Co to jest spajanie metali? (cz. 1)

Jak skutecznie połączyć metale? Najlepiej za pomocą spajania. Oto krótki przewodnik po podstawowych odmianach tego procesu. Na początek parę słów o spawaniu elektrycznym – jednej z bardziej rozbudowanych dziedzin spajania.

Spajanie to ogólny termin, pod którym kryje się metoda łączenia materiałów. W jej wyniku uzyskuje się nierozłączne połączenia elementów charakteryzujące się fizyczną ciągłością materiałową. Do podstawowych gałęzi spajania zaliczamy:

  • spawanie,
  • zgrzewanie,
  • lutowanie,
  • klejenie.

Każda z wymienionych metod wymaga nie tylko umiejętności i doświadczenia, ale przede wszystkim odpowiednich narzędzi. Ze względu na obszerność zagadnienia, w artykule skupimy się na rodzajach spawania elektrycznego i lutowania.

Spawanie elektryczneSpawanie elektryczne i jego rodzaje

Spawanie to proces łączenia ze sobą materiałów metalowych – metali rodzimych. Polega na nagrzaniu obrabianych elementów, a następnie stopieniu metalu w miejscu złącza. Praktycznie zawsze wykorzystuje się również materiał dodatkowy – spoiwo, które utrwala spoinę. Sprzętem służącym do spawania jest, analogicznie do nazwy, spawarka. Omawiany typ spajania wykorzystuje zjawisko łuku elektrycznego. Dzieli się na następujące metody:

  • MMA (spawanie elektrodą otuloną) – polega na wytworzeniu łuku elektrycznego pomiędzy końcem elektrody a materiałem. Elektroda topi się, a powstałe krople metalu przenoszone są poprzez łuk do płynnego jeziorka spawanego elementu. Po jego ostygnięciu tworzy się spoina. Otulina wydziela gazy, które chronią płynny metal przed wpływem atmosfery, i tworzy żużel na powierzchni jeziorka. Po ułożeniu jednego ściegu żużel należy mechanicznie usunąć. Metoda sprawdza się w łączeniu m.in. stali węglowych, nisko- i wysokostopowych, nierdzewnych, żeliwa, oraz metali kolorowych. Trybem MMA można spawać zarówno w halach produkcyjnych, jak na otwartym terenie.
  • SAW (spawanie łukiem krytym) – w tym trybie wykorzystuje się elektrodę w otulinie granulowanego topnika. Stapiając się, tworzy on ochronną warstwę żużla pokrywającego spoinę i nie dopuszcza do utlenienia spawu. Metodę stosuje się np. w napawaniu, spawaniu blach o grubości większej niż 10 mm, a także montowaniu dużych konstrukcji ze stali (m.in. w przemyśle stoczniowym).Nitowana konstrukcja stalowa w stoczni
  • MIG MAG (spawanie elektrodą topliwą w osłonie gazów obojętnych lub aktywnych) – jest to tryb, w którym łuk elektryczny jarzy się między metalową elektrodą (mającą postać ciągłego drutu) a spawanym materiałem. Łuk i jeziorko ciekłego metalu są chronione strumieniem gazu obojętnego w MIG (np. argonu lub helu) albo aktywnego w MAG (najczęściej dwutlenku węgla albo jego mieszaniny z argonem). Metoda MIG MAG nadaje się do spawania większości materiałów i zapewnia wysoką jakość spoin.
  • FCAW (spawanie łukowe drutem rdzeniowym) – podobnie jak w MIG MAG, także tutaj, elektroda występuje w formie drutu. Jest on jednak wypełniony wewnątrz topnikiem – substancją, która ułatwia spawanie. Tryb charakteryzuje się wysoką wydajnością, ponieważ nie wymaga częstej wymiany elektrod. Spajanie tą techniką sprawdza się w obróbce stali nierdzewnych, niestopowych, niskostopowych oraz typu duplex.
  • TIG (spawanie nietopliwą elektrodą wolframową w osłonie gazów obojętnych) – jest to metoda, w której elektroda jest chroniona (wraz z łukiem i obszarem przyległym do jeziorka ciekłego metalu) przed wpływem atmosfery przez obojętny gaz osłonowy. Spawając tym trybem uzyskuje się czyste złącza o wysokiej jakości. Podczas procesu nie powstaje żużel, więc ryzyko zabrudzenia spoiny zostaje zniwelowane. Metodę TIG często stosuje się do spawania stali wysokostopowych (w tym nierdzewnych), a także wielu metali, np. aluminium, miedzi, niklu, tytanu i ich stopów.

Spajanie metali (a także tworzyw sztucznych) może odbywać się na wiele sposobów. Spawanie, choć wymaga specjalistycznego sprzętu i wykwalifikowanej kadry, zapewnia szybkie oraz łatwe wykonanie połączenia. Pozwala także na pełną automatyzację działania.

następnej części artykułu przedstawimy kolejne rodzaje spajania, z lutowaniem na czele.