Wyposażenie stanowiska spawalniczego
Cz. I. Metody spawalnicze

Spawanie jest procesem polegającym na łączeniu metali poprzez miejscowe ich topienie i zespalanie stopioną powierzchnią. Korzysta się w nim z różnych metod, specyficznych ze względu na użytą technologię, materiały i narzędzia oraz docelowe zastosowanie. Podstawowe metody spawalnicze to metoda 111 (MMA), 135 (MIG/MAG) oraz metoda 141 (TIG).

Spawanie elektrodą otuloną – MMA, metoda 111

Metoda 111, nazywana również MMA lub SMAW, to jedna z najpopularniej stosowanych metod spawalniczych. Jest to metoda spawania łukowego przy użyciu elektrody metalowej pokrytej otuliną topnika.

Prąd elektryczny wytwarza łuk pomiędzy elektrodą i łączonymi metalami – aby go zainicjować należy zetknąć elektrodę ze spawanym przedmiotem. Łuk elektryczny powoduje topnienie metalu podłoża oraz elektrody, której krople wpadają do jeziorka spawalniczego – małego obszaru stopionego metalu podłoża. Podczas spawania znajdująca się na elektrodzie otulina rozkłada się pod wpływem wysokiej temperatury, produkując gazy oraz żużel, które pełnią one funkcję substancji osłonowych, chroniących powstałą spoinę przed dostępem powietrza atmosferycznego (zanieczyszczenia) oraz zmniejszających tempo jej stygnięcia.

Rys. 1. Schemat procesu spawania metodą MMA [1]

Rys. 2. Spawanie metodą MMA [2]

Stosuje się ją głównie do spawania stali, a także stopów glinu, niklu i miedzi. Jej uniwersalność oraz dostępność używanych narzędzi sprawia, że jest stosowana powszechnie w przemyśle metalowym, a w szczególności w budowie konstrukcji stalowych i masowej produkcji przemysłowej.  

Zaletą metody jest wszechstronność zastosowania do różnych materiałów o różnej grubości, wysoka jakość spoin i możliwość wykonania ich nawet w bardzo trudnych warunkach otoczenia. Wadą jest niska wydajność, konieczność usuwania żużla oraz wymieniania elektrody. Jakość spoiny zależy w dużym stopniu od umiejętności spawacza. Duży koszt materiałów oraz duża ilość wydzielanych podczas spawania gazów sprawia, że jest stosowana w produkcji jednostkowej.

Spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazów aktywnych – MAG, metoda 135

Inną metodą przeznaczoną do spawania stali jest MAG, czyli spawanie elektrodą topliwą, która ma formę drutu, przebiegające w osłonie gazów aktywnych. W roli tych ostatnich najczęściej wykorzystuje się dwutlenek węgla bądź jego połączenie z argonem.

W tej metodzie łuk elektryczny powstaje pomiędzy elektrodą, która ma formę topliwego drutu, odwijanego z bębna ze stała prędkością, i spawanym materiałem. Płynący z dyszy gaz osłania końcówkę drutu, łuk elektryczny i jeziorko spawalnicze przed dostępem powietrza.  

Rys. 3. Schemat procesu spawania metodą MAG [3]

Rys. 4. Spawanie metodą MAG [4]

Metoda MAG stosowana jest do spawania metali niestopowych, niskostopowych i wysokostopowych, a także aluminium, magnezu, niklu, miedzi oraz ich stopów, a także stopów tytanu.

Zaletą metody jest wysoka wydajność, dobra jakość spoin, możliwość ciągłej obserwacji spawanego miejsca, a także możliwość automatyzacji procesu. Wadą jest jakość spoin zależna jest od umiejętności spawacza i koszt urządzeń, który jest relatywnie wysoki.

Spawanie nietopliwą elektrodą wolframową – TIG, metoda 141

Trzecią z grona najpopularniejszych metod spawania jest TIG, czyli spawanie nietopliwą elektrodą wolframową w osłonie gazów obojętnych, takich jak argon, hel lub mieszanki argonu i helu. 

W tej metodzie używa się nietopliwej elektrody wykonanej z wolframu – łuk elektryczny powstaje między nią i spawanym materiałem. Jeziorko spawalnicze ochraniane jest ochronną osłonką gazową, do wytworzenia której najczęściej wykorzystuje się argon. Spoina powstaje w tym przypadku bez dodatku materiału z zewnątrz (przez wymieszanie się nadtopionych brzegów elementów łączonych) lub z udziałem dodatku w postaci pręta aplikowanego do jeziorka spawalniczego. 

Rys. 5. Schemat procesu spawania metodą TIG [5]

Rys. 6. Spawanie metodą TIG [6]

Metoda TIG nadaje się do spawania wszystkich rodzajów stali oraz metali nieżelaznych, największe zastosowanie znajduje jednak w spawaniu aluminium oraz jego stopów.

Zaletą metody TIG jest najlepsza jakość połączeń, możliwość spawania elementów o wszystkich zakresach grubości oraz możliwość automatyzacji procesu. Wady to mała wydajność w przypadku spawania ręcznego oraz trudności w spawaniu w otwartej przestrzeni.

Każda z metod charakteryzuje się odrębnym rodzajem stosowanych narzędzi i urządzeń, a co za tym idzie, specyficznym wyposażeniem stanowiska spawalniczego. Stosowany osprzęt uzależniony jest zarówno od używanych materiałów, jak i specyfiki samego procesu – generowanych substancji, konieczności obróbki spoiny, zabezpieczeń dla spawacza. Tej tematyce poświęcone zostaną kolejne publikacje z tego cyklu. 

Zapraszamy do lektury!

Literatura:

[1] http://www.instalator.pl/index.php/pl/inne/4349-podstawowe-metody-spawania-metali-i-stopow-napicie-uku
[2] http://pl.wikipedia.org/wiki/Spawanie_elektrodami_otulonymi
[3] http://netspaw.pl/metody-spawania-podstawy,39.html
[4] http://www.instalator.pl/index.php/pl/component/content/article/76-archiwum/5652-podstawowe-wytyczne-spawania-rurocigow-2-mag-w-osonie
[5] http://cku-budowlanka.pl/pl/kursy_spawalnicze/kursy_spawalnicze/
[6] http://www.ekokon.pl/spawanie.php