Dobór elektrod, gazów ochronnych i przygotowanie do spawania łukowego

Elektrody nietopliwe (TIG)

Elektrody nietopliwe do spawania TIG są podstawowym elementem obwodu spawania i od ich cech eksploatacyjnych zależy w dużym stopniu jakość spawania oraz ekonomiczność procesu. Cechy te to łatwość zajarzenia łuku i stabilność jarzenia się łuku, trwałość oraz szybkość zużycia elektrody. Elektrody nietopliwe wytwarzane są z czystego wolframu lub ze stopów wolframu.

Pośród elektrod nietopliwych najbardziej przydatna okazała się elektroda wolframowa o średnicy 0,5 - 8 mm. Trwałość elektrody jest tym wyższa, im czystsza chemicznie jest elektroda. Dodatki takie jak dwutlenek toru (ThO₂) lub dwutlenek ceru. (CeO₂) do elektrody wolframowej wpływają na łatwiejsze zajarzenie tuku oraz jego stabilność. Średnia żywotność takiej elektrody to około 40 godzin.

Typowe elektrody wolframowe są produkowane w następujących średnicach i wariantach wykonania:

• Średnice : 1,0 / 1,6 / 2,0 / 2,4 / 3,0 / 3,2 / 4,0 / 4,8
• Długość elektrody : 175 mm ewentualnie 150 mm , inne wymiary - na zamówienie,
• Wyżarzanie : do wyboru - wyżarzane lub niewyżarzone

Wpływ gazu ochronnego na spawanie metodami : GTAW, PAW, GMAW, FCAW i LBW

Dobór gazów ochronnych ma istotny wpływ na następujące czynniki :

• skuteczność ochrony (kontrolowana atmosfera gazu ochronnego)
• metalurgię, własności mechaniczne (utrata pierwiastków stopowych, przechwytywanie gazów atmosferycznych)
• odporność na korozję (utrata pierwiastków stopowych, przechwytywanie gazów atmosferycznych, utlenianie powierzchni)
• geometrię spoiny ( kształt ściegu i wtopienia)
• wygląd powierzchni (utlenianie, rozpryski)
• stabilizację łuku i jego zajarzanie
• przenoszenie metalu (jeżeli występuje)
• środowisko naturalne (emisja dymów i gazów)

Interakcja pomiędzy procesem spawania oraz gazem ochronnym została wcześniej opisana w sposób bardziej szczegółowy.

Dobór gazów ochronnych

(1) Mieszanek zawierających wodór nie można stosować do spawania stali nierdzewnych ferrytycznych, martenzytycznych i typu duplex.
(2) Do spawania nierdzewnych stali austenitycznych i typu duplex zawierających azot, do gazu ochronnego można dodać azot.

Przygotowanie do spawania łukowego

Typowe rodzaje złączy występujących przy spawaniu łukowym to: złącze doczołowe, złącze zakładkowe, złącze narożne, złącze grzbietowe i złącze teowe. Dobór właściwego złącza do określonego zastosowania będzie zależał przede wszystkim od następujących czynników:

• wymaganych własności mechanicznych złącza,
• gatunku spawanej stali,
• wielkości, kształtu i wyglądu spawanego zespołu,
• kosztu przygotowania i wykonania złącza.

Bez względu na rodzaj złącza, zasadniczą sprawą jest właściwe oczyszczenie łączonego materiału przed jego spawaniem, co pozwoli uzyskać spoiny o estetycznym wyglądzie i dobrych własnościach mechanicznych. W przypadku małych elementów, wystarczające jest zazwyczaj oczyszczenie za pomocą szczotki drucianej lub wełny ze stali nierdzewnej albo rozpuszczalnika chemicznego. W przypadku większych zespołów lub w produkcji fabrycznej bardziej ekonomiczne może być odtłuszczanie parowe lub czyszczenie w zbiorniku. W każdym przypadku, niezbędne jest całkowite usunięcie z łączonych powierzchni wszelkich tlenków, olejów, smarów, brudu oraz innych obcych ciał.

1. GTAW i PAW

Złącze doczołowe o prostopadłych brzegach (spoina I) jest najłatwiejsze do przygotowania i może być wykonane z zastosowaniem spoiwa lub bez niego, w zależności od grubości spawanych elementów. Ustawienie elementów do spawania czołowego powinno zawsze być takie, aby zapewnić pełne (100%) wtopienie. Przy spawaniu materiału cienkiego bez dodatku spoiwa należy zwrócić szczególną uwagę, aby nie wystąpił brak wtopienia i aby nie dopuścić do przepalenia. Tam, gdzie wymagane jest pewne wzmocnienie winno być stosowane złącze grzbietowe z czołową spoiną brzeżną zamiast złącza doczołowego ze spoiną I. Spawanie to stosuje się praktycznie tylko do stosunkowo cienkiego materiału (1,5 mm do 2,0 mm). Złącze zakładkowe ma tę zaletę, że całkowicie eliminuje potrzebę przygotowania brzegów. Jedynym warunkiem wykonania dobrego złącza zakładkowego jest ścisłe przyleganie do siebie blach na całej długości wykonywanego złącza. Złącza narożne są często stosowane w produkcji mis, skrzyń i wszelkiego rodzaju kontenerów. Konieczność stosowania spoiwa dla zapewnienia odpowiedniego nadlewu spoin na wszystkich narożnych złączach zależy od grubości materiału podstawowego. Należy zapewnić dobry styk łączonych elementów wzdłuż całej długości spoiny. Wszystkie złącza teowe wymagają zastosowania spoiwa w celu uzyskania potrzebnego metalu spoiny. Gdy wymagane jest pełne (100%) wtopienie, należy zapewnić natężenie prądu spawania odpowiednie dla grubości materiału podstawowego.

Złącza grzbietowe są stosowane tylko w przypadku blach cienkich i nie wymagają użycia spoiwa. Przygotowanie tych złączy jest proste, lecz nie powinny być stosowane tam, gdzie będą poddane bezpośrednim obciążeniom rozciągającym, ponieważ ten rodzaj połączeń może ulec pęknięciu w grani, przy stosunkowo niewielkich naprężeniach.

2. GMAW

W złączach spawanych metodą GMAW odstęp progowy jak również kąty rowka V mogą być często zmniejszone w stosunku do tych, które są stosowane przy spawaniu metoda SMAW. Umożliwia to zredukowanie ilości metalu spoiny na jednostkę długości do 30% poprzez odpowiednie zaprojektowanie, które wymaga mniej spoiwa. Przy projektowaniu złączy spawanych metodą GMAW o wąskich rowkach, często należy zastosować wysoką gęstość prądu (przenoszenie natryskowe).

3. FCAW

W złączach ze spoinami czołowymi można zmniejszyć odstęp progowy i kąty rowka V, co często umożliwia zaoszczędzenie około 40% spoiwa użytego do wykonania złącza. Optymalny wybór złącza będzie często zależał od łatwości usuwania żużla przy spoinach wielowarstwowych. Przy wykonywaniu spoin pachwinowych można stosować mniejsze ich wymiary dla zapewnienia tej samej wytrzymałości. Głębokie wtopienie, jakie uzyskuje się przy spawaniu drutem proszkowym daje taką samą wytrzymałość jak spoina pachwinowa o większej grubości wykonana metodą SMAW elektrodą o niewielkiej zdolności wtopienia. Druty proszkowe (FCAW) w porównaniu z elektrodami do spawania metodą SMAW często dają znaczne oszczędności kosztowe wynikające z: wyższego współczynnika stapiania, węższych rowków i czasami z wykonania dwóch ściegów przed przerwą na usunięcie żużla.

4. SAW

Otwarcia rowka są mniejsze w porównaniu do tych, jakie są wymagane dla innych metod spawania łukowego. Ściegi spoin są grubsze niż przy spawaniu elektrodami metodą SMAW. Dla układu bez uprzedniego wykonania ściegu w grani, często pożądane jest zastosowanie poduszki topnikowej utrzymywanej w miejscu przez miedzianą podkładkę chłodzącą lub przez podkładkę ceramiczną. We wszystkich metodach nie jest wymagane ukosowanie brzegów przy grubości elementów spawanych do 3 mm, ale grubszy materiał podstawowy winien być zukosowany dla utworzenia rowka w kształcie "V", "U" lub "J".

Zawartość:

• Ogólna informacja o stalach nierdzewnych
• Metody spawania stali nierdzewnych cz. I
• Metody spawania stali nierdzewnych cz. II
• Dobór gazów i przygotowanie do spawania łukowego
• Obróbka wykończeniowa złączy