Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Spajanie w energetyce i lotnictwie
Course of study:
2019/2020
Code:
MIMT-2-230-s
Faculty of:
Metals Engineering and Industrial Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Materials Science
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Zielińska-Lipiec Anna (alipiec@agh.edu.pl)
Module summary

Student otrzymuje wiedzę na temat metod łączenia materiałów pracujących w energetyce i lotnictwie

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence: is able to
M_K001 Student potrafi przekazać wiedzę na temat metod i technologi łączenia materiałów konstrukcyjnych stosowanych w energetyce. IMT2A_K01, IMT2A_K03, IMT2A_K02 Activity during classes
Skills: he can
M_U001 Posiada umiejętność doboru materiałów spawalniczych i technologii spajania gwarantującej uzyskanie połączeń bez niezgodności i wad IMT2A_U04, IMT2A_U03 Examination
M_U002 Posiada umiejętność doboru materiału i technologii jego łączenia dla wymagań konstrukcji dla energetyki i lotnictwa IMT2A_U04 Examination
M_U003 Potrafi dobrać odpowiednią technologię wykonania złączy spajanych i regeneracji elementów dla energetyki i lotnictwa. Potrafi dobrać rodzaj złącza w oparciu o wymagania norm przedmiotowych IMT2A_U04 Examination
M_U004 Potrafi w oparciu o analizę charakterystycznych cech zniszczenia eksploatacyjnego podać ich prawdopodobną przyczynę i ustalić środki zaradcze eliminujące problem powstawania pęknięć i innych niezgodności spawalniczych IMT2A_U04 Examination
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Zna klasyczne techniki spawania metalowych materiałów inżynierskich. Posiada wiedzę na temat nowoczesnych zaawansowanych technik spajania materiałów inżynierskich stosowanych w produkcji elementów i konstrukcji dla energetyki i lotnictwa IMT2A_W03 Examination
M_W002 Student posiada rozległy zakres podstawowych wiadomości pozwalających scharakteryzować przewidywane właściwości złączy spajanych wybranych metalowych materiałów konstrukcyjnych wykonanych w oparciu o daną technikę łączenia. Zna problemy występujące podczas wykonywania złączy spajanych jedno- i różnorodnych. Zna środki zaradcze gwarantujące uzyskiwanie złączy spawanych wysokiej jakości IMT2A_W03 Examination
M_W003 Student posiada wiedzę pozwalającą zakwalifikować materiały konstrukcyjne do różnych grup charakteryzujących się różną wrażliwością na spajanie i dobrać technologie spajania dla materiałów tej samej grupy oraz materiałów różnorodnych. Potrafi scharakteryzować zjawiska występujące podczas spajania i chłodzeniu po spawaniu i tym samym sterować procesami metalurgicznymi gwarantującymi uzyskanie optymalnych własności złącza spajanego w różnych temperaturach IMT2A_W03 Examination
M_W004 Student posiada wiedzę pozwalającą scharakteryzować rodzaje korozji połączeń spajanych i potrafi wskazać i scharakteryzować środki zaradcze minimalizujące wrażliwość spoin na korozję IMT2A_W03 Examination
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
56 28 0 15 13 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Student potrafi przekazać wiedzę na temat metod i technologi łączenia materiałów konstrukcyjnych stosowanych w energetyce. - - + + - - - - - - -
Skills
M_U001 Posiada umiejętność doboru materiałów spawalniczych i technologii spajania gwarantującej uzyskanie połączeń bez niezgodności i wad + - + + - - - - - - -
M_U002 Posiada umiejętność doboru materiału i technologii jego łączenia dla wymagań konstrukcji dla energetyki i lotnictwa + - + + - - - - - - -
M_U003 Potrafi dobrać odpowiednią technologię wykonania złączy spajanych i regeneracji elementów dla energetyki i lotnictwa. Potrafi dobrać rodzaj złącza w oparciu o wymagania norm przedmiotowych + - + + - - - - - - -
M_U004 Potrafi w oparciu o analizę charakterystycznych cech zniszczenia eksploatacyjnego podać ich prawdopodobną przyczynę i ustalić środki zaradcze eliminujące problem powstawania pęknięć i innych niezgodności spawalniczych + - + + - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna klasyczne techniki spawania metalowych materiałów inżynierskich. Posiada wiedzę na temat nowoczesnych zaawansowanych technik spajania materiałów inżynierskich stosowanych w produkcji elementów i konstrukcji dla energetyki i lotnictwa + - + + - - - - - - -
M_W002 Student posiada rozległy zakres podstawowych wiadomości pozwalających scharakteryzować przewidywane właściwości złączy spajanych wybranych metalowych materiałów konstrukcyjnych wykonanych w oparciu o daną technikę łączenia. Zna problemy występujące podczas wykonywania złączy spajanych jedno- i różnorodnych. Zna środki zaradcze gwarantujące uzyskiwanie złączy spawanych wysokiej jakości + - + + - - - - - - -
M_W003 Student posiada wiedzę pozwalającą zakwalifikować materiały konstrukcyjne do różnych grup charakteryzujących się różną wrażliwością na spajanie i dobrać technologie spajania dla materiałów tej samej grupy oraz materiałów różnorodnych. Potrafi scharakteryzować zjawiska występujące podczas spajania i chłodzeniu po spawaniu i tym samym sterować procesami metalurgicznymi gwarantującymi uzyskanie optymalnych własności złącza spajanego w różnych temperaturach + - + + - - - - - - -
M_W004 Student posiada wiedzę pozwalającą scharakteryzować rodzaje korozji połączeń spajanych i potrafi wskazać i scharakteryzować środki zaradcze minimalizujące wrażliwość spoin na korozję + - + + - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 127 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 56 h
Preparation for classes 25 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 9 h
Realization of independently performed tasks 30 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (28h):
  1. Podstawowe pojęcia i definicje

    Pojęcie spajalności metalowych materiałów inżynierskich. Definicje spawalności, zgrzewalności, lutowalności. Wpływ czynników na spajalność materiałów. Pozycje spawania i klasyfikacja złączy spajanych

  2. Problemy pękania technologicznego i eksploatacyjnego połączeń spajanych w materiałach dla lotnictwa i energetyki

    Podział pęknięć technologicznych i eksploatacyjnych. Krótka charakterystyka poszczególnych rodzajów pęknięć

  3. Klasyfikacja wg spajalności materiałów inżynierskich dla energetyki i lotnictwa

    Klasyfikacja konwencjonalnych procesów spajania materiałów inżynierskich Klasyfikacja materiałów dla energetyki ze względu na strukturę i skład chemiczny. Klasyfikacja stali stosowanych w lotnictwie i w energetyce ze względu na własności użytkowe.

  4. Zużycie eksploatacyjne połączeń spajanych ze względu na parametry eksploatacji i środowisko pracy w energetyce

    Pojęcie kruchości eksploatacyjnej. Skłonność materiałów zużycia eksploatacyjnego. Metoda badania skłonności do kruchości eksploatacyjnej. Wpływ składu chemicznego na kruchość ekspoatacyjną. Technologiczne sposoby przeciwdziałania obniżeniu plastyczności podczas eksploatacji.

  5. Zaawansowane technologie obróbki cieplnej złączy spawanych poszczególnych grup stali stosowanych w energetyce

    Charakterystyka obróbki cieplnej złączy spawanych stali ferrytycznych, martenzytycznych i bainitycznych.

  6. Problemy spajania stali żaroodpornych i żarowytrzymałych stosowanych w energetyce i lotnictwie

    Metody spajania poszczególnych grup stali. Charakterystyka mikrostrukturalna złączy spawanych poszczególnych grup stali. Spawalność oraz wybrane problemy spajania stali ferrytycznych, martenzytycznych, martenzytycznych umacnianych wydzieleniowo, austenitycznych stosowanych w lotnictwie i energetyce.

  7. Połączenia niejednorodne w lotnictwie i energetyce

    Możliwe kombinacje materiałów podstawowych i spoiwa. Charakterystyka połączeń niejednorodnych. Wybrane problemy spajania połączeń niejednorodnych stali stosowanych w energetyce i lotnictwie.

  8. Zaawansowane technologie spajania i regeneracji elementów ze stopów niklu, kobaltu i tantalu dla energetyki i lotnictwa

    Charakterystyka spajalności stopów niklu, kobaltu i tantalu. Omówienie sposobu przygotowania brzegów warunków prowadzenia procesu spawania wybranymi metodami spawania i lutowania

  9. Zaawansowane technologie spajania materiałów metalowych do pracy w obniżonych temperaturach

    Spawalność materiałów do pracy w obniżonych i niskich temperaturach. Charakterystyka warunków, sposobów i metod stosowanych do przygotowania brzegów oraz wybranych metod spajania stosowanych dla potrzeb łączenia materiałów do pracy w obniżonych temperaturach.

  10. Zasady doboru materiałów dodatkowych dla pracy w warunkach podwyższonej lub obniżonej temperatury. Konstrukcyjne podnoszenie wytrzymałości zmęczeniowe

    Charakterystyka doboru materiałów dodatkowych dla wybranych materiałów inżynierskich dla energetyki i lotnictwa. Charakterystyka wybranych procesów korozji i jej zapobieganie przed stosowane materiały dodatkowe. Konstrukcja złączy i spoin do pracy w warunkach zmęczeniowych – dobór zabiegów dodatkowych podnoszących trwałość zmęczeniową.

  11. Zaawansowane technologie spajania i regeneracji elementów ze stopów magnezu dla lotnictwa

    Omówienie metod łączenia odlewniczych stopów magnezu i ocena ich spawalności w warunkach zmiennej grubości ścianki, spawania elementów o różnych przekrojach i o zmiennym usztywnieniu.

  12. Zaawansowane technologie spajania i regeneracji elementów z aluminium i stopów aluminium dla lotnictwa

    Omówienie wybranych metod łączenia dobrze- i trudnospawalnych stopów aluminium. Charakterystyka stopów aluminium pod kątem ich spajalności. Omówienie sposobów przygotowania brzegów do spawania i ich wpływu na właściwości połączeń.

  13. Problemy spajania i regeneracji elementów ze stopów miedzi, cyrkonu i tytanu dla lotnictwa. Spajanie i regeneracja elementów platerowanych

    Omówienie wybranych metod i technik łączenia miedzi i jej stopów, tytanu i jego stopów oraz połączeń platerowanych cyrkonem. Charakterystyka wybranych właściwości fizykochemicznych wpływających na spawalność tych stopów oraz sposobów ograniczenia ich negatywnego wpływu na właściwości połączeń.

  14. Spajalność tworzyw sztucznych. Połączenia różnorodne ceramika-metal

    Omówienie wybranych zagadnień z zakresu technik łączenia tworzyw sztucznych. Omówienie mechanizmów tworzenia połączenia. Charakterystyka połączeń metal-ceramika i omówienie mechanizmów i sposobów tworzenia warstw przejściowych pomiędzy ceramiką i materiałami metalowymi

Laboratory classes (15h):
  1. Spajanie stopów i nadstopów dla przemysłu lotniczego

    Omówienie spajalności stopów niklu przerabianych plastycznie i nadstopów niklu odlewanych metodą traconego wosku. Przeprowadzenie spawania metodą TIG wybranych stopów i nadstopów niklu przy zastosowaniu odpowiednich parametrów spawania

  2. Identyfikowanie niezgodności spawalniczych złącz spawanych materiałów inżynierskich stosowanych w lotnictwie i energetyce.

    Identyfikacja niezgodności spawalniczych na wykonanych próbkach ze złącz spawanych materiałów stosowanych w przemyśle lotniczym i energetycznym. Omówienie przyczyn powstawania niezgodności.

  3. Pękanie zimne materiałów dla energetyki.

    Ocena skłonności do pękania zimnego materiałów inżynierskich stosowanych w energetyce. Przeprowadzenie technologicznej próby pękania zimnego.

  4. Technologiczne próby pękania gorącego materiałów stosowanych w energetyce i lotnictwie.

    Omówienie technologicznych prób pękania gorącego. Wykonanie próba pękania gorącego na dostępnych materiałach stosowanych w lotnictwie i energetyce zostanie.

  5. Próby pękania lamelarnego i relaksacyjnego materiałów dla lotnictwa i energetyki.

    Wykonanie złączy spawanych ze stali konstrukcyjnych stosowanych w energetyce i lotnictwie metodą MAG i poddanie ich ocenie skłonności do pęknięć lamelarnych. Ocena skłonności materiałów do pęknięć relaksacyjnych na wyciętych próbkach ze złączy spawanych

Project classes (13h):
Dobór materiałów podstawowych i dodatkowych na złożone części spawane do pracy w wysokiej temperaturze

Projekt obejmuje praktyczne wykorzystanie wiedzy teoretycznej z zajęć laboratoryjnych i wykładowych dla złączy różnorodnych i obejmuje:
1. Dobór materiałów ze względu na ich spawalność i właściwości mechaniczne dla wybranego elementu
2. Dobór mikrostruktury złączy spawanych w oparciu o m.in. wykresy CTPc-S
3. Wybór metody spawania przy uwzględnieniu wysokich współczynników przewodności cieplnej i elektrycznej oraz rozszerzalności cieplnej
4. Ocena zaproponowanego rozwiązania ze szczególnym uwzględnieniem skłonności do pęknięć złączy różnorodnych i pęknięć w obecności cieczy

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
  • Project classes: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Podaje Prowadzący na pierwszych zajęciach w semestrze

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
  • Project classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa = ocena laboratorium*0,3 + ocena z projektu*0,3 + ocena z egzaminu*0,4

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Podaje Prowadzący na pierwszych zajęciach w semestrze

Prerequisites and additional requirements:

Brak

Recommended literature and teaching resources:

Zalecana literatura i pomoce naukowe:
1. Tasak E. Spawalność stali, Wyd. Fotobit, Kraków 2002.
2. Tasak E. Metalurgia spawania, Wyd. Jak, Kraków 2008.
3. Tasak E. Ziewiec A. Spawalność materiałów konstrukcyjnych Wyd. Jak, Kraków 2009
4. Butnicki S. Spawalność i kruchość stali, WNT 1975
5. Hernas A. Żarowytrzymalość stali i stopów, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej 2000
6. Urbaniak Z. Zgrzewanie tworzyw sztucznych, WNT 1997
7. Włosiński W. The joining of advanced materials, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej 1999
8. North T.H. Advanced joining Technologies, Wyd. Chapman and Hall 1990
Inne pozycje literaturowe podejmujące omawianą problematykę, w tym książki i czasopisma.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

M. Łomozik, A. Zielińska- Lipiec “Microscopic analysis of the influence of multiple thermal cycles on simulated HAZ’s toughness in P91 steel” Archives of Metallurgy and Materials, 53 (2008) 1025-1034

K. Pańcikiewicz, A. Zielińska-Lipiec, TEM investigation of the microstructure of 7CrMoVTiB10-10 steel weld metal, XV International Conference on Electron Microscopy, Krakow 2014, Solid State Phenomena, 231 (2015) 101-106

K. Pańcikiewicz, A. Zielińska-Lipiec A, E. Tasak Cracking of high-strength steel welded joints, Advances in Materials Science 13 (2013) 76–85

A. Ziewiec, A. Zielińska-Lipiec, E. Tasak, Microstructure of welded joints of X5CrNiCuNb16−4 (17-4 PH) martensitic stainlees steel after heat, Archives of Metallurgy and Materials, 59 (2014) 965–970

K. Pańcikiewicz, L Tuz, A. Ziewiec, Z. Żurek, A. Zielińska-Lipiec, P. Kajda, Wybrane aspekty spawania stopów stosowanych w podwyższonej temperaturze, Monografia pod red. A. Hernasa, H. Mazura i J. Pasternaka: Bloki o nadkrytycznych parametrach pracy : nowe materiały hutnicze, technologie wykonania, procesy degradacji oraz ocena trwałości elementów ciśnieniowych kotła : IV Międzynarodowa konferencja spawalnicza POWERWELDING 2015 : 5–8 październik, 2015, Słok k/ Bełchatowa, (2015) 307–316

L. Tuz, K. Pańcikiewicz , E. Tasak, J. Adamiec, T, Góral, Badania skłonności do pęknięć gorących wybranych stali austenitycznych, Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach ; (2014) 31–35.

A. Ziewiec: Study of the weldability of austenitic ph steel for power plants , Archives of Metallurgy and Materials; ISSN 1733-3490. — 2016 vol. 61 no. 2B, s. 1109–1114.

P. Zbroja, A. Ziewiec, E. Tasak Skłonność do pęknięć gorących austenitycznej stali Super 304H przeznaczonej do pracy w podwyższonej temperaturze , Hot crack sensitivity of Super 304H austenitic steel for work at increased temperature , Przegląd , ISSN 0033-2364. — 2012 R. 84 nr 1, s. 10–14.

A. Ziewiec, A. Zielińska-Lipiec, J. Kowalska, K.Ziewiec: Microstructure Characterization of Welds in X5CrNiCuNb16-4 Steel in Overaged Condition , Advances in Materials Science, 19/1 (2019) in press

Additional information:

None