgr inż., Kaczmarek Ryszard dr inż. - Aspekty jakościowe przy produkcji drutów do spawania. . . . . . . . . . . . .9-10/46

Własności złączy spawanych

Czechowski Mirosław dr inż. - Badania fraktograficzne spajanych stopów Al-Mg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-6/32

Dzioba Ihor dr, Skrzypczyk Andrzej dr inż. - Własności i struktura doczołowych złączy spawanych ze stali 18G2A wykonanych metodą MAG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-10/32

Górka Jacek dr inż. - Wpływ procesów żłobienia termicznego na własności stali obrobionej termomechanicznie S420 MC . . . . .9-10/76

Gruszczyk Andrzej dr hab. inż., prof. Pol. Śl., Griner Stefan dr inż. - Własności połączeń spawanych i zgrzewanych staliobrobionych termomechanicznie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-6/39

Hejwowski Tadeusz dr hab. inż., Nastaj Tomasz mgr inż. - Badania odporności powłok na zużycie w styku ślizgowym. . . . 7 /29

Kolbusz Robert mgr inż. - Własności SWC spiekanych materiałów konstrukcyjnych. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-6/60

Kruk Adam dr inż., Łata Tomasz mgr inż. - Rozwój pęknięć lamelarnych w blachach obciążonych na kierunku walcowania . . . . . 12/7

Lalik Stanisław dr inż., Niewielski Grzegorz dr hab. inż., Cebulski Janusz dr inż., prof. nzw. Pol. Śl. - Właściwości mechaniczne złączy spawanych z żarowytrzymałej stali niskostopowej T24 . .5-6/42

Łabanowski Jerzy dr hab. inż., Krzysztofowicz Krzysztof dr inż., Samson Krzysztof mgr inż. - Badania podatności na korozję naprężeniową spawanych złączy ze stali austenitycznej oraz duplex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-5/46

Łata Tomasz mgr inż. - Analiza numeryczna rozwoju pęknięć la-melarnych w strukturze ferrytyczno-perlitycznej z wtrące-niami niemetalicznymi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 /18

Nowacki Jerzy prof. dr hab. inż., Kawiak Michał mgr inż. - Obciąże- nia, naprężenia i odkształcenia w połączeniach lutowanych . . . . . 4 /15

Nowacki Jerzy prof. dr hab. inż., Rybicki Paweł mgr inż. - Wpływ energii liniowej spawania stali UNS S31803 metodą SAW na odporność korozyjną złączy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-10/9

Nowacki Jerzy prof. dr hab. inż., Wolnomiejska Aleksandra mgr inż. - Wybrane aspekty osłony gazowej w spawaniu aluminium . . . 12/10

Nowacki Jerzy prof. dr hab. inż., Zając Piotr mgr inż. - Wpływ wielokrotnej naprawy złączy spawanych stali duplex na ich właściwości . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-3/8

Pakos Ryszard dr inż. - Ocena jakości połączeń spawanych ze stopów Cu-Ni-Fe wykonanych metodą TIG w argonie . . . . . . . . 4 / 8

Pakos Ryszard dr inż. - Wpływ czystości stopów Cu-Ni-Fe na jakość spoin wykonanych metodą TIG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-6/57

Ptak Wacław dr inż., Wojciechowski Wojciech dr hab. inż. - Metody poprawy jakości złączy spawanych . . . . . . . . . . . . . .9-10/44

Radek Norbert mgr inż., Kamiński Janusz dr inż. - Właściwości przetapianych laserowo powłok kompozytowych nanoszonych obróbką elektroiskrową . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 / 9

Stankiewicz Marek mgr inż., Jonderko Henryk mgr inż., Kijowski Dariusz mgr inż., Psonka Wojciech mgr inż., Tasak Edmund prof. dr hab. inż. - Połączenia spawane rur Gr. C/6/X52 wg ASTM i API - własności mechaniczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-3/17

Szymlek Krzysztof, Ćwiek Janusz dr inż. - Wpływ mikrostruktury stali o podwyższonej wytrzymałości na niszczenie wodorowe . . 11/13

Żórawski Wojciech dr inż. - Właściwości powłok NiCrBSinatryskanych plazmowo i naddźwiękowo . . . . . . . . . . . . . . . . .9-10/84

Artykuły historyczne

Hans-Jürgen Peter dypl. inż. - Prastara technika łączenia - lutowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 /19

Różne

Napadłek Wojciech dr inż., Starzyński Antoni dr inż., Marczak Jan dr hab. inż. - Analiza procesów zachodzących nastopach aluminium podczas ablacji laserowej . . . . . . . . . . . . . . .5-6/64

Nowacki Jerzy prof. dr hab. inż., Chudziński Marcin inż., Zmitrowicz Przemysław inż. - Dokumentowanie i uznawanie technologii lutowania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11/26



Nowacki Jerzy prof. dr hab. inż., Wolnomiejska Aleksandra mgr inż. - Praktyczne aspekty spawania stopówaluminiowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11/35

Pakos Ryszard dr inż. - Warunki uznawania zakładów i laboratoriów przez Polski Rejestr Statków . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 /33

Słania Jacek dr hab. inż., Mikno Zygmunt dr inż., Wójcik Mirosław mgr inż. - Pomiar i rejestracja cykli cieplnych spawaniaw spoinie za pomocą systemu pomiarowego opracowanegow Instytucie Spawalnictwa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12/23

Szefner Zbigniew dr inż. - Rozważania nad zaleceniami doboru wydatku gazu osłonowego. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 /18

Walczak Włodzimierz prof. dr hab. inż. - Prace badawcze rea-lizowane w Katedrze Technologii Materiałów Maszynowych i Spawalnictwa Politechniki Gdańskiej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 / 3

Drodzy i Szanowni Czytelnicy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-3/3

Komitet Naukowy, Komitet Organizacyjny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-6/5

Przedmowa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-6/4

Samodzielny Zakład Spawalnictwa Politechniki Częstochowskiej . .9-10/4Szanowni Czytelnicy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 / 3

Tytuł Mistrza Dolnego Śląska 2004 roku za rozwiązanie w dziedzinie spawalnictwa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 / 14

Uroczystość nadania tytułu doktora honoris cusa Politechniki Wrocławskiej Panu Profesorowi Władysławowi KarolowiWłosińskiemu Przewodniczącemu Wydziału IV Nauk Technicznych PAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12/2

Wielce Szanowni Czytelnicy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3/2

Wywiady

I co z tym spawalnictwem? Rozmowa z Profesorem dr. hab. inż.Stanisławem Piwowarem - prof. dr hab. inż. Jerzy Nowacki . . . . . 4 / 2

I co z tym spawalnictwem? Naczelny rozmawia z Prezesem Sekcji Spawalniczej Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Mechaników Polskich dr. inż. Janem Pewniakiem - prof. dr hab. inż. Jerzy Nowacki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-10/3

Jak z tym spawalnictwem było? Rozmowa z Docentem Henrykiem Zatyką - mgr inż. Irena Wiśniewska . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 / 3

Nowości wydawnicze

Lutowanie w budowie maszyn - Nowacki J., Chudziński M., Zmitrowicz P. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12/22

Płomieniowa obróbka metali - Polewoj G.W., Suchinin G.K. . . . . . . 7 / 39

Resistance Welding. Fundamentals and Applications - Zhang Hongyan, Senkara J.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 / 11

Rurociągi dalekiego zasięgu - Michałowski Witold S., Trzop S. . . . . 1 / 23

Nowości techniczne

Eliminacja przestojów związanych ze zmianą drutu spawalniczego . 1 / 13

ESI - Innowacyjna technologia symulacji połączeń spawanych . . . 12/34

InfraCAM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 / 16

Innowacyjne narzędzia ścierne firmy 3M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 / 2

Nowa generacja bezmiedziowych drutów spawalniczych. Zestawy ARISTOMIG do spawania zrobotyzowanego. . . . . . . . . . . . . . . 2-3/16

Prace doktorskie

Wpływ warunków spawania na skłonność do tworzenia pęknięć zimnych przy spawaniu pod wodą . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3/26

Zasłużeni Spawalnicy

Dr inż. Andrzej Bobrowicz. Pożegnanie przyjaciela . . . . . . . . . . . . . . 4 / 24

Inżynier Leon Mistur - nauczyciel, wychowawca, przyjaciel . . . . . 2-3/27

Prof. dr hab. inż. Andrzej Zając (1938-2006), Profesor PK . . . . 9-10/91

Kronika

Inżynierskie rocznice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 / 2

Jubileusz Stowarzyszenia Techników Polskich w Wielkiej Brytanii. . . 1 /22

Kongresy, targi, konferencje, seminaria

Fotoreportaż z posiedzenia Rady Programowej czasopisma . . . . . 11/18

Fotoreportaż z 5. Szczecińskiego Seminarium Spawalniczego . . . . 11/20

Imprezy naukowo-techniczne organizowane przez SIMP w 2006 roku . 1/24

Jubileusz Spotkań Spawalników Wybrzeża i Szczecińskich Seminariów Spawalniczych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 / 26

Sprawozdanie z posiedzenia Rady Programowej czasopisma. . . . . . 11/2

Sympozjum zorganizowane przez Polskie Towarzystwo Spawalnicze oddział Opole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7/16, 12/35

Złote Medale MTP dla polskich firm spawalniczych przyznane na targach INNOWACJE-TECHNOLOGIE-MASZYNY ITM-Polska. . . . 7 / 18

48. Krajowa Naukowo-Techniczna Konferencja Spawalnicza. . . . . 11/22

IV Szczecińskie Seminarium Spawalnicze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 / 12

XI Naukowo-Techniczna Krajowa Konferencja Spawalnicza. . . . . . . 7 / 23

Sekcja Spawalnicza

Protokół Walnego Zebrania Sprawozdawczo-Wyborczego Sekcji Spawalniczej SIMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 / 22

Spotkanie z okazji „Dnia Spawalnika” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 / 40

Za osiągnięcia w rozwoju spawalnictwa Medalem im. inż. Stanisława Olszewskiego Zarząd Główny Sekcji Spawalniczejuhonorował w 2006 roku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11/39

Wycieczka techniczna do ENERGOP-u w Sochaczewie . . . . . . . . . . 7 / 24

Zebranie Zarządu Głównego Sekcji Spawalniczej . . . . . . . . . . . . . . . . 7 / 2

Polskie Towarzystwo Spawalnicze

Seminarium naukowo-techniczne „Spawanie materiałów stoso-wanych w energetyce” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3/28

Sympozjum nt. „Nowoczesne urządzenia i materiały spawalnicze - OZAS-ESB Sp. z o.o., Opole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7/32



Adamiec J. . . . . . . . . z. 5-6, 9-10Adamiec P. . . . . . . . . z. 5-6, 9-10Adamus T.. . . . . . . . . . . . . z. 9-10Ambroziak A . . . . . . . . . . . z. 9-10Antoszewski B. . . . . . . . . . z. 9-10Babul T. . . . . . . . . . . . . . . . . .z. 12Banasik M. . . . . . . . . . . . . . z. 5-6Bartnik Z. . . . . . . . . . . . . . . . .z. 7Bienias Z. . . . . . . . . . . . . . . .z. 12Brudkiewicz D. . . . . . . . . . . z. 5-6Bryś M. . . . . . . . . . . . . . . . .z. 11Cebulski J. . . . . . . . . . . . . . z. 5-6Cegielski P. . . . . . . . . . . z. 1, 9-10 Chmielewski T. . . . . . . . . . z. 9-10 Chudziński M. . . . . . . . . . .z. 7, 11Ciesielka M. . . . . . . . . . . . . . .z. 7Ciura F. . . . . . . . . . . . . . . . . z. 5-6Cukrowski P. . . . . . . . . . . . . . .z. 8Cyroń M.. . . . . . . . . . . . . . . z. 2-3Czechowski M. . . . . . . . . . z. 5-6Czupryński A. . . . . . z. 5-6, 9-10Ćwiek J. . . . . . . . . . . . . . . . .z. 11Dąbrowski R. . . . . . . . . . . . z. 5-6Derlukiewicz W. . . . . . . . . . . .z. 7Derwich T.. . . . . . . . . . . . . . .z. 12Dobrzyński L. A. . . . . . . . . .z. 11Dubiel B. . . . . . . . . . . . . . . . z. 5-6Duda D. . . . . . . . . . . . . . . . . .z. 8Dworak J. . . . . . . . . . . . . . . z. 5-6Dzioba I. . . . . . . . . . . . . . . z. 9-10

Ferenc K.. . . . . . . . . . . . . . . . .z. 7Gębala P. . . . . . . . . . . . . . . . . .z. 4 Górka J. . . . . . . . . . . z. 5-6, 9-10Grabian J. . . . . . . . . . . . . . . z. 5-6Griner S. . . . . . . . . . . . . . . . z. 5-6Gruszczyk A. . . . . . . z. 5-6, 9-10 Gul B. . . . . . . . . . . . . . . . . z. 9-10Haduch J. . . . . . . . . . . . . . . z. 2-3Hans-Jürgen P. . . . . . . . . . . . .z. 4Hejwowski T. . . . . . . . . . . . . .z. 7 Hołomek K. . . . . . . . . . . . . . .z. 4 Hrabcakova A. . . . . . . . . . z. 9-10 Janicki D. . . . . . . . . .z. 2-3, 4, 11 Jonderko H . . . . . . . . . . . . . z. 2-3Kaczmar J. . . . . . . . . . . . . . .z. 12Kaczmarek A. . . . . . . . . . . z. 9-10Kamiński J. . . . . . . . . . . . . . .z. 1Kasińska J. . . . . . . . . . . . z. 9-10Kawiak M.. . . . . . . . . . . . . . . .z. 4Kensik R. .. . . . . . . . . . . . . z. 9-10 Kijowski D. . . . . . . . . . . . . . z. 2-3Klimpel A. . z. 2-3, 4, 5-6, 9-10, 11Klimpel A. St . . . . . . . . . . . . .z. 11Kolasa A. . . . . . . . .z. 1, 9-10, 12Kolbusz R.. . . . . . . . . . . . . . z. 5-6Krasicki St. . . . . . . . . . . . . . . .z. 4Kruk A. . . . . . . . . . . . . . . . . .z. 12Krawczyk R. . . . . . . . . . . . z. 9-10Krzysztofowicz K. . . . . . . . z. 5-6Kudła K. . . . . . . . . . . . . . . z. 9-10

Lalik St. . . . . . . . . . . . . . . . z. 5-6 Łabanowski J. . . . . . . . . . . z. 5-6Łata T. . . . . . . . . . . . . . . . .z. 1, 12Marczak J. . . . . . . . . . . . . . z. 5-6Mikno Z. . . . . . . . . . . . z. 9-10, 12 Mirski Z. . . . . . . . . z. 4, 5-6, 9-10 Napadłek W. . . . . . . . . . . . . z. 5-6Nastaj T. . . . . . . . . . . . . . . .z. 1, 7Niewielski G. . . . . . . . . . . . . z. 5-6 Nowacki J. . . . . . . . . . . . . . . . . . .z. 2-3, 4, 5-6, 7, 8, 9-10, 11, 12Nowak M. . . . . . . . . . . . . . z. 9-10Nowakowski E. . . . . . . . . . . .z. 12Pacyna J. . . . . . . . . . . . . . . z. 5-6Pakos R. . . . . . . . . . . z. 4, 5-6, 7 Pilarczyk J. . . . . . . . . . z. 2-3, 5-6Piwowarczyk T. . . . . . . . . z. 9-10Piwowar St.. . . . . . . . . . . .z. 7, 11Plewniak J. . . . . . . . . z. 2-3, 9-10Psonka W. . . . . . . . . . . . . . z. 2-3 Ptak W. . . . . . . . . . . . . . . z. 9-10 Radek N. . . . . . . . . . . . .. 1, 9-10Rosochowicz K. . . . . . . . . . . .z. 8Rybicki P. . . . . . . . . . . . . . z. 9-10Samson K. . . . . . . . . . . . . . z. 5-6Sarzyński A. . . . . . . . . . . . . z. 5-6Senkara J. . . . . . . . . . . . . z. 9-10 Siennicki A. . . . . . . . . . . . z. 9-10Skrzypczyk A. . . . . . . . . . z. 9-10 Słania J. . . . . . . . . . . . . . . . .z. 12

Stano S. . . . . . . . . . . . . . . . z. 5-6 Stankiewicz M. . . . . . . . . . . z. 2-3Sujewicz K. . . . . . . . . . . . z. 9-10Surowska B. . . . . . . . . . . . . z. 5-6 Szefner Z. . . . . . . . . . . z. 4, 5-6, 8Szulc T. . . . . . . . . . . . . . . . . .z. 7Szymkowski J. . . . . . . . . . z. 9-10 Szymlek K. . . . . . . . . . . . . . .z. 11 Tasak E. . . . . . . z. 2-3, 5-6, 7, 11Thomas A. . . . . . . . . . . . . z. 9-10Walczak Wł. . . . . . . . . . . . . . .z. 8Węglowski M. . . . . . . . z. 1, 9-10Wielgosz R. . . . . . . . . . . . z. 9-10Wilczacki A. . . . . . . . . . . .z. 9-10Winiowski A.. . . . . . . . . . . z. 9-10Wiśniewska I. . . . . . . . . . . . . .z. 7Wojciechowski W . . . . . . . z. 9-10Wojsyk K. . . . . . . . . . . . . . .z. 4, 7 Wolnomiejska A. . . . . . .z. 11, 12Wójcik M. . . . . . . . . . . . . . . .z. 12Wysocki J. . . . . . . . . . . . . . z. 5-6Zając A. . . . . . . . . . . . . . . z. 9-10 Zając P. . . . . . . . . . . . . . . . . z. 2-3Zatyka H. . . . . . . . . . . . . . . .z. 11Zhang H. . . . . . . . . . . . . . .. 9-10Ziewiec A. . . . . . . . . . . . .z. 7, 11 Zmitrowicz P . . . . . . . . . . .z. 7, 11 Żubrowski M. . . . . . . . . . . . .z. 12Żórawski W. . . . . . . . . . . . z. 9-10

Wykaz autorów rocznika 2006

Artykuły promocyjne

FIGEL - Wsparcie dla nadzoru i spawaczy. Nowy partnerhandlowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8/40, 8/41

Linde Gas - TIG kontra PLAZMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 /25

MEXPOL na MPT MACHTOOL 2006 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 -10

Nowy partner handlowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 /41

ROBOD S.A. - Jak skutecznie i optymalnie dokonać doboru odzieży i rękawic ochronnych dla spawaczy? . . . . . . . . . . . . . . . 8 / 28

Witt Gasetechnik - Technika zabezpieczeń gazowych . . . . . . . . . . . . 8 /31

3M Welding - Automatyczne przyłbice spawalnicze mają 30 lat . . . . 8 /32

Reklamy i ogłoszenia

ABICOR BINZEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . z. 5-6, 8

BE Group. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . z. 8

BE Stal i Metal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . z. 11, 12

CLOOS POLSKA Sp. z o.o. . . . . . . . . z. 1, 2-3, 4, 5-6, 7, 8, 9-10, 11, 12

ESAB Sp. z o.o. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . z. 8, 11

FLIR SYSTEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . z. 5-6, 7

Instytut Spawalnictwa, Gliwice . . . . . z. 1, 2-3, 4, 5-6, 7, 8, 9-10, 11, 12

KEMPPI Sp. z o.o. . . . . . . . . . . . . . . z. 1, 2-3, 4, 5-6, 7, 8, 9-10, 11, 12

ITM Polska, Poznań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . z. 12

LINCOLN ELECTRIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . z. 1, 8

Nowoczesne urządzenia i materiały spawalnicze OZAS-ESAB Sp. z o.o., Opole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . z. 7/32

PTS - Seminarium Naukowo-Techniczne, Sędziszów . . . . . . . . . . . z. 2-3

TECHKOMP S.C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . z. 1, 2-3

Technika Spawalnicza, Poznań . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .z. 5-6

PIE „Technologia spawania wiązką elektronów w PIE - 40 lat do-świadczeń i aplikacji przemysłowych - nowe możliwości”, Warszawa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . z. 9-10

Urząd Dozoru Technicznego UDT-CERT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . z. 11

Zakład Spawalnictwa i Autoryzowany Ośrodek Szkoleniowy ATB Politechniki Szczecińskiej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . z. 11

ZAPOL, Szczecin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . z. 5-6

3M Spawalnictwo . . . . . . . . . . . . . . . z. 1, 2-3, 4, 5-6, 7, 8, 9-10, 11, 12

48. Krajowa Naukowo-Techniczna Konferencja Spawalnicza, Poraj . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . z. 2-3, 4, 5-6, 7

XI Naukowo-Techniczna Krajowa Konferencja Spawalnicza „Postęp technologiczny procesów spajania”, Międzyzdroje . . z. 1, 2-3

Informacje wydawcy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .z. 5-12

Listy do redakcji - prof. Stanisław Piwowar, doc. Henryk Zatyka . . . z. 11


W A R U N K I P R E N U M E R A T YZamówienia na prenumeratę czasopisma można składać w dowolnym terminie i mogą one obejmować dowolny okres. Warunkiem przyjęcia i realizacji zamówienia jest otrzymanie z banku potwierdzenia dokonania wpłaty przez prenumeratora. Doku-ment wpłaty jest równoznaczny ze złożeniem zamówienia. Wpłat na prenumeratę można dokonywać na ogólnie dostępnych blankietach w urzędach pocztowych (prze-kazy pieniężne) lub bankach (polecenie przelewu), przekazując środki pod adresem redakcji:

Bank BPH SAkonto nr: 45 1060 0076 0000 3200 0043 1836

orazGARMOND PRESS SA

31-041 Kraków, ul. Sienna 5, tel./fax (0-12) 412 75 60

KOLPORTER SA25-659 Kielce, ul. Strycharska 6, tel. (0-41) 368 36 20, fax (0-41) 345 15 71

Zamawiam czasopismo „Przegląd Spawalnictwa”

wg zadeklarowanego okresu

półrocznie 84,- zł

rocznie 168,- zł

ilość zamawianych egzemplarzy

Podpis

Oświadczam, że jestem podatnikiem VAT i upoważniam firmę do wystawienia faktury bez podpisu.

Redakcja „PRZEGLĄD SPAWALNICTWA” Agenda Wydawnicza SIMP

ul. Świętokrzyska 14a, 00-050 Warszawatel./fax: (0-22) 827 25 42, (0-22) 336 14 79

e-mail: [email protected]

Cena prenumeraty

imię i nazwisko

firma

NIP

adres

tel./fax, e-mail:

P R O F I l C Z A S O P I S M AOdbiorcami „Przeglądu Spawalnictwa”, czasopisma o osiemdziesięcioletniej tradycji, są wszystkie ośrodki naukowe, dydaktyczne i organizacje przemysłowe w Polsce zainteresowane problematyką spajania.Czasopismo jest wysyłane również do ważnych ośrodków zagranicznych zainteresowanych tą tematyką. W czasopiśmie „Przegląd Spawalnictwa” są publikowane oryginalne artykuły dotyczące: technik spajania, cięcia, powłok spawalniczych; metalurgii, metaloznawstwa i modelowania procesów spawalniczych; metod badań struktury i właściwości złączy; charakterystyki urządzeń, sprzętu i materia-łów; automatyzacji i robotyzacji; technik klejenia tworzyw konstrukcyjnych i spawania tworzyw polimerowych; szkolenia, przepisów i normalizacji; praktyki spawalniczej i poradnictwa technologicznego; wydarzeń, prezentacji karier spawalników i ich doświadczeń zawodowych.Wybrane artykuły opublikowane w „Przeglądzie Spawalnictwa” są tłumaczone na język angielski i zamieszczane w czasopiśmie Welding Internatio-nal wydawanym przez Woodhead Publishing Ltd. w Wielkiej Brytanii na mocy porozumienia o współpracy.

informacje wydawcy

W S K A Z Ó W K I d l A A U T O R Ó W Objętość artykułu powinna wynosić maksymalnie 10 stron, a komunikatu 1 - 4 stron wydruku komputerowego na arkuszu formatu A4 bez tabulatorów i wcięć, czcionka Times New Roman 12, marginesy górny, dolny, lewy i prawy - 2,5 cm. Rysunki i tablice z ich tytułami należy umieścić w tekście. Rysunki, wykresy i fotografie należy nazywać rysunkami (np. rys. 1) i numerować cyframi arabskimi, a tablice - cyframi rzymskimi np. tabl. IV). Opisy znajdujące się na rysunkach oraz grubość linii powinny być odpowiedniej wielkości. Należy przewidzieć możliwość zmniejszenia rysunku do 30%. Maksymalna szerokość rysunku jednoszpaltowego wynosi 8,5 cm, natomiast dwuszpaltowego 17,5 cm. Rysunki wykonane komputerowo prosimy dostarczać, w miarę możliwości, w oddzielnych plikach: grafika rastrowa: w formacie TIF 300 DPI; grafika wektorowa: w plikach *.CDR, *.AI (czcionki zamienione na krzywe). Jednostki - układ SI. Artykuł powinien zwierać: informacje o autorach: stopnie naukowe lub zawodowe, imię i nazwisko, tytuł artykułu, streszczenie (do 0,5 strony), tekst główny, podzielony na odpowiednio zatytułowane rozdziały, wnioski końcowe, literaturę; pozycje literatury numerowane cyframi arabskimi w kwadrato-wych nawiasach i w kolejności cytowanej w tekście. Autorzy otrzymują bezpłatnie egzemplarz czasopisma ze swoją publikacją. Artykuły prosimy nadsyłać na CD lub dyskietce wraz z dwoma egzemplarzami wydruku tekstu i rysunków oraz pismem przewodnim zawierającym: zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie; dane teleadresowe i miejsce pracy autorów do wiadomości redakcji.

O G Ł O S Z E N I A I A R T Y K U Ł Y P R O M O C Y J N E„Przegląd Spawalnictwa” - czasopismo w nakładzie do 2 tysięcy egzemplarzy dociera do wszystkich ośrodków naukowych, dydaktycznych i orga-nizacji przemysłowych w Polsce zainteresowanych problematyką spajania. Czasopismo jest wysyłane również do ważnych ośrodków zagranicznych zainteresowanych tą tematyką. Czasopismo zamieszcza kolorowe i czarno-białe: ogłoszenia reklamowe na okładkach lub wewnątrz numeru; artykuły techniczno-informacyjne; informacje o branżowych imprezach naukowo-technicznych.Redakcja przyjmuje zamówienia na publikacje ogłoszeń reklamowych i artykułów techniczno-informacyjnych. W celu zamówienia ogłoszenia prosimy o kontakt z redakcją.

Kemppi Sp. z o.o.ul. Pi³sudskiego 205 091 Z¹bkitel. 022 781 61 62fax 022 781 65 [email protected]

Jeszcze nigdy spawanie

MIG/MAG nie by³o takie ³atwe!

Kemppi FastMig™ BasicFastMig™ Basic wyprzedza znane dotąd rozwiązania techniczne w dziedzinie konstrukcji półautomatów MIG/MAG.

Nowa koncepcja inwertora umożliwiła zbudowanie lekkich źródeł spawalniczych o prądach 300, 400, 500 A

i wysokich cyklach pracy.

Są one o 70% lżejsze i zużywają aż o 10% mniej energii

od urządzeń konwencjonalnych o podobnej mocy.

Dzięki płynnemu zadawaniu napięcia i szybkości podawania

drutu umożliwiają łatwe i dokładne ustalanie parametrów

spawania.

Podajnik drutu jest starannie przystosowany do pracy

w trudnych warunkach. Jego elegancko wyprofilowana

obudowa o podwójnych ściankach została wykonana

ze specjalnego tworzywa odpornego na silne uderzenia.

Jest on lekki, a z jego wnętrza usunięto wrażliwą

na uszkodzenia elektronikę, przenosząc ją do źródła

zasilającego.

FastMig™ Basic może być wyposażony w urządzenie

zapewniające cyrkulację płynu chłodzącego uchwyt

spawalniczy.

Wszystko to za cenę tradycyjnego urządzenia konwencjonalnego.

FastMig™ Basic KM 300 KM 400 KM 500

Prąd maksymalny 300 A / 100% 400 A / 80% 500 A / 60%Zakres napięcia 10…..37 V 10…..39 V 10…..42 VSprawność 87% 87% 87%Moc biegu jałowego 25 W 25 W 25 WMasa źródła 34 kg 35 kg 36 kg

Przegląd Spawalnictwa 12/2006

Documents

Transcript of Przegląd Spawalnictwa 12/2006