Budowa ramy – spawanie:

Wybór i praktyczne podstawy poszczególnych metod spawania:

Następnym, po gięciu rur, zagadnieniem znajdującym się wysoko na liście rzeczy interesujących każdego chcącego tworzyć motocyklowe ramy i pokrewne części jest spawanie. To ma sens, ponieważ powyginane części ramy trzeba przecież pospawać.

Pierwszym zagadnieniem jest to, jaki proces spawania zastosować? Artykuł ten ograniczony jest do materiałów i ich grubości stosowanych przy budowie customowych motocykli. Metale używane w motocyklach mogą znacznie różnić się grubością. Grubość arkusza określanego mianem „blachy cienkiej” jest grubością mniejszą niż ¼ cala. Oznaczenie 16 Gauge określa blachę cienką o grubości 1/16 cala (im wyższe liczby na początku oznaczenia tym cieńsza blacha, tak więc 18 gauge jest cieńsza niż 16 gauge). Arkusz blachy o grubości ¼ cala i większej określa się jako „płytę”.

Urządzenia do spawania gazowego z palnikiem acetylenowo-tlenowym są często używane do konstrukcji lotniczych ram z rur ze stali chromowo-molibdenowej. Właściwa mieszanina paliwa i tlenu tworzy neutralny płomień, który chroni spaw przed utlenianiem. Płomień nagrzewa metal, aż do momentu utworzenia jeziorka spawalniczego i pałeczka do spawania (spoiwo) jest ręcznie przesuwany w kałuży roztopionego metalu tworząc spaw. Podczas pracy są używane ciemne okulary ochronne, tak więc jeziorko spawalnicze może być widziane tylko w jasnym świetle płomienia palnika. Pozostałe korzyści wyposażenia do spawania tlenowego to zdolność nagrzewania metalu do gięcia lub przyłączenia palnika tnącego do cięcia stali.

Ważne! Ram ze stali chromowo-molibdenowej nie można lakierować proszkowo, ponieważ wygrzewanie lakieru proszkowego wpływa negatywnie na własności wytrzymałościowe tej stali.

Do małego warsztatu i przydomowego warsztatu, procesy spawania łukowego są zazwyczaj najlepszym wyborem metod spawania. Spawanie łukowe zawiera: spawanie łukowe elektryczne, MIG i TIG. Zamiast wdawać się w wielką dyskusję na temat jak spawać lub jak każdy proces działa, po prostu najlepiej dowiedzieć się, co jest najlepsze do wykonania tej czynności. Należy uwzględnić, że potrzebna będzie spawarka zdolna do wytworzenia co najmniej 100-140 amperów mocy do spoiny pachwinowej w rurze o grubości ścianki 1/8 cala (niższy amperaż również będzie używany, lecz ten jest dobrą wartością na początek). Nie dotyczy to rzeczy takich, jak mocowanie silnika, płytki tylnej osi i główka ramy, które są o wiele grubsze i będą potrzebować więcej mocy. Właściwe dopasowanie połączenia i wielokrotne ściegi spoin będą dopuszczać mniejszą spawarkę do wykonywania cięższej pracy (z umiarem oczywiście). „Cykl roboczy” jest ważnym czynnikiem, ponieważ jest to ilość czasu, przez który można spawać w 10-cio minutowym okresie, zanim spawarka będzie potrzebowała przerwy na ostygnięcie. Jeśli używana spawarka ma 50-cio procentowy cykl roboczy przy 120-stu amperach, to można spawać przez 5 minut i wtedy przestać na 5 minut, żeby spawarka ostygła. Przy 200-stu amperach ta sama spawarka może mieć 20-procentowy cykl roboczy pozwalający na 2 minuty spawania i 8 minut stygnięcia.

Spawanie łukowe elektryczne (elektrodą otuloną) jest procesem o niskim koszcie w porównaniu do spawania MIG i TIG. Spawanie elektryczne przy praktycznej budowie motocykla jest ograniczone do spawania stali. Spawanie elektryczne jest szybsze niż TIG, lecz wolniejsze niż MIG. Trochę umiejętności wymaga utrzymanie kąta elektrody podczas spawania oraz odpowiedniego odstępu, kiedy elektroda jest zużywana na spaw. Spawanie elektryczne dobrze się sprawdza na mniej czystym i gładkim metalu, ale robi trochę dymu i rozprysków podczas pracy, lecz działa dobrze pod gołym niebem, bez obawy o negatywny wpływ na osłonę gazową. Spawarka elektryczna z 225-ma amperami mocy wyjściowej jest dobra do małego warsztatu i jest zdolna łączyć grube metale do grubszych płyt i kształtowników. Spawarka elektryczna nie jest dobra do łączenia cienkich blach. Co prawda są małe elektrody do cienkich blach, ale rezultaty nie są zazwyczaj dobre. Spawanie elektryczne tworzy pokrycie żużlowe na spawie, które musi być spiłowane (jest to łatwe na płaskich powierzchniach, ale naprawdę uciążliwe w narożach i różnych zakamarkach). Pozostają także do wyczyszczenia rozpryski, które zazwyczaj muszą być usuwane dłutem, skrobakiem lub szlifierką.

Zdj.1. Tradycyjna metoda spawania dla domowych majsterkowiczów, czyli elektryczne spawanie łukowe, które jednak wymaga praktyki, by zajarzyć łuk i trzymać poprawnie elektrodę.

Spawanie elektrodą po pierwsze zaczyna się od wybrania właściwej elektrody. Elektroda jest zasadniczo prętem okrytym z topnikiem. Typ i grubość metalu oraz pozycja kawałka spawanego określa typ elektrody i ilość potrzebnego ciepła (amperażu).

Naturalnie grubsze metale wymagają większego amperażu. Elektrody spawalnicze zawierają ze sobą diagramy selekcji elektrod w zależności od potrzeb do określonych prac spawalniczych, dostarczają je również producenci spawarek łukowych. Należy potem dobrać właściwy amperaż dla wybranej elektrody i spawanego kawałka. Pokrętłami ustawia się amperaż i pozostałe parametry, zakłada maskę, by chronić oczy i pociera metal, by zajarzyć łuk, a następnie podnosi elektrodę, by powstrzymać ją od przyklejania, a to wymaga pewnej praktyki i umiejętności. Zajarzanie łuku jest zbliżone do zapalania zapałki - drapie się końcówką elektrody o spawaną powierzchnię i szybko ją podnosi do wymaganego odstępu 1/8 cala. Ten odstęp musi być utrzymywany konsekwentnie podczas procesu spawania. Jeśli stanie się on zbyt mały elektroda będzie trzymała się spawanej powierzchni. Jeśli odstęp stanie się zbyt duży nastąpi przerwanie łuku. Utrzymując właściwą odległość, równocześnie trzeba też utrzymać stałe tempo przesuwania elektrody wzdłuż złącza, by utworzyć właściwy ścieg. Zbyt szybko i złącze będzie słabe. Zbyt wolno i ścieg spoiny jest nadlany z większą ilością żużlu. To wymaga praktyki i najlepszej jest ćwiczyć najpierw na odpadowych kawałkach.

Zdj.2. Łukowe spawanie elektryczne elektrodą wymaga trochę więcej umiejętności. Łuk jest inicjowany przez drapanie elektrodą o powierzchnię metalu, która następnie jest natychmiast podnoszona i utrzymywana 1/8 cala nad powierzchnią spawanego metalu.

Spawanie MIG jest droższym procesem. Ta sama maszyna może spawać stal i aluminium przez zmianę drutu i gazu ochronnego. Drut z topliwym rdzeniem eliminuje potrzebę użycia gazu ochronnego i działa podobnie do spawania elektrycznego (elektrodą otuloną), ponieważ nie jest wrażliwy na powiewy wiatru lub mniej czysty i gładki metal oraz także tworzy dym i rozpryski. Używając mieszanki dwutlenku węgla i argonu zmniejsza się wydzielanie dymu, rozprysków oraz pomaga polepszyć przenikanie spoiny, gdy osłania on lity rdzeń elektrody (drutu). Sam argon jest używany przy spawaniu aluminium. Przechodzenie pomiędzy różnymi grubościami metali i aluminium może wymagać różnych rozmiarów i typów drutu, rolek, końcówek stykowych, wkładek uchwytu spawalniczego i mieszanek gazów. Do budowy ramy motocykla potrzebne będzie urządzenie z co najmniej 210-ma amperami na wyjściu. Mniejsze spawarki MIG w przydomowych warsztatach po prostu nie mają wystarczającej mocy do zespawania nawet cieńszej rury na motocyklową ramę. Taki MIG jest dobry do pracy z cienkimi blachami, zwłaszcza do wykonywania szybkich spawów punktowych. Proste punktowanie drutem i naciskanie „cyngla” pozwala tworzyć szybkie spoiny punktowe. Jednakże ma tendencję do wykonywania pewnych nadmiarowych spawów nagromadzonych MIG-iem na arkuszu blachy, przysparzając dużo dodatkowej pracy wykańczającej. MIG także wytwarza nieco rozprysków, które wymagają pilnika lub szlifierki do ich usunięcia. Topliwy rdzeń w drucie założonym w MIG-u (i bez gazu osłaniającego) powoduje tworzenie żużlu podobnego do małych pręcików, które muszą być usunięte. Gaz osłaniający + lity drut MIG-a tworzą ładne, czyste spawy, które wymagają odrobinę pracy wykańczającej (poza usuwaniem rozprysków).

Zdj.3. Uchwyt (pistolet) spawarki oraz prawidłowo wykonany spaw metodą MIG.

Spawanie z doprowadzeniem drutu (MIG) jest naprawdę całkiem proste. Właściwe trzymanie pistoletu jest ważne. Pistolet może być trzymany dwiema podstawowymi metodami, zależnie od typu spawu, który będzie kładziony. Ponieważ końcówka spawalnicza jest zaprojektowana wraz z końcówką stykową schowaną we wnęce na końcu dyszy wylotowej i dysza jest elektrycznie oddzielona od reszty pistoletu, można właściwie oprzeć dyszę na spawanym kawałku i przesuwać ją dalej. To jest bardzo pomocne dla początkujących. Pistolet należy ustawić we właściwej pozycji na połączeniu, które będzie spawane, opuścić maskę albo trzymać ją w ręku i pociągnąć cyngiel, aby zainicjować łuk. W sekundzie albo dwóch zauważalna będzie tworząca się kałuża spawu i podstawa ściegu spoiny. Można pchać lub pociągnąć pistolet przesuwając go wzdłuż łączenia spawu. Podczas spawania aluminium najlepiej pchnąć pistolet, ponieważ to tworzy czystszy wygląd. Pistolet należy poruszać równomiernie i z właściwą szybkością, by utworzyć solidny spaw bez grudek albo niejednolitego ściegu. Ta część wymaga pewnej praktyki, ale jest to nadal łatwiejsze niż spawanie elektryczne elektrodą otuloną.

Zdj.4. Kąt ustawienia końcówki pistoletu z drutem w metodzie MIG.

Zdj.5. Zakładanie szpuli drutu (po lewej) i ustawianie amperażu oraz prędkości podawania drutu (po prawej).

Spawanie TIG jest droższym procesem i zazwyczaj najdroższym, ponieważ zasilacze energią są skomplikowane i jest tam mnóstwo dodatkowych rzeczy wymaganych do rozpoczęcia spawania. Spawanie TIG jest wolniejsze niż spawanie elektryczne (elektrodą otuloną) lub MIG. W metodzie TIG powstaje jedynie odrobina (lub wcale) dymu i rozprysków. Spawy są bardzo czyste i zasadniczo nie wymagają prac wykańczających, ale zawsze należy je delikatnie przetrzeć drobnym papierem ściernym i szmatką z rozpuszczalnikiem (po wystygnięciu oczywiście). Przenikanie nie jest mocną stroną spawania TIG i właściwe przygotowanie połączenia przed spawaniem jest bardzo ważne. Do większości metali jako gaz osłaniający używany jest czysty argon. Z czystym argonem, spawanie może być stosowane do większości odmian stali, do aluminium, miedzi, mosiądzu i kilku innych metali, które będą wymagać niewiele więcej niż tylko zmiany ustawień maszyny i doboru drutów wypełniających do spawania. Ponieważ TIG korzysta z gazu osłaniającego, powiewy wiatru lub wentylator mogą spowodować wydzielenia z gazem osłaniającym, które zniszczą spaw. Spawanie elektryczne i MIG są dobrze wykonywane przy utrzymaniu długości łuku albo drutu, kąta elektrody lub drutu i szybkości ich przesuwu. TIG także wymaga tych 3 elementów plus doprowadzenie drutu do spawania jedną ręką i kontrolowanie początku łuku oraz amperażu przy pomocy stopy (lub montowanym na uchwycie elektrody „cynglem” sterującym). Te dodatkowe elementy czynią spawanie TIG trochę trudniejszym do opanowania niż spawanie elektryczne lub MIG.

Zdj.6. Prawidłowo wykonany spaw metodą TIG.

Spawanie cienkich ścianek rur (około 1/8 cala = 3,2 mm) na motocyklowa ramę jest prawdopodobnie najlepsze do wykonania TIG-iem. Proces jest wolny i bardzo kontrolowany. Przy właściwym zastosowaniu, pozostałe procesy spawania łukowego również będą spawać ten rozmiar materiału, ale będą wymagać specjalnej uwagi, aby wykonać dobre spawy oraz będą mieć nieco większe wytrącenia osadów na ściegu spoiny. Spawarka powinna zostać dobrana na podstawie jej możliwości, a nie kosztu. Amperaż i cykl roboczy są dwoma głównymi czynnikami do rozpatrzenia.

Ogólne wskazówki spawalnicze pozwalające osiągnąć wytrzymałość ramy fabrycznej:

Przedstawione poniżej wskazówki będą przydatne zarówno przy budowie customowej ramy od podstaw, jak również przy wykonywaniu pewnych zmian konstrukcyjnych w gotowej ramie, takich jak np.: zmiana pochylenia główki ramy lub montaż wsporników mocujących zespół hamulca tarczowego. Ważne jest, żeby metody używane przy takich pracach zapewniły lub zachowały oryginalną wytrzymałość i integralność konstrukcji ramy.

W przypadku modyfikacji ram fabrycznych dość często daleko idące zmiany niebezpiecznie osłabiają konstrukcję, gdy nie są wykonywane wg odpowiednich procedur, natomiast dobrze przeprowadzone zmiany nie mają wpływu na wytrzymałość, a w wielu przypadkach mogą nawet wzmocnić konstrukcję. Poniżej przedstawione są dobre spawalnicze i inżynierskie sposoby, które mogą być wykorzystane podczas zmian w ramie motocykla bez jej osłabiania. Nie będą tu przedstawione wszystkie aspekty spawania, tylko te przydatne podczas budowy i modyfikacji ram motocyklowych. Informacje, które są tu zawarte zostały oparte na doświadczeniu niezliczonych osób oraz wiadomościach, które zostały zgromadzone w tomach technicznych książek i czasopism.

1) Wybór metalu:

Łączenie różnych odmian jednego metalu (np. stali) stwarza wyjątkowe problemy i nigdy rezultaty spawania nie są tak zadowalające, jak w przypadku łączenia podobnych odmian. Ramy większości motocykli są zbudowane ze stali niskowęglowej, czasami nazywaną „miękką stalą”. Węgiel zawarty jest zazwyczaj poniżej 0,3 %, co oznacza, że stal ta jest całkiem łatwo spawalna i posiada jeszcze dobrą wytrzymałość. Najlepiej zawsze używać stali niskowęglowej dodając dodatkowe elementy (np. wsporniki) do ram.

W pewnych przypadkach można natknąć się na ramę ze stali chromowo-molibdenowej. Większość tych ram została zbudowana do celów wyścigowych lub customowych, i lepiej pozostawić ją w oryginalnym stanie. Mimo, że stal chromowo-molibdenowa może być pomyślnie spawana, to nie jest w zasięgu możliwości i zdolności przeciętnego budowniczego chopperów (lub producenta akcesoriów), aby wykonać to dobrze. Dla zachowania konstrukcyjnej integralności po spawaniu, stal chromowo-molibdenowa powinna być wyżarzana odprężająco, co musi być wykonane w kontrolowanych warunkach, przy użyciu specjalnego sprzętu, zazwyczaj znajdującego się tylko w zakładach obróbki cieplnej. Tylko chwilowe przejście palnika spawalniczego nad wykańczanym spawem nie stworzy efektu wyżarzania.

W przypadku braku pewności co do rodzaju stali w ramie, lub rodzaju stali posiadanej w warsztacie, wystarczy przeprowadzić prosty test, który wskaże co to jest za stal. Test jest określany mianem „testu iskry”.

Test powinien być przeprowadzony na szybkoobrotowej szlifierce, trzymając wspomniany kawałek stali tak, żeby iskry były wydzielane poziomo. Zaciemnione tło dostarczy najbardziej dokładne wyniki. Kolor, kształt i średnia długość iskier powinna być zanotowana, ponieważ te czynniki są charakterystyczne dla każdego gatunku stali i dostarczą wskazówek potrzebnych do określenia, który rodzaj jest testowany. Poniższy rysunek przedstawia trzy porównania iskier, które odpowiadają trzem głównym gatunkom stali.

Zdj.7. Wyniki „testu iskry” trzech gatunków stali.

Opis rysunku:

Stal niskowęglowa:

- białe iskry;

- średnia długość strumienia iskier = 178 cm;

- objętość strumienia umiarkowanie duża;

- promienie krótsze niż z obrobionego żelaza, z rozwidleniami i dodatkami;

- rozwidlenia stają się liczniejsze i odpryski występują jako żużel rosnącej objętości.

Stal wysokowęglowa:

- białe iskry;

- średnia długość strumienia iskier = 140 cm;

- objętość strumienia duża;

- mała liczebność i zanikające rozgałęzienia.

Stal stopowa:

- na początku strumienia iskry słomiano żółte, a dalej białe;

- długość strumienia iskier zmieniająca się wraz z rodzajem i ilością składników stopowych;

- promienie mogą kończyć się w rozwidlenia, odpryski albo strzałki, często z przerwą między promieniem a strzałką;

- mało rozgałęzień (lub wcale).

2) Przygotowanie powierzchni:

Jest niezwykle ważne, aby wszystkie powierzchnie metalu, które będą łączone były wolne od rdzy, zanieczyszczeń, zgorzeliny hutniczej, oleju i lakieru. Jeżeli powierzchnie nie zostaną właściwie oczyszczone, spaw może być porowaty i kruchy. Należy usunąć warstwę utlenioną i zanieczyszczenia przy pomocy szczotki drucianej. Usunąć należy także wszystek olej i tłuste ślady, najlepiej za pomocą dobrego środka odtłuszczającego.

Ważne! Rotacyjna szczotka nylonowa usuwa farbę i lakier lepiej niż jakakolwiek szczotka druciana, a dodatkowo nie pozostawia głębokich rys na czyszczonym metalu (zwłaszcza aluminium). Druty rotacyjnej szczotki drucianej szybko się załamują, natomiast szczotka nylonowa jest elastyczna i pod wpływem siły odśrodkowej sama się prostuje przy wirowaniu, więc zachowuje skuteczność długo, aż do całkowitego zdarcia. Inną zaletą szczotki nylonowej jest możliwość dowolnej zmiany kierunku szczotkowania. Przy takiej próbie ze szczotką drucianą może się to skończyć wyrwaniem narzędzia z rąk.

Zdj.8. Pierwszy etap czyszczenia metalu przed spawaniem z rdzy i pozostałości obróbki hutniczej przy pomocy drucianej szczotki, również z obszaru zaciskania klamry masy.

Aluminium wymaga jeszcze więcej przygotowania. Najpierw należy użyć dobrego środka chemicznego do czyszczenia aluminium. Aluminium ma powierzchnię utlenioną anodowo, która musi być przed spawaniem usunięta drucianą szczotką, piaskowaniem lub szlifierką, jak również wszędzie tam, gdzie będzie umieszczona klamra masy.

Jeżeli łączone będą grube kawałki metalu, to powinny one mieć przede wszystkim zukosowane szlifierką krawędzie, np. w rowek typu X do spawania dwustronnego. Kąt skosu powinien w przybliżeniu wynosić 60 stopni w punkcie styku.

Zdj.9. Zukosowane krawędzie do spawania dwustronnego w rowek typu X.

3) Kształtowniki konstrukcyjne (stalowe):

Stal przychodzi w różnorodnych kształtach. Wśród nich są rury w każdym kształcie: okrągłym, kwadratowym, prostokątnym lub owalnym; lity materiał w kształcie okrągłym, kwadratowym, prostokątnym, sześciokątnym lub 8-kątnym; płaskie pręty lub płyty oraz belki takie, jak kątownik, dwuteownik, teownik i ceownik. Rodzaj modyfikacji w gotowej ramie lub różnego rodzaju mocowania i wsporniki (poza oczywistymi rurami) przy budowie od podstaw same narzucają wybór kształtu materiału.

Oryginalnie i ciekawie mogłoby wyglądać zastąpienie niektórych rur w ramie 6-kątnym lub 8-kątnym kształtownikiem, ale żeby zachować fabryczny, wysoki stopień wytrzymałości trzeba by było wykonywać bardzo skomplikowane gięcia i odpowiednio ustawiać te kształtowniki, pomijając fakt, że rura w takich kształtach nie są powszechnie dostępne.

Okrągłe rury są zazwyczaj wybierane przez konstruktorów ram, ponieważ łączą one w sobie małą masę ze sztywnością i są jednakowo wytrzymałe przy naprężeniach działających z jakiegokolwiek kąta. Wytrzymałość rury polega na jej okrągłym kształcie i jest jednakowa bez względu na kąt, co ma również wadę, ponieważ bez względu na kąt, pod którym wywiercimy w niej otwór, zepsuje on konstrukcyjną równowagę i niebezpiecznie osłabi.

Spojrzenie na zdj.10 ujawnia właściwy sposób do wykonania otworu przez rurę. Chcąc umieścić ćwierć calowy (¼-calowy) otwór przez 1-calową rurę bierzesz kawałek rury z ¼-calową lub mniejszą średnicą wewnętrzną. Mierzysz średnicę zewnętrzną i wiercisz otwór przelotowy o tej średnicy w pożądanym miejscu. Następnie ucinasz małą rurę na długość i szlifujesz końce, by dopasować do krzywizny 1-calowej rury.

Zdj.10. Sposób prawidłowego wykonania otworu przelotowego w rurze.

Krawędzie małej rury i wywierconego otworu należy sfazować. Następnie wstawić rurę i zaspawać obie strony. Teraz ćwierć calowy (¼-calowy) otwór może być rozwiercony lub przewiercony na pożądany wymiar. Oczywiście trochę luzu pomiędzy współpracującymi elementami powinno być pozostawione. Warunkiem pomyślnego i bezpiecznego użycia tej metody do wykonania otworu w rurze jest nie przekroczenie przez średnicę zewnętrzną małej rury 1/3 średnicy dużej rury.

Kiedy kawałek stali jest wytwarzany, niezależnie od kształtu, budowa cząsteczkowa tworzy szczególny wzór. Wzór ten zapewnia dużą wytrzymałość dla kawałka stali. Wysoka temperatura może drastycznie zepsuć i zmienić wzór, co może skutkować poważnym osłabieniem struktury. Dlatego wskazane jest, aby każde wymagane wygięcie (zarówno podczas tworzenia części ramy, jak też ewentualnych jej korekt) wykonywać bez nagrzewania mimo, że nie jest to łatwe, lecz będzie skutkować to o wiele wytrzymalszym wygięciem. Również podczas spawania należy uważać, by nadmiernie nie nagrzewać łączonych części.

4) Dopasowywanie kształtów metalu:

Przygotowując kawałek metalu do przyspawania do ramy, zawsze należy poświęcić trochę czasu na przygotowanie właściwego spasowania obu detali. Gruby papier lub cienka tektura czasami okazuje się cennym narzędziem do określenia końcowego kształtu elementu. Płytki węzłowe mogą być ucięte z kawałka tektury od razu na żądany kształt, który następnie przenosi się na metalową płytkę. W przypadku rury tekturę można przed dopasowaniem zwinąć do właściwej średnicy.

Końce dopasowywanych rur zazwyczaj występują w jednym z pięciu podstawowych kształtów. Zdj.11 je przedstawia oraz zastosowanie w określonym połączeniu spawanym dla każdego z nich. W przypadku ukośnych i zygzakowych przecięć należy pamiętać, że dodatkowa rura mniejszej średnicy powinna być umieszczona wewnątrz dwóch łączonych na styk i spawanych elementów.

Zdj.11. Rodzaje przecięć i wzajemne dopasowanie spawanych rur.

Kształt dwóch pierwszych rur jest tak wyprofilowany, aby w prosty sposób stworzyć dobre pasowanie do współpracującej rury. Trzy pozostałe kształty są celowo zrobione w taki sposób, by pozostawić miejsce na długi ścieg spoiny i tym samym mocniejszy spaw. Takie połączenie rozkłada spaw na znacznej długości rury, rozdzielając obciążenie na większej długości. Nigdy lepiej nie łączyć razem na styk dwóch prostopadle uciętych końcówek rury, nawet z wewnętrzną rurką wzmacniającą, chyba, że nie ma innej możliwości.

W przypadku wspornika mocującego krawędź, która będzie spawana do rury zawsze powinna być ukształtowana tak, żeby można było stworzyć trzy spawalne boki, czy to przez zagięcie i dopasowanie boków płaskownika, czy też przez dopasowanie odpowiedniego ceownika (zdj.12). Ponownie najpierw najlepiej wyciąć dopasowany kawałek tektury, a następnie przenieść na metal. Powód tworzenia trzech spawanych boków powinien być oczywisty, ponieważ pojedynczy spaw będzie miał tendencję do pękania pod naprężeniami.

Zdj.12. Błędny i prawidłowy sposób wykonania wspornika na rurze.

W pewnych przypadkach, zwłaszcza takich jak długie wsporniki mocujące, lepiej jest użyć szeregu krótkich (około 1 cala), przerywanych spawów (szwów spawalniczych) niż jednego długiego spawu, szczególnie jeżeli dość ciężki przedmiot ma być do niego przykręcony. Wibracje będą negatywnie działać bardziej na długi, ciągły spaw, w takim położeniu, niż na spaw przerywany (zdj.13).

Zdj.13. Błędny i prawidłowy sposób wspawania długiego wspornika pomiędzy dwiema rurami.

Ostatnie słowa dotyczące kształtowania kawałków do spawania odnosi się zawsze do skosów lub fazek każdej krawędzi, która ma być spawana. To zapewni maksymalne wypełnienie i przeniknięcie spoiny tworząc solidny spaw.

5) Wskazówki spawalnicze:

Niektóre ramy (np.: większość harleyowskich ram) były oryginalnie łączone przez lutowanie twarde piecowe. Nadmiar mosiądzu czasami wypływa na znaczną odległość z obszaru lutowanego, dlatego przy modyfikacjach fabrycznej ramy cały obszar przylegający do spoiny powinien być gruntownie oczyszczony ze wszystkich zanieczyszczeń, takich jak lakier i stare spoiwo także. Każde z tych zanieczyszczeń, które będzie dopuszczone do wejścia spawu sprawi duże kłopoty.

Rury mogą być pomyślnie spawane na styk w każdy z dwóch poniższych sposobów. Jeśli zostanie użyte złącze spawane na styk z prostopadle uciętymi końcówkami, to połączenie może ulec uszkodzeniu pod obciążeniami zginającymi. Dlatego połączenie takie jest wzmacniane przez teleskopowe złożenie jeszcze jednej rury, nad każdą z łączonych rur lub wewnątrz połączenia. W pierwszej metodzie (zdj.14) dwa łączone końce mogą być ucięte prostopadle, podczas gdy wzmacniająca rura jest kształtowana na „rybi ogon” oraz zakończenie „motylkowe” w każdym końcu. Średnica wewnętrzna wzmacniającej rury powinna być prawie identyczna jak średnica zewnętrzna rur łączonych stykowo, tak by powstało między nimi pasowanie suwliwe (nieco luźniejsze niż między sworzniem a tłokiem silnika). Otwory są wiercone w rurze wzmacniającej w celu ułatwienia wykonania „rozetkowych” spawów. Rozetowe spawy są spoinami otworowymi i są całkiem skuteczne w tego typu zastosowaniach.

Zdj.14. Pierwszy ze sposobów łączenia rur na styk z zewnętrzną rurą wzmacniającą.

Druga metoda jest podobna, z wyjątkiem tego, że wzmacniająca rura jest składana teleskopowo wewnątrz łączonych stykowo rur (zdj.15). Średnica zewnętrzna rury wzmacniającej powinna być prawie taka sama, jak średnica wewnętrzna łączonych na styk rur, tak by powstało między nimi pasowanie suwliwe. Końce rury wzmacniającej mogą być ucięte prostopadle, ale końce rur łączonych na styk powinny być ucięte skośnie lub zygzakowo. Otwory są wiercone w łączonych na styk rurach w celu łatwiejszego położenia rozetowych spawów.

Zdj.15. Drugi ze sposobów łączenia rur na styk z wewnętrzną rurą wzmacniającą.

6) Kolejność spawania:

Spawanie może powodować znaczne zwichrowania konstrukcji. Do udowodnienia tego faktu wystarczy przygotować mały przyrząd testowy.

Zdj.16. Prosty test pokazujący wichrowanie metalowego kształtownika pod wpływem ciepła.

To jest bardzo interesujące doświadczenie i jedno z tych, które warto wypróbować. Zgodnie ze zdj.16 należy zacząć od zamocowania ciężkiego kawałka metalu (np.: 1-calowego sześciokątnego pręta) w imadle, tak żeby trzy stopy długości (3 ft = ok. 91 cm) tego kształtownika wystawały poza imadło. Następnie należy zacisnąć wskaźnik z podziałką tarczową do stołu warsztatowego, tak żeby palec spoczywał na wierzchołkowej części kawałka metalu, na jego zewnętrznym końcu. Teraz wystarczy zapalić zapałkę i przesunąć ją powoli pod metalem w odległości około trzech cali od imadła. Można zauważyć, że pomimo niedużego ciepła od zapałki i krótkiego kontaktu zarejestrowane zostało przemieszczenie mniej więcej o tysięczną część. Następnie należy trzymać zapałkę w tym samym miejscu. Zdumiewająca może być wielkość przemieszczenia ciężkiego pręta (około 1/16 cala w kilka sekund). Warto zauważyć, że pręt wypacza się z dala od źródła ciepła. Teraz wystarczy wyobrazić sobie jak ciężko jest kontrolować odkształcenia spawalnicze, gdzie ilość wydzielanego ciepła i czas działania są o wiele większe.

Zdj.17. Typowe sekwencje poprawnego spawania rur.

Odkształcenia cieplne mogą być kontrolowane, jednakże przy użyciu właściwej sekwencji (kolejności) spawania. Zdj.17 pokazuje typowe sekwencje spawania rur. Naturalną tendencją jest zaczynanie w jednym punkcie i kontynuacja dookoła rury, dopóki punkt startowy nie zostanie osiągnięty. Sekwencje przedstawione powyżej będą ograniczać do minimum odkształcenia konstrukcji i powinny być stosowane.

Najpierw spawamy punktowo części w trzech miejscach co 120 stopni. Następnie uzupełniamy spaw w czterech wyznaczonych odcinkach, przestrzegając kierunku spawania pokazanego na powyższych ilustracjach.

7) Pozostałe istotne wskazówki:

Jeżeli po raz pierwszy uczysz się spawania, dobrym pomysłem jest, by najpierw poćwiczyć możliwie długo na odpadowych kawałkach metalu. Wypróbuj różne ustawienia termiczne, grubości metalu rodzimego oraz pozycje spawania dla każdego typu i rozmiaru drutu, którego będziesz używał. Upewnij się, że przeczytałeś ze zrozumieniem instrukcję obsługi. Wtedy wyreguluj spawarkę i postępuj wg instrukcji producenta w strojeniu szybkości podawania drutu (MIG) i ustawień termicznych.

Klamrę masy należy podłączyć do spawanego kawałka możliwie jak najbliżej obszaru, który będzie spawany. Jeżeli zamierzasz spawać coś na kompletnym motocyklu, nie rób tego dopóki nie odłączysz kabla od akumulatora, który jest połączony masą do ramy lub nadwozia, ponieważ można uszkodzić układy elektroniczne, jeśli klamrę masy podłączysz bezpośrednio.

Całkiem często zachodzi konieczność wykonania więcej niż jednego ściegu, by wypełnić obszar przygotowanego złącza, jak również po to, aby utworzyć odpowiednio mocne złącze. Używając spawarki elektrycznej (elektrodowej) lub spawarki MIG i drutu z topliwym rdzeniem oraz bez osłony gazowej, należy skruszyć i wyszczotkować żużel z każdego ściegu po jego ostygnięciu, zanim zrobi się kolejne przejście elektrody lub drutu. Żużel musi też zostać usunięty po położeniu całej spoiny.

Oczywiście jest o wiele więcej rodzajów połączeń, typów spoin, rowków pod spawy, które są nieco odmienne dla każdej z metod spawania, ale przedstawianie ich wszystkich tutaj mijałoby się z celem tego artykułu, ponieważ wszystko to można znaleźć w każdym podręczniku spawalnictwa.

Opracowanie i tłumaczenie: Jarek „Brodacz” Drzymkowski