Spawanie polega na stałym połączeniu elementów poprzez ich nagrzanie lub stopienie. Podczas spawania krawędzie łączonych elementów topią się pod wpływem ciepła, dzięki czemu roztopiony metal łączy się tworząc jednolitą spoinę. W celu wykonania spoiny należy stosować spoiwo takie jak elektroda czy drut spawalniczy (materiały dodatkowe do spawania). Połączenia spawane stanowią połączenia strukturalne, oznacza to, że obciążenie przekazywane jest z jednego elementu na drugi siłami wiązań. Nośność projektowa połączeń spawanych spełniona gdy: zastosowano właściwe rozwiązanie połączenia wraz, z technologią spawania. Ponadto należy łączyć elementy ze stali spawalnej. Ze względu na źródło ciepła stosowane podczas spawania można wyróżnić spawanie elektryczne, gazowe, laserowe.
Spawanie elektryczne
Spawanie elektryczne łukowe jest to rodzaj spawania, w którym źródłem ciepła jest łuk elektryczny powstający pomiędzy elektrodą a elementem spawanym. Elektroda przesuwana jest stopniowo przez spawacza wzdłuż linii spawania oraz pod odpowiednim kątem w stosunku do spawanego złącza. Spoina powstaje w wyniku stopienia rdzenia elektrody i składników otuliny wraz z krawędziami spawanych elementów. Łuk spawalniczy tworzy się przez generowany prąd spawarki lub automat spawalniczy. Warto dodać, że zawartość materiałów rodzimych w spoinie w zależności od spawanych elementów oraz przyjętej techniki spawania może wynosić od 10 do 40%. Do podstawowych metod spawania elektrycznego należy:
- spawanie:
- łukowe ręczne,
- półautomatyczne w atmosferze dwutlenku węgla,
- automatyczne w atmosferze dwutlenku węgla lub argonu.
Spawanie elektryczne najpopularniejsze metody
Spawanie łukowe ręczne – inaczej SMAW, MMA lub metoda 111, czyli spawanie łukowe elektrodą łukową. Nadaje się do spawania wszystkich gatunków stali i żeliwa. Kiedyś wykorzystywano głównie metodę MMA do spajania elementów stalowych, dzisiaj stosuję się ją głównie do ciężkiej konstrukcji, rurociągów i na terenie otwartym. Zakres prądu spawania to 10-600A, napięcie wynosi 17-45V. Elektroda posiada otulinę, która podczas spawania rozkłada się tworząc gaz stanowiący osłonę, oraz żużel który należy po spawaniu usunąć. Usuwanie żużla odbywa się za pomocą młotka spawalniczego i szczotki drucianej.
Spawanie w atmosferze dwutlenku węgla – MAG lub metoda 135/136, czyli spawanie w aktywnych gazach ochronnych w CO2 lub mieszaninie Ar/CO2. Rozgrzany gaz jarzy się pomiędzy drutem spawalniczym, a spawanym materiałem. Łuk stapia spawany materiał ze spoiwem tworząc w ten sposób spoinę. Elektroda i gaz podawane są automatycznie po naciśnięciu spustu uchwytu spawalniczego. Przed rozpoczęciem pracy należy pamiętać o wymianie podstawowych elementów zestawu, które ulegają zużyciu tj. dysze gazowe, końcówki prądowe oraz łączniki prądowe. Metoda 135 różni się od metody 136 rodzajem drutu spawalniczego. W metodzie 136 spawamy drutem proszkowym z rdzeniem topikowym, natomiast w metodzie 135 spawamy drutem litym. Zakres prądu spawania to 40-500A, napięcie 14-28V, prędkość 0,2-1,3m/min, natężenie gazu osłonowego 12-30l/min natomiast średnica drutu to zazwyczaj 0,6-4,0mm. Metoda MAG stosowana jest do spawania stali niestopowych, niskostopowych oraz wysokostopowych.
Spawanie w atmosferze gazów ochronnym – MIG lub metoda 131, czyli spawanie w obojętnych gazach ochronnych tj. Argon lub Hel. Proces spawania jest niemal identyczny jak w metodzie MAG. MIG wykorzystuje się najczęściej do spawania aluminium i innych metali nieżelaznych.
Spawanie w atmosferze gazów ochronnym – TIG lub metoda 141, polega na spawaniu w osłonie gazów obojętnych takich jak Argon lub Hel należy pamiętać żeby mieszanina gazu nie zawierała Azotu. Łuk spawalniczy powstaje między nietopliwą elektrodą wolframową, a spawanym materiałem. W tych warunkach podaje się materiał dodatkowy który wypełnia spoinę. Spawanie metodą TIG wykorzystuję się do łączenia stali niskostopowych, wysokostopowych, metali nieżelaznych (np.: aluminium, miedzi, magnezu, niklu). Metodą TIG, można spawać bardzo cienkie materiały, np. 0,5mm. Dużą wadą metody jest niska wydajność (5cm-40cm/min), lecz połączenie jest najlepsze ze wszystkich metod. Zakres prądu spawania to 5-600A w trybie ciągłym lub impulsowym, napięcie wynosi 10-30V, najczęściej stosuje się elektrody o średnicy 0,5-8,0mm natężenie gazu osłonowego bardziej oszczędne niż w metodach MIG/MAG wynosi 5-20l/min. Do spawania można używać prądu przemiennego. Optymalna jego częstotliwość wynosi 80-120Hz. Nie zaleca się spawania w niższych częstotliwościach.
Spawanie gazowe
Jest to jedna ze starszych metod łączenia elementów stalowych. Źródło ciepła powstaje w wyniku spalania mieszanki gazu z tlenem (jako gaz palny stosuje się acetylen). Do spawania stosuje się także spoiwo (drut), które topione jest wraz z brzegami spawanych elementów. Metodę stosuje się głównie podczas prac naprawczych i remontowych np. spawanie rur instalacji gazowych, wodnych itp. Metoda charakteryzuje się wysoką wydajnością oraz szybkością wykonania. Wadą tej metody są ograniczone możliwości stosowania, mniejsza estetyka spoin oraz wysokie koszty gazów stosowanych do spawania.
Spawanie laserowe
Jest najnowocześniejszą metodą spawania. Metoda charakteryzuje się bardzo dużą wydajnością oraz efektywnością, ponadto spawanie w tej metodzie możliwe jest we wszystkich pozycjach. Podczas spawania laserowego wykorzystuje się wiązkę promieniowania laserowego w osłonie gazu obojętnego.
