Spawanie – metody

Spawanie kojarzy się nam głównie z metodami łączenia materiałów w wysokich temperaturach z użyciem gazów czy prądu, takimi jak spawanie gazowe czy spawanie z użyciem łuku elektrycznego. Istnieją jednak inne metody spajania, które wchodzą w skład zagadnienia jakim jest spawalnictwo. Należą do nich techniki: 

  • zgrzewanie elektryczne oporowe 
  • zgrzewanie tarciowe 
  • lutowanie 
  • klejenie 

ZGRZEWANIE ELEKTRYCZNE 

W metodzie tej dochodzi do miejscowego połączenia materiałów w wyniku docisku z towarzyszącym nagrzaniem lub stopieniem ich, ciepłem przepływającego przez nie prądu elektrycznego oporowego stosując zależność Joule’a – Lenza. Do połączeń nie potrzebujemy materiałów trzecich jako spoiwa. Metodę tą stosuje się najczęściej w przypadkach łączenia blach, kształtowników lub części w projektach o określonej konstrukcji. Istotny wpływ na jakość połączenia zgrzewanego ma ilość ciepła jak i siła docisku z uwzględnieniem oporności zgrzewanych elementów, oporności stykowej między nimi oraz materiałem, a elektrodą zgrzewarki. Decydują one o ilości potrzebnego ciepła, zakresie użytego natężenia prądu i długości przeprowadzanej czynności zgrzewania w konkretnym procesie. W zgrzewaniu elektrycznym najszerzej stosowanymi metodami są: 

  • punktowa 
  • liniowa 
  • doczołowa 
  • garbowa 

Dobór odpowiedniej metody zależy od zastosowanych rozwiązań konstrukcyjnych. Zgrzewanie oporowe znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle dzięki szerokiej gamie materiałów, które mogą być łączone tą metodą. Należą do nich metale żelazne i nieżelazne, stale węglowe, stopowe i wysokostopowe, aluminium, nikiel, miedź, tytan i ich stopy. Łączy się również tą metodą blachy stalowe z powłokami cynku, aluminium czy kadmu. 

ZGRZEWANIE TARCIOWE 

W metodzie tej dochodzi do spajania elementów dzięki temperaturze uzyskanej w wyniku tarcia ich powierzchni względem siebie. W procesie tym jeden z elementów jest unieruchomiony, a drugiemu nadaje się ruch obrotowy względem ich wspólnej osi z jednoczesnym wykorzystaniem siły docisku.  W technice tej wykorzystane jest zjawisko pełzania i dyfundowania cząstek w miejscu łączenia materiałów w stanie stałym. W wykonywanej czynności uzyskujemy energię, która zamieniana jest w ciepło potrzebne do nagrzania powierzchni łączonych metali do temperatury bliskiej topnieniu danego materiału. Temperaturę regulujemy energią uzyskaną dzięki sile docisku w/g zależności: większa siła docisku = większy uzysk energii = wyższa temperatura. Po uzyskaniu odpowiedniej plastyczności w wyniku tarcia obiekty łączone zostają unieruchomione, a następnie poddane sile docisku, w większości przypadków większej od siły docisku użytej w procesie rozgrzewania powierzchni stykowych. Metoda zgrzewania tarciowego pojawiła się stosunkowo niedawno, bo w drugiej połowie ubiegłego wieku to dziś jest bardzo szeroko stosowana w przemyśle metalowym na skalę masową w szczególności w produkcjach wysokonakładowych takich jak np.: narzędzia, części samochodowe czy felgi aluminiowe. Technologia ta cały czas jest badana i udoskonalana, dzięki czemu znajduje nowe, co raz szersze zastosowania. 

LUTOWANIE 

To proces odmienny od spawania polegający na łączeniu elementów bez ich nadtapiania. Stopieniu poddajemy tylko spoiwo. Materiał użyty do spajania musi cechować niższa temperatura topnienia od temperatury topnienia poddanych lutowaniu elementów. Najczęściej używanym materiałem łączącym w procesie lutowania jest topnik i lut. Ważnym i charakterystycznym w tej technice jest odstęp pomiędzy elementami lutowanymi zwany szczeliną lutowniczą wraz jej właściwościami kapilarnymi. Czyli zdolnością do wypełnienia szczeliny przez ciekły lut, ściśle związaną z ciśnieniem wewnętrznym szczeliny, a ciśnieniem otoczenia. Szerokość szczeliny spawalniczej ma największy wpływ na kapilarność oprócz gęstości i lepkości lutu oraz napięcia powierzchniowego. Jeśli w procesie łączenia mamy do czynienia z odstępem niekapilarnym lub ukosowaniem elementów spajanych to czynność taka nazywana jest lutospawaniem. Lutowanie dzielimy na dwie metody ze względu na temperatury stosowane w tym procesie. Lutowanie miękkie, gdzie czynność połączenia odbywa się w temperaturze nie przekraczającej 450 °C i lutowanie twarde, gdzie proces ten przebiega w temperaturach przekraczających 450 °C. Lutowanie to jedna z najpopularniejszych i najstarszych technik łączenia materiałów znana już 5 tys. lat p.n.e. W archeologii mamy wiele przykładów artefaktów w postaci ozdób czy biżuterii wytwarzanych z metali szlachetnych z zastosowaniem tej technologii. Dzisiaj obok spawania lutowanie jest najpowszechniej stosowaną metodą łączenia. Stosujemy ją w przypadku metali jak i niemetali, takich jak ceramika, szkło, grafit i wiele innych i to nie tylko w połączeniach jednorodnych, ale również w łączeniu materiałów strukturalnie różnych. 

KLEJENIE 

Jest procesem łączenia materiałów jednoimiennych i różnoimiennych z użyciem substancji niemetalicznej jako spoiwa w postaci kleju. Dobór właściwego kleju jest szczególnie ważnym czynnikiem technologicznym, ponieważ decyduje o funkcjonalności złącza, z uwagi na niebagatelny wpływ na wytrzymałość mechaniczną połączenia, odporność na wysokie temperatury, sprężystość złącza i jego trwałość w niekorzystnych warunkach środowiskowych. W celu uzyskania właściwego połączenia uwzględnić musimy rodzaj łączonych materiałów w danym procesie technologicznym z uwzględnieniem rodzaju konstrukcji i jej przeznaczenia oraz wpływ warunków eksploatacyjnych na pracę złącza. Pierwszą czynnością w klejeniu jest odpowiednie przygotowanie elementów łączonych co ma wpływ na jakość i charakterystykę połączenia. Ważnym elementem w procesie klejenia jest sposób nanoszenia kleju bez względu na to czy jest on wykonywany ręcznie czy mechanicznie. Ważnym jest odpowiednia grubość warstwy nakładanego kleju i jego równomierne rozłożenie na powierzchniach łączonych. Sposób nanoszenia kleju dobieramy na podstawie jego właściwości takich jak, lepkość, konsystencja i czas użycia. W zależności od rodzaju kleju i zastosowania nanosimy go na jedną lub obie powierzchnie łączone punktowo, liniowo, ściegowo lub powierzchniowo. Ostatnim elementem w procesie klejenia jest utwardzenie. Zależy on od rodzaju użytego kleju i może on następować w wyniku procesu fizycznego lub reakcji chemicznej z użyciem ciepła czy promieniowania ultrafioletowego. W utwardzaniu ważnym jest: czas, temperatura, docisk i unieruchomienie elementów łączonych. 

Zarobki spawacza w Polsce i za granicą.