PROCES SPAWANIA: DEFINICJA, RODZAJE, PROCESY

Możesz także pobrać plik PDF tego artykułu na końcu.

Co to jest spawanie?

Spawanie to proces trwałego łączenia, podczas którego dwa kawałki metalu tworzą razem jeden element poprzez podgrzanie metali do ich temperatury topnienia. Podczas procesu ogrzewania dodaje się dodatkowy metal, zwany także metalem wypełniającym, aby pomóc połączyć ze sobą dwie części.

Ogólnie rzecz biorąc, jest to proces, w którym można połączyć dwie podobne (lub) różne części metalowe poprzez podgrzanie ich do temperatury wystarczająco wysokiej, aby stopić metale z (lub) bez stosowania ciśnienia i z (lub) bez pomocy materiału wypełniającego.

Spawarka

Do wytworzenia ciepła i nałożenia spoiwa używa się spawarki. Metal wypełniający jest dostarczany w celu utworzenia złącza albo z samej elektrody (lub) przez materiał wypełniający. Temperatura wytwarzanego ciepła jest rzędu 6000° do 7000°C. Omówmy więc, jakie są różne rodzaje procesów spawania i jak są one stosowane w przemyśle?

Rodzaje procesów spawalniczych

Ze względu na sposób wytwarzania ciepła wyróżnia się następujące rodzaje procesów spawalniczych:

1. Spawanie metodą MIG

2. Spawanie kijem

3. Spawanie metodą TIG

4. Spawanie łukiem plazmowym

5. Spawanie wiązką elektronów

6. Spawanie wiązką laserową

7. Spawanie gazowe

8. Spawanie łukowe topnikiem

9. Automatyczne spawanie wodorowe

10. Spawanie elektrożużlowe

1. Spawanie MIG

Uchwyty spawalnicze MIG do spawania metali w gazie obojętnym. Ten proces spawania MIG jest również określany jako spawanie łukiem gazowym (GMAW), które można również nazwać spawaniem drutowym.

W tego typu spawach jako elektrodę pełni cienki drut, który jest podawany ze szpuli zamocowanej na uchwycie przez elastyczną rurkę i wychodzi z dyszy uchwytu spawalniczego lub palnika. Drut jest podawany w sposób ciągły po naciśnięciu spustu pistolet spawalniczy.

2. Spawanie łukiem metalowym w osłonie (SMAW)

Określa się je również jako ręczne spawanie łukiem metalowym, spawanie łukiem osłoniętym topnikiem lub spawanie otulone. W tego typu procesie spawania, w którym łuk jest zajarzany pomiędzy metalowym prętem lub elektrodą (otuloną topnikiem) a przedmiotem obrabianym, powierzchnia zarówno pręta, jak i przedmiotu obrabianego topi się, tworząc jeziorko spawalnicze.

Jednoczesne stopienie topnika na pręcie spowoduje wytworzenie gazu i żużla, które chronią złącze spawane przed otoczeniem. Spawanie łukiem metalowym w osłonie to różnorodny proces idealny do łączenia materiałów żelaznych i nieżelaznych przy grubości materiału we wszystkich pozycjach.

3. Spawanie TIG

Spawanie TIG oznacza spawanie łukiem wolframowym w gazie obojętnym, od amerykańskiego towarzystwa spawalniczego jest również określane jako (GTAW). Ten proces spawania nazywany jest również spawaniem gazowym.

Do spawania TIG wykorzystuje się elektrodę wolframową, ponieważ wolfram ma wysoką temperaturę topnienia. Kiedy weźmiemy Elektroda do spawania metodą tig nagrzewa się, ale nie topi się, mówimy, że jest to elektroda niepodlegająca zużyciu. Elektrody niezużywalne nie oznaczają, że nie wytrzymają wiecznie, a jedynie, że nie topią się i nie stają się częścią spoiny.

4. Spawanie łukiem plazmowym (PAW)

Spawanie łukiem plazmowym (PAW) to proces spawania łukowego wykorzystujący ciepło wytwarzane przez łuk sprężony pomiędzy nietopliwą elektrodą wolframową a przedmiotem obrabianym (proces łuku przeniesionego) lub chłodzoną wodą dyszę zwężającą (proces łuku nieprzeniesionego).

Plazma jest gazową mieszaniną jonów dodatnich, elektronów i cząsteczek gazu obojętnego. Proces przeniesionego łuku wytwarza strumienie plazmy o dużej gęstości energii i może być stosowany do szybkiego spawania i cięcia ceramiki, stopów miedzi, stali, aluminium, stopów niklu i stopów tytanu.

5. Spawanie wiązką elektronów (EBW)

Spawanie wiązką elektronów to proces spawania, w którym wykorzystuje się ciepło wytwarzane przez wiązkę elektronów o wysokiej energii. Elektrony uderzają w przedmiot obrabiany, a ich energia kinetyczna zamienia się w energię cieplną podgrzewającą metal, dzięki czemu krawędzie przedmiotu obrabianego mogą się połączyć i po zamrożeniu powstaje spoina.

EBM to także proces spawania w stanie ciekłym. W którym połączenie metal-metal wykonuje się w stanie ciekłym lub stopionym. Jest on również opisywany jako proces spawania, ponieważ przyjmuje energię kinetyczną elektronów w celu połączenia dwóch metalowych przedmiotów.

6. Spawanie wiązką laserową (LBW)

Spawanie wiązką laserową (LBW) to proces spawania, w którym ciepło wytwarza się za pomocą wiązki lasera o wysokiej energii skierowanej na obrabiany przedmiot. Wiązka laserowa nagrzewa i topi końce przedmiotu obrabianego, tworząc połączenie.

W spawaniu laserowym (LBM) złącze powstaje jako sekwencja nakładających się zgrzein punktowych lub jako spoina ciągła. Spawanie laserowe jest stosowane w przemyśle elektronicznym, komunikacyjnym i lotniczym do produkcji sprzętu medycznego i naukowego zawierającego małe komponenty.

7. Spawanie gazowe

Spawanie gazowe polega na stopieniu boków lub powierzchni, które mają być połączone, za pomocą płomienia gazowego i zapewnieniu spłynięcia stopionego metalu, tworząc w ten sposób solidne, ciągłe złącze po ochłodzeniu.

Mieszanki tlenowo-acetylenowe są stosowane w znacznie większym stopniu niż inne i zajmują czołową pozycję w branży spawalniczej. Temperatura płomienia tlenowo-acetylenowego w jego najgorętszym obszarze wynosi około 3200°C, natomiast temperatura osiągana w płomieniu tlenowo-wodorowym wynosi około 1900°C.

8. Spawanie łukowe drutem proszkowym (FCAW)

Ten rodzaj spawania jest prawie podobny do Spawanie MIG-em . W rzeczywistości spawacze MIG często wykonują spawanie łukowe drutem proszkowym. W tym spawaniu drut ma rdzeń z topnika, który tworzy osłonę gazową wokół spoiny. Zmniejsza to zapotrzebowanie na zewnętrzne dostawy gazu.

FCAW lepiej nadaje się do szorstkich metali ciężkich, ponieważ jest to proces spawania w wysokiej temperaturze. W tym celu zwykle wykorzystuje się go do naprawy ciężkiego sprzętu. Jest to proces, który nie generuje zbyt dużej ilości odpadów. Ponieważ nie ma potrzeby stosowania gazu z zewnątrz, kosztuje to również mniej.

9. Spawanie atomowe wodorem

Spawanie wodorem atomowym jest formą spawania w niezwykle wysokiej temperaturze, znaną jako spawanie łukowo-atomowe. Ten rodzaj spawania wymaga użycia wodoru w osłonie dwóch elektrod wykonanych z wolframu. Może osiągać temperatury powyżej palnika acetylenowego i można to zrobić z metalem wypełniającym lub bez niego.

10. Spawanie elektrożużlowe

Jest to zaawansowany proces spawania, który służy do łączenia ze sobą w pionie cienkich końcówek dwóch metalowych elementów. Zamiast stosowania spoiny na zewnątrz złącza, zostanie ona wykonana pomiędzy końcami dwóch elementów.

Miedziany drut elektrodowy jest prowadzony przez metalową rurkę prowadzącą, która będzie działać jako metal wypełniający. Po dodaniu mocy wytwarza się łuk, a spoina rozpoczyna się poniżej szwu i powoli przesuwa się w górę, tworząc spoinę w miejscu szwu.

Rodzaje pozycji spawalniczych

Poniżej przedstawiono cztery główne typy pozycji spawania:

1. Pozycja płaska (1G i 1F)

2. Pozycja pozioma (2G i 2F)

3. Pozycja pionowa (3F i 3G)

4. Pozycja nad głową (4G i 4F)

1. Pozycja płaska

Najbardziej oczywistym rodzajem pozycji jest pozycja płaska, czasami nazywana pozycją ręki opuszczonej. Obejmuje to spawanie w górnej części złącza. W tym przypadku roztopiony metal jest ciągnięty w dół na złączu. Rezultatem jest szybsze i łatwiejsze spawanie.

W 1G i 1F cyfra 1 oznacza położenie płaskie, natomiast litera G oznacza spoinę rowkową, a litera F spoinę pachwinową.

2. Pozycja pozioma (2G i 2F)

Jest to trudniejsza pozycja niż pozycja płaska i wymaga od spawacza większych umiejętności, aby ją skorygować.

2G to pozycja spoiny rowkowej, która obejmuje umieszczenie osi spoiny w płaszczyźnie poziomej lub prawie poziomej. Powierzchnia spoiny musi leżeć w płaszczyźnie pionowej.

2F to pozycja spoiny pachwinowej, w której spawanie odbywa się na górnej stronie powierzchni, które są prawie poziome, w stosunku do powierzchni, która jest prawie pionowa. W tej pozycji palnik jest zwykle trzymany pod kątem 45 stopni.

3. Pozycja pionowa (3F i 3G)

W tej pozycji zarówno element, jak i spoina leżą pionowo lub prawie pionowo. 3F i 3G prowadzą do pozycji pionowego zaokrąglenia i pionowego rowka.

Kiedy spawanie odbywa się w pozycji pionowej, siła ciężkości popycha roztopiony metal w dół, przez co ma on tendencję do spiętrzania się. Aby temu przeciwdziałać, możesz zastosować pozycję pionową w górę lub w dół.

Aby sprawdzić go w pozycji pionowej do góry, skieruj płomień w górę, ustawiając go pod kątem 45 stopni do elementu. W ten sposób spawacz będzie przykładał metal z dolnych części przedmiotu obrabianego do spawania w kierunku siły ciężkości.

4. Pozycja nad głową (4G i 4F)

W tego typu pozycji spawania spawanie odbywa się od dołu złącza. Praca z nim jest najbardziej złożoną i najtrudniejszą pozycją. Pozycje 4G i 4F są przeznaczone do spoin rowkowych i pachwinowych.

W pozycji nad głową metal osadzony na złączu prowadzi do otworu w elemencie, występującego w zgrubieniu o wyższej koronie. Aby tego uniknąć, staraj się, aby roztopiona kałuża była mała. Jeżeli jeziorko spawalnicze stanie się zbyt długie, należy na chwilę wyłączyć płomień, aby roztopiony metal ostygł.

Zalety procesu spawania

1. Dobra spoina będzie mocniejsza niż metal rodzimy lub rodzimy.

2. Szybszy proces w porównaniu do nitowania i odlewania.

3. W procesie spawania można uzyskać kompletne sztywne połączenia.

4. Zastosowanie do wszystkich metali i stopów.

5. Trudne kształty można uzyskać poprzez spawanie.

6. Sprzęt spawalniczy jest przenośny i można go łatwo konserwować.

7. Podczas procesu spawania nie powstają żadne dźwięki, jak w przypadku nitowania.

8. Proces spawania wymaga mniejszej przestrzeni roboczej w porównaniu do nitowania.

9. Z łatwością można wykonać dowolną przestrzeń złącza.

Wady procesu spawania

1. Wydziela szkodliwe promieniowanie, opary i nieskazitelny (nagły trysk iskry).

2. Połączenia spawane są bardziej łamliwe i dlatego ich wytrzymałość zmęczeniowa jest mniejsza niż połączonych elementów.

3. Powoduje odkształcenia i indukuje naprężenia wewnętrzne.

4. Aby prawidłowo trzymać metale, potrzebne są pewne przyrządy i osprzęt.

5. Do spawania potrzebni są wykwalifikowani pracownicy i prąd.

6. Kontrola prac spawalniczych jest trudniejsza i droższa niż prace nitowania.

Zastosowania spawania

Zastosowanie spawania jest tak różnorodne i szerokie, że nie będzie przesadą stwierdzenie, że nie ma przemysłu metalowego ani gałęzi inżynierii, która nie wykorzystuje spawania w tej czy innej formie, a mianowicie przemysłu samochodowego, żeglugi, lotnictwa i budownictwa. Jest używany głównie do produkcji.

Niektóre z aplikacji to:

• Okrętownictwo

• Wagony kolejowe

• Podwozia i nadwozie samochodów

• Ciała robotników ziemnych

• Okiennice

• Drzwi, bramy

• Wszelkiego rodzaju prace produkcyjne.

---

Wniosek

Jak już wiesz, spawanie to silny proces łączenia, podczas którego dwie części metalu tworzą razem jedną część poprzez podgrzanie metali do ich temperatury topnienia. Niektóre rodzaje spawania są wykonywane maszynowo i wymagają kosztownego, specjalistycznego sprzętu. Spawanie jest szybszą metodą związaną z nitowaniem i odlewaniem.