10 powszechnych procesów spawania

1. Wyroby z metalu Spawanie ręczne elektrodą otoczoną (SMAW) łączy elementy robocze za pomocą stabilnej łuki elektrycznej powstającej między elektrodą a elementem roboczym, w wyniku czego oba te elementy stopią się i utworzą wytrzymałą spoinę. Podczas spawania powłoka fluksowa na elektrodzie ciągle się rozkłada i topi, tworząc gaz i żużel, które chronią czubek elektrody, łuk elektryczny, basen ciekłego metalu oraz obszar sąsiedni przed szkodliwym wpływem atmosfery. Rdzeń elektrody również topi się pod wpływem ciepła łuku, przechodząc do basenu jako metal dodatkowy budujący spoinę.

2. Spawanie łukowe pod warstwą proszku (SAW) SAW (w tym napawanie łukowe pod warstwą proszku oraz napawanie elektrożużlowe) wykorzystuje łuk elektryczny palący się pod warstwą ziarnistego proszku fluksowego. Wrodzone zalety tego procesu – stabilna jakość spoiny, wysoka wydajność, brak błysków łuku oraz minimalna emisja dymów – czynią go głównym procesem spawania zastosowanym m.in. w produkcji naczyń ciśnieniowych, wyrobu rur oraz belek i słupów o przekroju prostokątnym w ciężkich konstrukcjach stalowych.

3. Spawanie łukowe wolframem w osłonie gazowej (GTAW / TIG) GTAW wykorzystuje argon jako gaz osłonowy, dlatego nazywane jest również spawaniem łukowym z osłoną argonem. Argon doprowadzany jest wokół łuku, aby izolować strefę spawania od powietrza i zapobiec utlenianiu. W oparciu o konwencjonalne spawanie łukowe GTAW używa wysokiego prądu do stopienia materiału dodatkowego w kąpiel płynną na materiale podstawowym, co umożliwia uzyskanie wiązania metalurgicznego; przy tym ciągły przepływ argonu zapobiega kontaktowi stopionego metalu z tlenem zawartym w powietrzu. Dzięki temu metoda ta nadaje się do spawania stali nierdzewnej oraz innych metali żelaznych.

4. Spawanie gazowe (OFW) OFW wykorzystuje płomień powstający w wyniku spalania gazu palnego w obecności utleniacza jako źródło ciepła do stopienia przedmiotu roboczego i materiału dodatkowego, co umożliwia uzyskanie wiązania atomowego. Głównym utleniaczem jest tlen; typowymi gazami palnymi są acetylen i LPG.

5. Spawanie laserem

Spawanie laserowe wykorzystuje ciepło powstające w momencie, gdy skoncentrowana wiązka lasera uderza w element roboczy, jako źródło energii do spawania. Dzięki właściwościom optycznym, takim jak załamanie i skupianie, jest ono idealne do mikroelementów oraz trudno dostępnych obszarów spawania. Charakteryzuje się niskim wkładem ciepła, minimalną odkształcalnością spoiny oraz odpornością na pola elektromagnetyczne. Ze względu na wysokie koszty sprzętu laserowego oraz niską wydajność konwersji elektro-optycznej spawanie laserowe nie zostało jeszcze powszechnie wprowadzone.

6. Spawanie w osłonie gazu CO₂ (GMAW‑CO₂) Spawanie w osłonie gazu CO₂ nadaje się do spawania stali węglowych i stali niskostopowych o wysokiej wytrzymałości w dużych projektach konstrukcji stalowych. Zapewnia wysoką wydajność, dobrą odporność na pęknięcia, niewielką odkształcalność spoiny oraz szeroką uniwersalność; umożliwia spawanie blach cienkich i średniej grubości.

7. Spawanie przez tarcie Spawanie tarcie jest procesem spawania w stanie stałym. Jako źródło ciepła wykorzystuje ciepło powstające w wyniku tarcia na powierzchniach styku elementów roboczych. Przy stałym lub rosnącym ciśnieniu i momencie obrotowym ruch względny między końcami stykającymi generuje ciepło tarcia oraz ciepło od odkształcenia plastycznego. Strefa styku jest nagrzewana do temperatury bliskiej (zazwyczaj poniżej) temperatury topnienia, co zmniejsza opór przepływu materiału, poprawia jego plastyczność oraz niszczy warstwy tlenków na granicy faz. Dzięki zastosowaniu ciśnienia dociskowego zachodzą odkształcenia plastyczne i przepływ materiału; spoina powstaje w wyniku dyfuzji cząsteczkowej i rekryształizacji na granicy faz.

8. Spawanie ultradźwiękowe Spawanie ultradźwiękowe przekazuje falę drgań wysokiej częstotliwości na powierzchnie dwóch elementów roboczych. Pod wpływem ciśnienia powierzchnie te tarczą się wzajemnie, tworząc połączenie na poziomie cząsteczkowym.

9. Lutowanie

Lutowanie twarde łączy elementy robocze za pomocą stopów wypełniających o temperaturze topnienia nie wyższej niż 450 °C. Zespół podgrzewany jest do temperatury powyżej temperatury topnienia stopu wypełniającego, ale poniżej temperatury topnienia metalu podstawowego. Stop wypełniający rozprzestrzenia się po powierzchniach stykających się ze sobą ciasno dzięki działaniu sił kapilarnych lub zwilżaniu. Stopy lutownicze przeznaczone do lutowania twardego mają temperaturę likwidusu ≤450 °C i są zazwyczaj nieżelazne. Próg 450 °C stanowi granicę między lutowaniem twardem a brazowaniem. Większość parametrów procesowych oraz czynników wpływających na brazowanie ma zastosowanie również do lutowania twardego. W przemyśle stosuje się takie terminy jak lutowanie, lutowanie twarde i lutowanie srebrem w celu rozróżnienia lutowania twardego i brazowania.

10. Brazowanie Lutowanie twarde jest procesem łączenia materiałów w wysokiej temperaturze. Większość temperatur lutowania twardego mieści się w zakresie od 1200 do 1400 °F — znacznie wyższa niż przy lutowaniu miękkim, ale niższa niż przy spawaniu topnym. Podobnie jak przy lutowaniu miękkim, lutowanie twarde opiera się na działaniu sił napięcia powierzchniowego, które zapewniają wnikanie materiału lutowniczego do szczelin łączeniowych. Dostępnych jest wiele różnych stopów lutowniczych stosowanych do łączenia niemal wszystkich metali i ich stopów.

Źródło: Summit Technologii Spawalniczych