Tablica 12.1. Porównanie cech najczęściej stosowanych metod spawania łukowego stali.

Możliwości i zakres stosowania metod spawania

Spawanie elektrodą otuloną	Spawanie MIG/MAG	Spawanie drutem proszkowym	Spawnie TIG	Spawanie pod topnikiem
Bardzo łatwe w stosowaniu do różnych gatunków stali, rodzajów i wymiarów konstrukcji oraz we wszystkich pozycjach spawania. Można spawać na zewnątrz pomieszczeń, nawet przy lekkim wietrze. Łatwy dostęp do miejsca spawania (spoiny). Bardzo dogodne instalowanie i transport urządzeń. Można spawać materiał o grubości powyżej 1mm. Nie ma ograniczenia maksymalnej grubości lecz inne metody (135, 114, 12) są bardziej ekonomiczne. Ukosowanie złącza doczołowego wymagane powyżej grubo-ści ok. 3,5 mm.	W przypadku spawania łukiem zwarciowym i impulsowym może być stosowane we wszystkich pozycjach. Osłona gazowa może być zdmuchiwana przez wiatr i przeciągi, co powoduje porowatość spoiny. Można spawać stal o grubości powyżej 0,4 mm. Powyżej 4 mm wymagane jest ukosowanie brzegów złącza. Nie ma ograniczenia maksymalnej grubości, lecz metody 114 i 12 są bardziej ekonomiczne. Proces można zmecha-nizować; nadaje się do stanowisk zrobotyzowa-nych. Spawanie MIG stosuje się do stali wysoko­stopowych, a MAG do pozostalych.	Można spawać we wszys-tkich pozycjach. Stosuje się te same urządzenia jak do spawania MIG/MAG. W wersji samoosłonowej (bez gazu osłonowego) sprzęt jest łatwiej przenośny i proces może być stosowany nawet przy niewielkich podmuchach wiatru. Minimalna grubość blachy spawanej ok. 1 mm. Powyżej 6 mm należy ukosować brzegi. Nie ma ograniczenia maksymalnej grubości elementów spawanych. Proces można mechanizować, podobnie jak metody MIG/MAG. Spawa się stale niestopowe i wysoko stopowe.	Można spawać we wszyst- kich pozycjach. Ograniczone stosowanie na zewnątrz pomieszczeń z powodu zdmuchiwania osłony gazowej. Można spawać bardzo cienkie (pow. 0,15 mm), materiały we wszystkich pozycjach, lecz od ok. 3,5 należy ukosować brzegi. Nie ma w zasadzie ograniczenia maksymalnej grubości, lecz inne metody są bardziej ekonomiczne. Procesy można zmechanizować. Na ogół spawa się stale wysoko stopowe, ale również nisko- stopowe, np. w energetyce, do warstw graniowych.	Ograniczone do pozycji podolnej (PA), nabocznej (PB) i bardzo rzadko do naściennej (PC). W wersji półautomatycznej (rzadko stosowanej) sprzęt jest łatwiej przenośny niż w najczęściej stosowanej wersji zmechanizowanej. Najmniejsza grubość spa-wanych materiałów ok. 2 mm. Wymaga ukosowania brzegów pow. grubości ok. 10 mm, zależnie od techniki spawania (jedno lub dwustronnie, na podkładce itp.). Zalecane do spawania elementów grubych, długich, prostoliniowych lub walcowych. Spawa się głównie stale niestopowe i niskostopowe

Tabl. 12.1 (cd)

Wydajność i koszty procesu
Spawanie elektrodą otuloną	Spawanie MIG/MAG	Spawanie drutem proszkowym	Spawanie TIG	Spawanie pod topnikiem
Wydajność stapiania ( do 9 kg/h) jest mała i niski jest uzysk (ok. 70%). Niska jest też prędkość spawania (ok. m/min.), Sprawność energetyczna procesu (stosunek ilości ciepła wykorzystanej na tworzenie spoiny do ilości ciepła pobranej z sieci) wynosi ok. 70%. Przerwy na wymianę elektrod zmniejszają efektywność czasową spawania. Koszt urządzeń (spawarka, przewody, uchwyt do elektrod) jest niski. Należy usuwać żużel z poprzednich ściegów, niezależnie od rodzaju elektrody otulonej. Koszt materiałów dodatkowych (elektrod otulonych) jest najwyższy spośród wszystkich metod.	Wydajność stapiania jest wyższa niż przy spawaniu elektrodą otuloną (do 16kg/h). Uzysk (ok. 90-95%) jest również wyższy. Prędkość spawania jest średnia, ok. 0,4÷1,0 m/min. Koszt urządzenia i części zamiennych jest ok. 2 razy wyższy niż do spawania elektrodami. Koszt materiałów dodatkowych (drut + gaz) nieco niższy od kosztu elektrod. Łączne koszty stosowania tych metod są niższe o ok. 20 ÷30% od kosztów spawania elektrodami otulonymi. Czyszczenie spoiny z tlenów po spawaniu praktycznie ni jest konieczne, natomiast usuwanie odprysków może być istotne przy niewłaściwych parametrach spawania.	Wydajność stapiania (do 18kg/h) jest wyższa niż przy spawaniu metodami MIG/MAG, a uzysk (80÷90%) jest niższy. Prędkość spawania porównywalna z metodą MIG/MAG. Sprawność energetyczna procesu jest taka sama jak metod MIG/MAG i wynosi ok. 75÷80%. Koszt urządzeń i części zamiennych (tych samych jak do metod MIG/MAG) jest umiarkowany. Powstające w niewielkich ilościach żużel i odpryski należy jednak usuwać. Koszt drutu proszkowego jest znaczny w porównaniu z drutem litym, bo ok. 2÷3 razy wyższy, porównywalny z kosztem elektrod otulonych.	Wydajność stapiania jest niska (ok. 4÷5kg/h) lecz bardzo wysoki uzysk (99%). Sprawność cieplna procesu nie przekracza 60%. Prędkość spawania TIG jest mała podczas spawania ręcznego i może być zwiększona przy spawaniu zmechanizowanym. Znacznie wyższe wskaźniki uzyskuje się w spawaniu plazmowym. Koszt urządzeń i części zamiennych jest umiarkowany. Czyszczenie spoiny po spawaniu nie jest konieczne. Koszt materiałów dodatkowych (drut + gaz) jest porównywalny z kosztem w przypadku MIG/MAG.	Wydajność stapiania jest bardzo wysoka (do 40kg/h w przypadku spawania wieloelektrodowego), co jest dużą zaletą tej metody. Uzysk(bez uwzględnienia topnika) dochodzi do 99%. Sprawność cieplna procesu wynosi 85÷95%. Prędkość spawania jest również wysoka (do ok. 1,5 m/min.) Koszt urządzeń (automat, źródło) jest wyższy niż do spawania MIG/MAG. Koszt procesu odniesiony do wydajności stapiania jest niski. W kosztach należy uwzględnić topnik, którego zużycie w kilogramach jest porównywalne z zużyciem drutu. Korzystne efekty ekonomiczne uzyskuje się przy spawaniu grubych blach i długich elementów.

Tabl. 12.1 (cd)

Właściwości spoiny i złącza
Spawanie elektrodą otuloną	Spawanie MIG/MAG	Spawanie. drutem proszkowym	Spawanie TIG	Spawanie pod topnikiem
Własności mechaniczne i plastyczne spoin są b. dobre. Jakość spoiny zależy w dużym stopniu od umiejętności spawacza. Istotnymi, lecz rzadkimi, wadami są braki przetopu, przyklejenia, zażużlenia i porowatość, jeśli elektrody są wilgotne. Wodór związany w otulinie przechodzi do spoiny i SWC i może być przyczyną pęknięć zimnych (wodorowych). Tylko elektrody z otuliną zasadową właściwie wysuszoną zawierają bezpieczną ilość wodoru. Stosunkowo małe pola przekroju ściegów powodują samoczynną obróbkę cieplną ściegów poprzednich, co podnosi plastyczność i udarność spoin wielowarstwowych.	Jakość spoin jest dobra, wytrzymałość równa, a plastyczność nieznacznie ustępująca spoinom wykonywanym elektrodami otulonymi. Problemem mogą być przyklejenia i porowatość. Metody te sa bardziej wrażliwe gdy powierzchnie materiału sa pokryte rdzą i zendrą niż metody, w których występuje otulina lub topnik. Na ogół gorszy jest kształt (wypukłe lico) spoiny niż w innych metodach. Są to metody niskowodorowe, nie powodujące wprowadzenia wodoru do złącza, pod warunkiem zapewnienia czystości materiału spawanego i spoiwa.	Spoiny pod względem wytrzymałości dorównują spoinom wykonywanym elektrodami otulonymi. Udarność i plastyczność (wydłużenie) są również bardzo wysokie lecz zależą od charakteru rdzenia (rutylowy, zasadowy), podobnie jak w przypadku otulin elektrod. Problem nawodorowania spoiny i SWC jest metalurgicznie taki sam jak podczas spawania elektrodami otulonymi, lecz jego nasilenie jest mniejsze. Pękanie zimne wywoływane wodorem występuje znacznie rzadziej. Wadami typowymi bywają zażużlenia, a przyklejenia występują rzadziej niż przy spawaniu metodami MIG/MAG..	Jakość spoin jest wysoka, zależna głównie od cech spoiwa, ponieważ proces jest nieczynny chemicznie ze względu na stosowanie gazów obojętnych (Ar, He). Nie występuje wypalanie składników stopowych. Spawanie stali nie odgazowanych powoduje porowatość. Wymaga się dokładnego czyszczenia elementów przed spawaniem Procesy te nie wprowadzają wodoru do spoiny, więc zjawisko pękania zimnego występuje rzadko. Kształt spoiny jest poprawny, lico gładkie, na ogół nie wymagające czyszczenia.	Czystość spoin jest wysoka dzięki dużej objętości jeziorka metalu, a więc długiemu czasowi na reakcje metalurgiczne. Grube ściegi powodują jednak strukturę dendrytyczną spoiny, skłonną do pęknięć gorących i o dość niskiej udarności. Spawanie wielowarstwowe znacznie poprawia udarność. Występuje duże przemieszczanie materiału dodatkowego z rodzimym. Wysoka energia liniowa może powodować rozległą SWC, przez co własności materiału podstawowego mogą być pogorszone, szczególnie w przypadku stali drobnoziarnistych obrabianych cieplnie. Topnik, zwłaszcza wilgotny, może być źródłem wodoru.

Tabl. 12.1 (cd)

Uwagi ogólne o procesie
Spawanie elektrodą otuloną	Spawanie MIG/MAG	Spawanie drutem proszkowym	Spawanie TIG	Spawanie pod topnikiem
Metoda bardzo uniwersalna, prosta, lecz mało wydajna. Nadaje się do stosowania w pracach jednostkowych, w naprawach i jest najlepsza w warunkach montażowych. Jest mało ekonomiczna w pracach seryjnych (nie zalecana) i do spawania elementów grubych. Nie nadaje się do zmechanizowania. Zaletą jest duży wybór elektrod, praktycznie do wszystkich gatunków stali. Jest trudna do dobrego opanowania w krótkim okresie czasu i bez odpowiedniego szkolenia.	Metoda dość uniwersalna i wydajna. Znalazła szerokie zastosowanie w spawaniu stali niestopowych i niskostopowych , nawet o wysokiej wytrzymałości, i z powodzeniem wypiera spawanie elektrodami otulonymi. Wysoką jakość spoin uzyskuje się dzięki stosowaniu mieszanek osłonowych, zamiast początkowo stosowanemu CO2. Bardzo nadaje się do zmechanizowania. Proces jest czysty (bezwodorowy) o względnie dużej wydajności. Istnieje duży wyrobów dobrych drutów i mieszanek gazowych. Łatwa do opanowania przez spawacza.	Metoda dość uniwersalna. Stanowi połączenie pozytywnych cech spawania elektrodami otulonymi i MAG. Spawanie drutami samoosłonowymi nie powinno być stosowane w pomieszczeniach zamkniętych ze względu na szkodliwe składniki w dymach. Można spawać we wszystkich pozycjach. Nadaje się do automatyzowania. Dostępnych jest coraz więcej drutów o charakterze zasadowym, o niskim poziomie wodoru. Sprzęt jak w metodzie MAG przy spawaniu drutami litymi, lecz druty proszkowe są 2-3 razy droższe od litych.	Metoda najczęściej stosowana do spawania stali wysoko stopowych, stopów aluminium i innych metali aktywnych chemicznie. Bardzo dobre własności spoin możliwych do wykonania we wszystkich pozycjach. Niska wydajność ogranicza ją do blach cienkich. Możliwe jest jej zmechanizowanie głównie w produkcji seryjnej wyrobów. Stosuje się ją do wykonywania warstwy graniowej gdy wymaga się wysokiej jej jakości . Metoda łatwa do manualnego opanowania.	Charakteryzuje się wysoką wydajnością, głębokim wtopieniem w materiał spawany. Ze względu na korzyści ekonomiczne nadaje się do łączenie elementów grubych, długich, prostych lub spoin obwodowych. Dosyć ciężkie głowice automatów i ograniczenia ze względu na pozycje spawania nie pozwalają na jej szerokie stosowanie. Wymaga się - jak w każdym procesie zautomatyzowanym - dokładnego przygotowania (zestawienia) elementów do spawania.

---