Podstawowe metody spawania. Ochronna atmosfera

artykuł w wersji pdf pdfpdf

Pamiętamy, że w przypadku spawania gazowego i elektrodą otuloną, które były omawiane w poprzednim wydaniu „Magazynu Instalatora”, funkcję ochrony jeziorka ciekłego metalu przed dostępem gazów atmosferycznych (tlenu i azotu) pełniła odpowiednio strefa redukująca płomienia gazowego oraz gazy i żużel powstające podczas rozkładu otuliny elektrody. W przypadku otuliny elektrod zawiera ona dodatkowo inne substancje, które m.in. ułatwiają stabilne jarzenie łuku elektrycznego. Obie wspomniane metody umożliwiają jednak uzyskanie połączeń o nienajlepszych właściwościach i małych walorach estetycznych, a ponadto są mało wydajne.

Dużo lepszą ochroną przed dostępem szkodliwych gazów atmosferycznych, a tym samym zapewniającą dużo większą jakość połączeń, jest spawanie w osłonie gazów ochronnych. Gazy te dodatkowo ułatwiają jonizację przestrzeni łuku i stabilne jego jarzenie.

W zależności od rodzaju elektrody i gazu ochronnego rozróżnia się następujące metody spawania w osłonie gazów ochronnych:

* MIG/MAG – Metal Inert Gaz/Metal Active Gaz – spawanie łukowe elektrodą topliwą w osłonach gazowych, obojętnych (MIG) i aktywnych (MAG).

* TIG – Gas Tungsten Arc – spawanie łukowe elektrodą nietopliwą w osłonie gazu obojętnego.

Spawanie MIG/MAG W metodzie MIG/MAG trwałe połączenia uzyskuje się dzięki nadtopieniu krawędzi materiału podstawowego za pomocą ciepła łuku elektrycznego jarzącego się pomiędzy materiałem podstawowym a topliwym drutem elektrodowym podawanym w sposób ciągły do obszaru spawania, rys.1.

W zależności od stosowanego gazu osłonowego rozróżnia spawanie elektrodą topliwą. Dzieli się ją na: * metodę MIG wtedy, gdy gazami osłonowymi są gazy neutralne, np. Ar (argon), He (hel) lub mieszanki tych dwóch gazów

* metodę MAG wtedy, gdy gazami osłonowymi są gazy aktywne, np. CO2, Ar+CO2, Ar+O2, Ar+CO2+O2 itp.

W skład stanowiska do spawania metodą MIG/MAG wchodzą: źródło prądu stałego (półautomat spawalniczy), podajnik drutu elektrodowego, palnik, butla gazu osłonowego.

Metodą MIG spawa się materiały, które w stanie ciekłym nie mogą mieć kontaktu z gazami utleniającymi (CO2 i O2), tj.: miedź, nikiel, aluminium, magnez i stopy tych metali. Również wysokostopowa stal nierdzewna (popularna nierdzewka) spawana jest często w osłonie czystego argonu, choć w przypadku tego materiału zaleca się również stosowanie mieszanek Ar+O2.

Metodą MAG powszechnie spawa się wszelkie gatunki stali, poczynając od stali niskostopowej, a kończąc na wysokostopowych stalach nierdzewnych.

Metoda MIG/MAG jest jedną z wydajniejszych łukowych metod spawania, a jakość i estetyka uzyskanych połączeń znacznie przewyższają jakość i estetykę połączeń uzyskanych elektrodą otuloną. Dla porównania orientacyjna wydajność stapiania elektrod otulonych wynosi ok. 2-4 kg/h. W przypadku spawania MIG/MAG wydajność ta w szczególnych przypadkach może dochodzić nawet do 30 kg/h i więcej.

Materiały dodatkowe do spawania (spoiwa) mają postać drutu elektrodowego litego lub proszkowego o średnicy od 0,5 do 4,0 mm, przy czym najczęściej stosowane są druty o średnicy 1,0 i 1,2 mm. Druty do spawania stali niestopowej pokryte są warstewką miedzi zabezpieczającej powierzchnię drutu przed korozją oraz poprawiającą styk pomiędzy końcówka prądową a drutem elektrodowym.

Zasadniczą wadą metody MIG/MAG jest wrażliwość osłony gazowej na podmuchy wiatru zdmuchujące osłonę i prowadzące do silnego utlenienia metalu spoiny i pojawienia się licznych porowatości. Niebezpieczeństwo to trzeba zawsze brać pod uwagę, gdy prace spawalnicze odbywają się na otwartych przestrzeniach.

Spawanie TIG W przypadku spawania metodą TIG połączenie o fizycznej ciągłości uzyskuje się dzięki nadtopieniu krawędzi materiału podstawowego za pomocą ciepła łuku elektrycznego jarzącego się pomiędzy nietopliwą elektrodą wolframową a materiałem podstawowym. Proces spawania odbywa się wyłączenie w osłonie gazu neutralnego (Ar, He, Ar+He) i prowadzony jest z dodatkiem lub bez dodatku spoiwa. Schemat spawania metodą TIG przedstawiono na rys. 2.

W skład stanowiska do spawania metodą TIG wchodzi źródło prądu stałego lub przemiennego, palnik, butla gazu osłonowego.rys. 1. Schemat spawania metoda TIG

rys. 1. Schemat spawania metoda GMAPodczas spawania metodą TIG nietopliwą elektrodę wolframową podłącza się do biegunowości ujemnej prądu stałego lub do prądu przemiennego. Prąd stały stosuje się do spawania stali, miedzi, niklu oraz jej stopów i wówczas stosuje się elektrody domieszkowane tlenkami, najczęściej tlenkiem toru (czerwony kolor końcówki elektrody). Natomiast prąd przemienny stosuje się wyłącznie do spawania aluminium i jego stopów oraz stopów innych metali zawierających jako składnik stopowy aluminium. Wówczas stosuje się elektrodę z czystego wolframu (zielony kolor końcówki elektrody). Średnicę elektrody dobiera się w zależności od stosowanego prądu spawania. Aby zajarzyć łuk elektryczny w metodzie TIG, końcówkę elektrody należy chwilowo zewrzeć z materiałem spawanym i natychmiast ją cofnąć. Obecnie większość urządzeń wyposażona jest w jonizator wysokiej częstotliwości umożliwiający zajarzenie łuku bez zwarcia elektrody z materiałem podstawowym. Należy pamiętać, że podczas spawania niedopuszczalne jest zetknięcie rozgrzanej elektrody wolframowej zarówno z jeziorkiem ciekłego metalu, jak i materiałem dodatkowym, który może być podawany ręcznie.

Elektrody wolframowe, w zależności od prądu spawania, powinny być odpowiednio przygotowane, tzn. zaostrzone. Elektrody do spawania prądem stałym ostrzy się na kształt stożka delikatnie ściętego z kątem rozwarcia 15-100°. Elektrody do spawania prądem przemiennym mogą być jedynie nieznacznie zaostrzone, a końcówka elektrody podczas spawania delikatnie się nadtapia, tworząc kuliste zakończenie. Elektrody ostrzy się, szlifując je w taki sposób, aby rysy od ostrzenia przebiegały wzdłuż elektrody.

Spoiwo w postaci drutu w metodzie TIG wprowadzane jest ręczenie lub w specyficznych zastosowaniach w sposób zmechanizowany. Spawacz musi bardzo umiejętnie wprowadzać spoiwo, tak aby nie zwarł końcówki spoiwa z elektrodą wolframową. Ponadto musi pamiętać o tym, że stapiana końcówka drutu musi być chroniona przed gazami atmosferycznymi, a więc nie może być wyprowadzana poza osłonę gazową.

Metoda TIG uznawana jest za „najczystszą” spośród łukowych metod spawania. Choć wydajność metody jest niewielka, a jakość i estetyka połączenia w znacznej mierze zależy od umiejętności manualnych i percepcji spawacza, to metoda ta wydaje się być niezastąpiona w wykonywaniu wielu odpowiedzialnych połączeń elementów z bardzo zaawansowanych materiałów, jak i przy produkcji elementów, od których wymagana jest wysoka estetyka spoin, np. poręcze ze stali nierdzewnej, elementy instalacji ze stali nierdzewnej lub aluminium itd. Dla porównania na rys. 3 przedstawiono wygląd lica spoiny aluminiowej wykonanej metodą MIG i TIG.

dr inż. Maciej Różański

Rys. 1. Schemat spawania metodą GMA. 1 – podajnik drutu elektrodowego, 2 – doprowadzenie gazu osłonowego, 3 – końcówka prądowa, 4 – dysza gazowa, 5 – łuk spawalniczy, 6 – krople ciekłego metalu, 7 – przewód prądowy, 8 – uchwyt spawalniczy, 9 – jeziorko spawalnicze, 10 – napoina, 11 – napawany element.

Rys.2. Schemat spawania metodą TIG. 1 – elektroda wolframowa, 2 – łuk spawalniczy, 3 – jeziorko spawalnicze, 4 – materiał dodatkowy, 5 – mocowanie i regulacja położenia elektrody wolframowej, 6 – uchwyt spawalniczy GTA, 7 – doprowadzenie gazu osłonowego, 8 – doprowadzenie prądu, 9 – łuska prądowa, 10 – kanały gazowe, 11 – dysza gazowa, 12 – napoina, 13 – napawany element.

Fot. Wygląd lica spoiny aluminiowej wykonanej metodą MIG (a) i TIG (b).

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij