Stalnierdzewna.com - Największa w Polsce strona informacyjna o stali nierdzewnej

Jeśli ciepło wytwarzane jest w łuku elektrycznym powstałym pomiędzy elektrodą a łączonymi częściami, to mamy do czynienia ze spawaniem łukowym.

Łuk taki jest wyładowaniem elektrycznym w gazie.
Zwykle podczas spawania łączone metale tworzą anodę i połączone są dodatnim biegunem zasilania. Katodą źródłem elektronów, jest elektroda spawarki.

Energia łuku jest generowana przepływem strumienia elektronów o dużej gęstości pomiędzy katodą a anodą, a temperatura gazu w łuku może osiągnąć nawet 20000 °C, choć zwykle wynosi 5000 - 6000 °C. Uchwyt elektrody podczas ręcznego spawania łukowego jest połączony z ujemnym biegunem agregatu spawalniczego, a materiał spawany z biegunem dodatnim.
Do zasilania może służyć zarówno prąd stały jak i zmienny.

Typową elektrodę stanowi rdzeń zbudowany z drutu do spawania, pokrytego warstwą topnika. Jej długość zwykle waha się od 35 do 45 cm.

Po włączeniu agregatu spawalniczego należy elektrodę ze spawanym elementem, wskutek czego w obwodzie zacznie płynąć prąd elektryczny o dużym natężeniu. Następnie delikatnie oddzielamy od siebie elektrody i w efekcie pomiędzy nimi pojawi się łuk elektryczny, który roztopi zarówno metal łączonych elementów, jak i końcówkę elektrody. Cząsteczki topnika i spoiwa metalowego wędrują w łuku, osiadając na sprawnych elementach.

Sprzęt służący do ręcznego spawania łukowego łatwo można przenosić i jest stosunkowo niedrogi, ale elektroda szybko się zużywa i często podczas spawania konieczna jest jej wymiana.

Wykorzystywane elektrody:

• 1. Topliwe
  - Wolframowe, węglowe
  - Otulone, nieotulone (gołe)
  - Cienko otulone, średniootulone, grubo otulone
  - Kwaśne, zasadowe, rutulowe
  
  • Ciągliwe(drut obwijany z bebna, nieskończona długość), krótkie
  • Specjalne - utleniające, do napawania, do żłobienia
• 2. Nietopliwe

Daje ono spoinę wysokiej jakości i jest wykorzystywane w produkcji wielkoseryjnej.

Zalety:

• Wysoka jakość spoiny
• Bardzo duża wydajność
• Oszczędność topinka
• Brak naświetleń hali

Wady:

• Możliwość spawania tylko w pozycji podolnej

Spawanie w osłonie gazów obojętnych jest znacznie wygodniejsze niż spawanie łukowe.

Zamiast krótkiej elektrody druciano - topnikowej wykorzystuje się elektrodę wykonaną z samego tylko drutu, który jest podawany w sposób ciągły ze szpuli.

Drut przechodzi przez uchwyt skonstruowany w ten sposób, że dookoła niego jest nadmuchiwany obojętny gaz z butli. Gaz ten ma chronić spoinę przed utlenianiem się w atmosferze. Drut, połączony z dodatnim biegunem agregatu, jest tutaj anodą, dlatego podczas wyładowania większość energii jest przenoszona właśnie na drut, powodując jego gwałtowne topnienie i przenoszenie metalu w obszar powstającej spoiny. Mechanizm tego procesu zależy od natężenia prądu w łuku.

Jako gazów osłonowych używa się zarówno gazów szlachetnych (argon, hel oraz mieszanina argonu i helu) jak i dwutlenku węgla.

Używając gazów szlachetnych otrzymujemy lepsze i czystsze wykończenie spawanej powierzchni, są one jednak drogie. Dobre wykończenie można także uzyskać bez stosowani kosztownych mieszanek gazowych, zastępując prostą elektrodę w formie drutu elektrodą w postaci metalowej rurki wypełnionej odpowiednim topnikiem. W zależności od jego składu elektrody takie mogą być stosowane z dwutlenkiem węgla lub bez żądnego gazu ochronnego.

Elektrody wypełnione topnikiem pozwalają na uzyskanie większego tempa osadzania się spoiny przy mniejszym wydatku cieplnym, a co tym idzie przy mniejszym ryzyku odkształcenia spawanych części. Inną zaletą wynikającą ze stosowania takich elektrod jest możliwość pracy w miejscach odsłoniętych bez użycia osłony gazowej.

Spawanie atomowe jest zwane wodorowym, gdyż odbywa się w atmosferze wodoru. Nośnikiem ciepła jest wodór atomowy. Łuk jarzy się między dwiema elektrodami wolframowymi.

H2=H+H+Q
H+H-Q=H2

Tą metodą nie spawamy miedzi nawet odtlenionej. Nie spawamy metali z tlenem

Plazma – silnie zjonizowany gaz.
Gaz zjonizowany – gaz z którego zdmuchnięto część powłoki elektronowej.

Temperatura plazmy jest od kilku do kilkudziesięciu stopni Celsjusza. Do cięcia używa się plazmy 20000 °C, do mikro używa się plazmy 5 – 10000 °C. Plazmę uzyskuje się z argonu lub azotu.

Wykorzystywane jest w przemyśle lotniczym ze względu na wysoką jakość spoin odbywa się w próżni bez dodawania spoiwa nośnikiem energii jest wiązka elektronów.
Spoina ma charakter nożowy z minimalną strefą wpływu ciepła.

W materiałach uderzają elektrony wpływają do środka i są hamowane topi się oddają energię i rozrywają powierzchnię (proces cykliczny).

Charakterystyka

• Urządzenia specjalistyczne bądź specjalne służące np. do wymiany łopatek turbin.
• Metoda zautomatyzowana.

 

Spawanie laserowe

Specjalne spawy można wykonywać za pomocą lasera rubinowego. Laser taki wysyła impulsy czerwonego światła.

Moc szczytowa w impulsie może wynosić nawet dziesiątki megawatów, impulsy są jednak niezmiernie krótkie. Lasery tego typu wykorzystuje się do precyzyjnego spawania miniaturowych elementów. W takich wypadkach całkowita moc urządzenia jest niewielka.

Laser umożliwia także spawanie elementów znajdujących się wewnątrz aparatury próżniowej, promień przechodzi wówczas przez szklaną ściankę komory. Spawanie takie jest stosunkowo proste, gdy laser emituje światło widzialne. W takich zastosowaniach laser rubinowy został prawie całkowicie zastąpiony przez mniejszy i sprawniejszy, bazujący na materiale o nazwie NdYAG (skrót od: neodym, itr, aluminium, granat).

 

Spawanie elektrożużlowe

Polega na tworzeniu złącza w jednym przejściu w pozycji pionowej przez stapianie materiału dodatkowego i brzegów przedmiotów spawanych ciepłem kąpieli żużlowej nagrzewanej oporowo.

Proces rozpoczyna się jak spawanie łukiem krytym przez zajarzenie łuku elektrycznego pod warstwą topnika miedzy elektrodą metalową a płytką dobiegową. Nagrzewana oporowo kąpiel żużlowa osiąga temperaturę 1800 – 2000 °C.
Proces topienia materiału rodzimego oraz drutu elektrodowego odbywa się kosztem ciepła wydzielającego się z wanny żużlowej. Przy spawaniu elektrożużlowym proces topienia elektrody odbywa się na powierzchni czołowej i na powierzchniach bocznych.

Skład chemiczny spoiny zależy od składu chemicznego drutu elektrodowego, materiału spawanego i charakteru reakcji metalurgicznych.

Zaletą procesu spawania elektrożużlowego jest:

• duża wydajność,
• duża ekonomiczność,
• zużywa się ok. 15 – 20% energii mniej niż przy spawaniu łukowym pod topnikiem przy tej samej masie stopionego metalu,
• mała wrażliwość na przygotowanie krawędzi,
• niski koszt materiałów spawalniczych,
• bardzo duża czystość spoin i brak wad w postaci zażużlenia,
• możliwość spawania bez podgrzewania (nawet materiałów trudnospawalnych)

Podstawową wadą spawania elektrożużlowego jest niska plastyczność złącza.