Spawanie polega na miejscowym rozgrzaniu metalu do stanu topnienia. Spawanie odbywa się z dodawaniem lub bez dodawania spoiwa

rodzaje spawania: gazowe, elektryczne, łukiem krytym, żużlowe, w osłonie argonu, w osłonie dwutlenku węgla, plazmowe, elektronowe i inne.

Połączenia spawane polegają na łączeniu elementów wykonanych z takich samych lub podobnych materiałów za pomocą miejscowego nadtopienia. Nadtopione miejsca łączonych części wraz z materiałem dodatkowym tworzą tzw.spoinę.

Spawanie gazowe polega na nadtopieniu elementów łączonych w obrębie spoiny za pomocą palnika gazowego, do którego płomienia wprowadza się materiał dodatkowy w postaci drutu spawalniczego. Najczęściej stosowanym gazem palnym jest acetylen C₂H₂. spawanie gazowe jest droższe od elektrycznego. Źródła energii: Płomień gazowy, Łuk elektryczny, Strumień plazmy

Gazy spawalnicze - Acetylen, wodór, propan i butan (mieszanina) oraz gaz ziemny.

metody spawania gazowego:

a) Spawanie metodą w lewo polega na prowadzeniu palnika od strony prawej do lewej

b) Spawanie metodą w prawo stosuje się przeważnie do grubszych materiałów (ponad 3mm) wymagających ukosowania brzegów

c) Metodę spawania w górę stosujemy do wszystkich grubości materiału,

Cechą charakterystyczną spawania gazowego jest szeroka strefa wpływu ciepła (SWC).

Skutki oddziaływania dużej ilości ciepła:
•negatywny - pofałdowanie przy spawaniu cienkich blach;

•pozytywny - niska skłonność do utwardzania i tworzenia pęknięć w związku z wolnym stygnięciem.

zastosowaia spawania gazowego: naprawy zbiorników po materiałach łatwopalnych, rurociągów oraz elementów mosiężnych i żeliwnych (przeważnie metodą „na gorąco").

żłobienie polega na nagrzaniu materiału do odpowiednio wysokiej temperatury i wypaleniu metalu po otwarciu strumienia tlenu tnącego

Spawanie elektryczne polega na wytworzeniu łuku elektrycznego w miejscu tworzenia spoiny przy uzyciu druta spawalniczego tzw elektrody

 Dobór prądu spawania J_sp = k ⋅ d_el , J_sp - natężenie prądu spawania [A]; d_el - średnica elektrody [mm]; k - współczynnik zależny od średnicy elektrody;

Prostowniki spawalnicze przekształcają prąd przemienny na wyprostowany o odpowiednio ukształtowanej charakterystyce zewnętrznej i o wymaganym zakresie prądu spawania.

Przetwornice spawalnicze są to zespoły dwumaszynowe, składające się z silnika napędowego i prądnicy spawalniczej.

ELEKTRODY: tOPLIWE (Otulone, nieotulone) NIETOPLIWE Wolframowe, węglowe

POZYCJE SPAWALNICZE – położenie elektrody względem spoiny w przestrzeni: Podolna, Naścienna, Okopowa , Naboczna, Pionowa, pułapowa

BUDOWA ZŁĄCZA SPAWANEGO

1. Strefa metalu rodzimego – jest częścią materiału spawanego, która pod wpływem spawania nie uległa zmianom chemicznym ani takiemu nagrzaniu, które by wywołało zmiany w budowie krystalicznej materiału.

2. Strefa wpływu ciepła – zwana inaczej strefą przejściową, jest to ta część materiału, która nie ulega zmianom chemicznym, ale została nagrzana do tak wysokiej temperatury, że nastąpiła zmiana struktury materiału.

3. Strefa wtopienia – jest to stosunkowo wąska strefa materiału rodzimego, który uległ podczas spawania przetopieniu, w wyniku czego nastąpiło częściowe wymieszanie się materiału spoiwa z materiałem rodzimym.

4. Strefa spoiny – część złącza, która powstała głównie z materiału spoiwa, który przeszedł w czasie spawania w stan płynny, a następnie zakrzepł w spoinie.

Spoiny: czołowa (jedno i dwustronna), krawedziowa, pachwinowa (płaska, wklęsła), grzbietowa, otworowa

Połączenia spawane: stykowe, zakładkowe, przykłądkowe, wpustowe

Pękania:

-Pękanie na gorąco,

-Pękanie na zimno,

-Pękanie lamenarne - Objawia się w postaci charakterystycznego tarasowego rozwarstwienia w materiale rodzimym łączonych części, usytuowanego najczęściej w SWC.

-Pękanie kruche

-Pękanie zmęczeniowe jest spowodowane obciążeniem konstrukcji naprężeniami zmieniającymi się w czasie.

TIG/WIG -jest stosowana nietopliwa elektroda wolframowa. Elektroda, łuk i obszar przyległy do jeziorka ciekłego metalu są chronione przed atmosferą przez obojętny gaz osłonowy. Za pomocą metody TIG uzyskuje się niezwykle czyste, wysokiej jakości złącza. Ponieważ w procesie nie powstaje żużel Charakterystyka metody Obecnie spawanie TIG jest jednym z podstawowych procesów wytwarzania konstrukcji, zwłaszcza ze stali wysokostopowych, stali specjalnych, stopów niklu, aluminium, magnezu, tytanu i innych. Spawać można w szerokim zakresie grubości złączy, od dziesiętnych części mm do nawet kilkuset mm. Spawanie TIG prowadzone może być prądem stałym lub przemiennym.

Urządzenia do spawania TIG

• Prostowniki tyrystorowe lub inwersyjne,

• Transformatory spawalnicze,

SPAWANIE W OSŁONIE GAZU: OBOJĘTNEGO ( MIG - METAL INERT GAS ) I AKTYWNEGO (MAG - METAL ACTIVE GAS )W metodzie MIG/MAG łuk elektryczny jarzy się między metalową elektrodą, mającą postać ciągłego drutu, a spawanym materiałem. Łuk i jeziorko ciekłego metalu są chronione strumieniem gazu obojętnego lub aktywnego. Metoda nadaje się do spawania większości materiałów; są oferowane druty elektrodowe odpowiednie dla różnych metali. Metoda MIG/MAG jest metodą uniwersalną pozwalającą uzyskiwać stopiwo z bardzo dużą szybkością i we wszystkich pozycjach

Spawanie plazmowe

• Metoda spawania plazmowego (PAW — Plasma Arc Welding) jest bardzo podobna do metody TIG. W zasadzie stanowi jej rozszerzenie, mające na celu zwiększenie wydajności procesu.

• W procesie spawania plazmowego są wykorzystywane dwa osobne strumienie gazu: gaz plazmowy, który przepływa otaczając elektrodę wolframową i który tworzy słup łuku plazmowego, oraz gaz osłonowy, który chroni jeziorko ciekłego metalu.

• . Jako gazu plazmowego najczęściej stosuje się argon. Jego wydatek jest niewystarczający do skutecznej ochrony spoiny, toteż dodatkowo doprowadza się gaz osłonowy i często jest nim również argon.

• Spawanie plazmowe z tzw. „oczkiem” (natężenie prądu spawania przekracza 100 A), w którym łuk plazmowy przenika przez całą grubość spawanego materiału. Odmiana ta jest szeroko stosowana, gdy trzeba uzyskać złącza wysokiej jakości, w przemyśle lotniczym (także w konstrukcjach kosmicznych), przetwórczym, chemicznym i petrochemicznym.

• Spawanie plazmowe prowadzi się najczęściej bez dodawania spoiwa. Polega na uzyskaniu trwałego połączeniu poprzez nadtopienie łączonych brzegów. Wymaga to dobrego dopasowania łączonych brzegów.

Spawanie łukiem krytym

• Podczas spawania łukiem krytym (SAW — Submerged Arc Welding) łuk elektryczny jarzy się między spawanym materiałem a końcem topliwej elektrody i jest niewidoczny, gdyż jest pokryty warstwą granulowanego topnika (stąd nazwa metody). Część topnika ulega stopieniu tworząc ochronną warstwę żużla pokrywającą spoinę. Pozostały topnik jest zbierany do ponownego użytku.

• Proces spawania łukiem krytym jest zasadniczo realizowany za pomocą w pełni zautomatyzowanego sprzętu, aczkolwiek są dostępne ręcznie prowadzone uchwyty. W celu zwiększenia wydajności może zostać zastosowane rozwiązanie z kilkoma elektrodami. Metoda ta, dzięki bardzo dużej szybkości stapiania, szczególnie dobrze nadaje się do wykonywania długich prostoliniowych złączy w pozycji podolnej.

Spawanie elektrożużlowe

• W pierwszej fazie procesu spawania elektrożużlowego (ESW — Electroslag Welding) jest zajarzany łuk elektryczny między elektrodą i spawanym materiałem. Topnik przykrywający obszar złącza zaczyna się topić i powstaje jeziorko płynnego żużla, którego głębokość się powiększa. Gdy temperatura żużla wzrośnie i tym samym zwiększy się jego przewodność elektryczna, łuk zgaśnie, a prąd elektryczny będzie przepływał przez płynny żużel. Ponieważ płynny żużel psiada pewną rezystancję, w wyniku przepływu prądu powstaje energia cieplna niezbędna do prowadzenia procesu spawania.

• Spawanie to stosowane jest do przedmiotów o dużych grubościach, w szczególności do łączenia grubych blach, wałów o dużych średnicach.

• Słabą stroną tej metody jest to, że używane w niej duże ilości energii przyczyniają się do powolnego stygnięcia złącza, w wyniku czego w strefie wpływu ciepła występuje duży rozrost ziarna.

Spawanie elektrogazowe (EGW ) łuk spawalniczy jarzący się w osłonie gazów ochronnych.

Metoda spawania drutami rdzeniowymi (FCAW) Elektrodą jest rurka otaczająca rdzeń z topnika. W procesie wytwarzania takiej elektrody najpierw nadaje się płaskiej metalowej taśmie kształt „U”. Następnie są do niej wprowadzane dodatki stopowe i topnik, po czym taśma jest zamykana za pomocą rolek formujących, które nadają jej postać rurki.

Zgrzewanie to sposób łączenia metali polegający na tym, że części metalowe w miejscu łączenia doprowadza się przez nagrzewanie do stanu plastycznego (ciastowatego) lub do nadtopienia powierzchni łączonych przekrojów (zgrzewanie iskrowe) i następnie łączy się je z zastosowaniem odpowiedniej siły, np. przez kucie, prasowanie lub zgniatanie, bez używania metalu dodatkowego, tj. spoiwa. Zależnie od źródła ciepła, które służy do nagrzania części łączonych do stanu plastycznego lub do nadtopienia powierzchni łączonych, rodzaje zgrzewania :

-Zgrzewanie - metale są łączone bez stosowania materiałów dodatkowych. Przez obszar, w którym ma powstać złącze, jest przepuszczany prąd elektryczny, doprowadzany za pomocą wywierających nacisk elektrod, dzieli się na: punktowe, garbowe, liniowe, doczołowe oporowe, doczołowe iskrowe, doczołowe iskrowe

Spajanie tarciowe z przemieszaniem to metoda, w której występuje pełna penetracja w stanie stałym. Metoda ta może być używana do spajania materiałów metalowych bez osiągania punktu topnienia.

Zalety połączeń zgrzewanych:

1. Duża wydajność związana z możliwością automatyzacji procesu
2. Duża wytrzymałość mechaniczna połączenia
3. Możliwość łączenia różnych metali.

Wady połączeń zgrzewanych:
1. Stosunkowo wysoki koszt procesu zgrzewania
2. Niemożliwość łączenia materiałów nieodpornych na nacisk powierzchniowy.

Połączenie lutowane polega na złączeniu części metalowych za pomocą stopionego łatwo topliwego metalu zwanego lutem, który wprowadza się w szczelinę między łączone części. Lut następnie krzepnie i łączy części. Przy lutowaniu nie występuje nadtapianie łączonych części.

Połączenie klejone polega na złączeniu części za pomocą ciekłej substancji zwanej klejem, która twardnieje i łączy obie części.