Co to jest spawanie? – Pełny Przewodnik

Co to jest spawanie - pełny przewodnik

Spawanie to proces łączenia topliwych materiałów przez ich miejscowe stapianie i zespalanie za pomocą spoiwa. Jest szeroko stosowane w różnych branżach, od produkcji i spawalnictwa po majsterkowanie w domu.

Spawanie metali, takich jak stal miękka, stal nierdzewna, aluminium, nikiel i żeliwo, jest szczególnie powszechne. Istnieje wiele technik spawania, takich jak spawanie migomatem, spawanie elektrodozaworem, spawanie TIG, spawanie mig/mag i spawanie gazowe.

Każda z tych technik ma swoje własne cechy i zastosowania. W celu jakościowego i bezpiecznego spawania ważne jest także kwalifikowanie technologii spawania oraz odpowiednia dokumentacja.

Podsumowanie

  • Spawanie to proces łączenia topliwych materiałów przez ich miejscowe stapianie i zespalanie za pomocą spoiwa.
  • Spawanie stosuje się głównie do łączenia metali, takich jak stal miękka, stal nierdzewna, aluminium, nikiel i żeliwo.
  • Istnieje wiele technik spawania, takich jak spawanie migomatem, spawanie elektrodozaworem, spawanie TIG, spawanie mig/mag i spawanie gazowe.
  • Kwalifikowanie technologii spawania oraz odpowiednia dokumentacja są istotne dla jakościowego i bezpiecznego spawania.

Co to jest spawanie?

Spawanie jest istotnym procesem związanym z konstrukcją, który jest zwykle wykorzystywany do łączenia materiałów za pomocą ciepła. Jest to technika produkcji, w której dwa komponenty są łączone ze sobą za pomocą ciepła, ciśnienia lub obu.

Części spawane mogą stapiać się ze sobą wyłącznie w wyniku ciepła generowanego przez łuk elektryczny.
Zazwyczaj metal wypełniający jest wtapiany w spoinę spawalniczą za pomocą podajnika drutu przez uchwyt spawalniczy lub za pomocą elektrody spawalniczej podawanej ręcznie. W takim przypadku temperatura topnienia spoiwa musi być zbliżona do temperatury topnienia spawanego materiału.

Przed rozpoczęciem spawania krawędzie elementów spawanych są formowane w odpowiedni rowek spawalniczy. Wypełniacz i krawędzie rowka łączą się ze sobą podczas procesu spawania, tworząc stopione jeziorko spawalnicze.

Spawanie to nic innego, jak wykorzystywanie ciepła w celu złączenia ze sobą materiałów. Spawać można metale, tworzywa sztuczne a nawet i inne materiały.

Spawacz podczas spawania

Fuzja jest możliwa dzięki pozostawieniu ich do ostygnięcia. Niektóre materiały wymagają zastosowania unikalnych procedur i metod. A z drugiej strony niektóre są uważane za „niespawalne”.

Materiał bazowy to element, który ma być sklejony. Wypełniacze lub materiały eksploatacyjne to materiały stosowane do tworzenia połączeń. Materiały te można określić jako podłoża, rury, druty proszkowe, elektrody topliwe w zależności od ich postaci.

Materiały spawalnicze są często wybierane tak, aby miały skład porównywalny z materiałem macierzystym w celu utworzenia jednorodnej spoiny, jednak czasami stosuje się spoiwo o znacznie innym składzie, a co za tym idzie, właściwościach, na przykład podczas spawania kruchego żeliwa. Spoiny te nazywane są niejednorodnymi.

Spawanie nie wiąże się z żadną dodatkową reakcją chemiczną; zamiast tego metal jest podgrzewany i chłodzony. Jeśli tlen wchodzi w interakcję ze stopionym metalem, spoina słabnie. Gazy ochronne są stosowane w celu powstrzymania tlenu i innych zanieczyszczeń przed uszkodzeniem złącza otaczającego jeziorko spawalnicze.

Zalety spawania

  • Proces ten doskonale nadaje się do łączenia ze sobą dwóch materiałów, ponieważ zapewnia trwałą spoinę.
  • Ta technologia jest bardzo opłacalna pod względem materiałów, produkcji i wyposażenia.
  • Metoda jest elastyczna i można ją dostosować. Może być stosowana zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz.
  • Trwałe połączenia spawane uzyskuje się przy użyciu odpowiedniego spoiwa, co gwarantuje wytrzymałość.
  • Wygląd połączeń spawanych jest ładny, gładki i wypolerowany.
  • Jest to jedna z technik o najszybszym tempie produkcji.

Zasady spawania

  1. Do spawania wymagany jest wysoki poziom umiejętności i praktyczna znajomość dziedzin takich jak fizyka, chemia i metalurgia.
  2. Chociaż spawanie jest często wykonywane na metalach, może być również stosowane do łączenia elementów termoplastycznych lub drewnianych.
  3. Połączenia spawane są połączeniami gotowymi.
  4. Materiały, które są ze sobą stopione, są znane jako materiał macierzysty, podczas gdy materiał wypełniający jest tym, co pomaga stworzyć to złącze spawalnicze.
  5. Spawanie to proces łączenia materiałów tego samego rodzaju (takich jak metal i metal lub drewno i drewno) razem za pomocą ciśnienia, ciepła lub obu.
  6. Złącze spawane jest wzmacniane przez dodanie metalu przez spawacza, a złącze jest chronione przed zanieczyszczeniem przez środowisko gazem, takim jak dwutlenek węgla.
  7. W zależności od indywidualnych właściwości fizycznych, mechanicznych i chemicznych różne metale reagują na różne sposoby.
  8. Ciepło może wpływać na plastyczność, plastyczność i wytrzymałość metalu. Używając wystarczającej ilości ciepła, spawanie może wyprostować zdeformowany kawałek metalu.

Oficjalne zasady bezpieczeństwa w spawalnictwie, mogą ulegać zmianom wraz z ustawami, jednak nigdy nie będą się od siebie bardzo różnić. Zachęcamy do stałej nauki oraz poszerzania wiedzy, wraz z wprowadzanymi przez rząd rozporządzeniami.

Mechanizm spawania

Spawanie metali

W przeciwieństwie do lutowania twardego i lutowania, które nie powoduje stopienia metalu nieszlachetnego, spawanie wykorzystuje do tego celu intensywne ciepło. Często wykonywane jest z dodatkiem substancji wypełniającej.

JeziorKo stopionego materiału, które zostało podgrzane do wysokiej temperatury, a następnie schłodzone, tworzy spoinę, która może być mocniejsza niż metal macierzysty. Oprócz lub zamiast ciepła, do tworzenia spoin można zastosować ciśnienie.

Spawanie drewna

Materiały łączy się za pomocą ciepła wytwarzanego przez tarcie podczas spawania drewna. Przed liniowym ruchem tarcia, który generuje ciepło w celu połączenia ze sobą przedmiotów obrabianych, materiały, podaje się dużemu naciskowi.

Ta szybka metoda umożliwia sklejenie drewna w kilka sekund bez użycia kleju lub gwoździ.

Spawanie tworzyw sztucznych

Chociaż nie tak jak w spawaniu rozpuszczalnikowym, spawanie tworzyw sztucznych podobnie wykorzystuje ciepło do łączenia elementów.

Przed zastosowaniem ciepła i nacisku powierzchnie muszą być najpierw przygotowane. Następnie materiały muszą ostygnąć, zanim będzie mogło dojść do stopienia. W zależności od zastosowanej precyzyjnej procedury techniki łączenia tworzyw sztucznych można podzielić na techniki ogrzewania zewnętrznego i wewnętrznego.

Automatyczny proces spawania robotyczny

Rodzaje spawania

Istnieją cztery podstawowe techniki spawania.

  • MIG – spawanie łukowe z metalem w osłonie gazów (GMAW)
  • TIG – spawanie łukiem wolframowym w gazie (GTAW)
  • Drutem rdzeniowym – spawanie łukowe drutem proszkowym (FCAW)
  • Stick — spawanie łukiem metalowym w osłonie (SMAW)

Spawanie łukowe z metalem gazowym (GMAW)

Spawanie łukiem metalowym w osłonie gazów, znane również jako spawanie w osłonie gazów obojętnych (MIG), wykorzystuje uchwyt spawalniczy, przez który przechodzi drut elektrodowy. W rezultacie powstaje łuk elektryczny, który wytwarza ciepło potrzebne do spawania. Dodatkowo wytwarza gaz osłonowy, który zabezpiecza spoinę.

Ta metoda jest prosta i skuteczna i stosuje się ją w przemyśle wytwórczym, motoryzacyjnym, przemysłowym i budowlanym.

Spawanie łukiem wolframowym w gazie (GTAW)

W tej specyficznej formie spawania do wytworzenia łuku używana się nietopliwej elektrody wykonanej z wolframu. Metoda TIG, jeden z najpopularniejszych sposobów spawania, zapewnia spoinę, która jest czysta, gładka i najwyższej jakości. Spawanie łukiem wolframowym w osłonie gazów stosuje się powszechnie w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i artystycznym. Do spawania metodą TIG potrzebna ci będzie najlepsza spawarka tig.

Spawanie łukowe drutem proszkowym (FCAW)

FCAW (Spawanie drutem rdzeniowym) doskonale nadaje się do ogólnych napraw i spawania na zewnątrz, podobnie jak spawanie metodą MIG. Spawanie przemysłowe, produkcja, naprawy rurociągów, budowa statków i produkcja wykorzystują tę technikę. MIG używa okrągłego drutu spawalniczego zawierającego topnik, podczas gdy FCAW używa rurowego drutu spawalniczego. Jeżeli szukasz idealnego sprzętu dla ciebie to przeczytaj nasz ranking spawarek mig w bieżącym roku, aby znaleźć najlepszą spawarkę!

Spawanie łukiem metalowym w osłonie (SMAW)

Spawanie elektrodą otuloną, znane również jako spawanie łukiem metalowym w osłonie (SMAW), wykorzystuje pręty lub elektrody spawalnicze. Substancja wypełniająca i topnik tworzą sztyft (które umożliwiają proces spawania i chronią spoinę). Ten rodzaj spawania jest niedrogi i stosuje się go w budownictwie, przemyśle stoczniowym, naprawach polowych, górnictwie, produkcji i przemyśle lotniczym.

Kwalifikowanie technologii spawania

Kwalifikowanie technologii spawania to istotny proces, który potwierdza zdolność firmy do wykonania spoin w określonym zakresie. Kluczowym dokumentem, który potwierdza kwalifikację, jest Welding Procedure Qualification Record (WPQR).

WPQR zawiera informacje dotyczące przeprowadzonego spawania próbnego oraz wyników badań nieniszczących i niszczących. Istnieje wiele standardów kwalifikacji, takich jak PN-EN ISO 9606, które określają wymagania dotyczące kwalifikacji technologii spawania. Aby uzyskać kwalifikację, niezbędne są również dokumenty, takie jak instrukcja technologiczna spawania (WPS) oraz raporty z badań nieniszczących i niszczących.

WPS jest szczegółowym opisem procesu spawania, który określa parametry spawania, rodzaj spoiwa, gaz osłonowy i inne istotne informacje. Raporty z badań nieniszczących (NDT) i badań niszczących (DT) oceniają jakość spoin i potwierdzają, że spełniają one ustalone wymagania. Wszystkie dokumenty muszą być zgodne z odpowiednimi standardami i normami, aby kwalifikacja była uznawana.

Kwalifikowanie technologii spawania może być skomplikowanym procesem, dlatego warto skorzystać z profesjonalnej pomocy. Firma HMS oferuje wsparcie w kwalifikowaniu technologii spawania, w tym w tworzeniu dokumentów, przeprowadzaniu spawania próbnego i badań oraz współpracy z certyfikującymi jednostkami. Dzięki profesjonalnej pomocy można mieć pewność, że wszystkie aspekty kwalifikacji zostaną uwzględnione i spełnione.

DokumentOpis
Welding Procedure Qualification Record (WPQR)Dokument potwierdzający kwalifikację technologii spawania. Zawiera informacje o spawaniu próbnym i wynikach badań.
Instrukcja technologiczna spawania (WPS)Szczegółowy opis procesu spawania, określający parametry, rodzaj spoiwa, gaz osłonowy i inne istotne informacje.
Raporty z badań nieniszczących (NDT) i badań niszczących (DT)Ocena jakości spoin i potwierdzenie spełnienia wymagań. Wykorzystuje się badania nieniszczące i niszczące.

Wpływ budowy połączenia na rodzaj spoiny

Podczas spawania istotnym czynnikiem, który ma wpływ na rodzaj spoiny, jest budowa połączenia. Określa ona sposób, w jaki dwa elementy są ze sobą połączone oraz kształt spoiny, który powinien zostać wykonany. Istnieje kilka rodzajów budowy połączenia, z których każdy wymaga innej techniki spawania i generuje inny typ spoiny. Poniżej przedstawiamy najpopularniejsze rodzaje budowy połączenia:

Rodzaje spoin spawalniczych Pokazane na rycinie.

Połączenie doczołowe

Połączenie doczołowe polega na łączeniu dwóch elementów bezpośrednio na ich końcach. Spoina w takim przypadku może przybierać różne formy, takie jak spoina rowkowa, pachwinowa czy spoina punktowa. Ten typ połączenia jest stosowany, gdy wymagane jest mocne i trwałe połączenie między elementami.

Połączenie zakładkowe

W przypadku połączenia zakładkowego, jeden z elementów jest zakładany na drugi i następnie spawany. Ten rodzaj budowy połączenia jest szczególnie przydatny, gdy konieczne jest połączenie elementów o różnej grubości lub kształcie. Spoina w połączeniu zakładkowym może być wykonana jako spoina rowkowa, pachwinowa lub punktowa.

Połączenie krawędziowe

W połączeniu krawędziowym elementy są łączone wzdłuż ich krawędzi. Istnieje kilka różnych rodzajów połączeń krawędziowych, takich jak rowek U, V, skośny czy kwadratowy. Wybór konkretnego rodzaju zależy od grubości oraz rodzaju materiału elementów, które mają być ze sobą połączone. Spoiny w połączeniu krawędziowym charakteryzują się wysoką wytrzymałością i stabilnością.

Połączenie narożne

W połączeniu narożnym elementy są ze sobą łączone pod kątem prostym. Może to być połączenie otwarte, gdzie spoina jest widoczna od zewnątrz, lub zamknięte, gdzie spoina jest ukryta wewnątrz. Połączenia narożne są często wykorzystywane w konstrukcjach metalowych, które wymagają dużą wytrzymałość i stabilność.

Spoiny pachwinowe

To skrzyżowanie ma dwie sekcje, które przecinają się pod kątem 90 stopni, tworząc kształt litery T. Inną opcją wykonania złącza jest spawanie rury lub rury z metalem nieszlachetnym.

Wymagania standardowe dla spoin

W procesie spawania, spełnienie odpowiednich wymagań standardowych jest niezwykle istotne dla utrzymania wysokiej jakości spoin. Spoiny przetopowe powinny wykazywać ciągłość metalurgiczną oraz objętość złącza, aby zapewnić trwałe połączenie. Z kolei spoiny teowe powinny być ciągłe i posiadać odpowiednią głębokość wtopienia.

W przypadku spoin przetopowych, ciągłość metalurgiczna odzwierciedla stopień zespolenia materiałów składających się na spoinę. Jest to ważne nie tylko dla wytrzymałości połączenia, ale także dla estetyki. Spoiny teowe natomiast powinny mieć odpowiednią głębokość wtopienia, aby zapewnić dostateczne pokrycie całego obszaru spawanego.

Należy również zwrócić uwagę na potencjalne defekty spoin, takie jak porowatość, przepalenie, niepełny przetop czy pękanie. Te problemy mogą prowadzić do znacznego obniżenia wytrzymałości spoiny oraz zwiększenia ryzyka jej uszkodzenia. Aby uniknąć defektów, ważne jest stosowanie odpowiednich technik spawania oraz kontrola parametrów procesu.

Typ defektuOpis
PorowatośćWystępowanie pęcherzyków powietrza w spoinie
PrzepalenieNadmierne nagrzanie spawanych materiałów
Niepełny przetopBrak pełnego połączenia spawanych elementów
PękanieUszkodzenia spowodowane naprężeniami w spoinie

Wnioskiem jest, że aby osiągnąć trwałe i jakościowe spoiny, należy przestrzegać wymagań standardowych dotyczących spoin przetopowych i teowych. Kontrola ciągłości metalurgicznej, odpowiedniej głębokości wtopienia oraz unikanie defektów spoiny są kluczowe dla zapewnienia trwałego połączenia i zwiększenia bezpieczeństwa konstrukcji.

Spaw pokazany z bliska

Materiały spawalnicze

W zależności od potrzeb, oraz wykonywanego rodzaju spawania, będą potrzebne ci różnorodne materiały. Pamiętaj, aby przed zakupem narzędzi, posiadać pełną wiedzę o spawalnictwie, aby uniknąć niebezpieczeństwa przy pracy.

Do wykonywania specjalistycznych prac spawalniczych potrzebujesz szeregu niezbędnych przyrządów, w tym między innymi następujących narzędzi:

  • Spawarka
  • Szczotka metalowa
  • Młotek do żużla
  • Szlifierka kątowa
  • Taśma miernicza
  • Magnesy spawalnicze
  • Szczypce
  • C-zaciski
  • Środki czyszczące do końcówek elektrod
  • Naładowana elektroda

Niebezpieczeństwo przy spawaniu

Spawanie wiąże się z wieloma zagrożeniami. Łuk emituje promienie UV i niezwykle jasne światło, które może uszkodzić oczy. Odpryski i iskry stopionego metalu mogą poparzyć skórę i zwiększyć ryzyko pożaru, a opary spawalnicze mogą być niebezpieczne w przypadku połknięcia.

Można jednak uniknąć tych zagrożeń, będąc na nie przygotowanym i nosząc odpowiedni sprzęt ochronny.

Dzięki wcześniejszemu zbadaniu otoczenia miejsca spawania i usunięciu łatwopalnych przedmiotów z obszaru wokół miejsca spawania, można zabezpieczyć się przed zagrożeniami pożarowymi. Ponadto należy zapewnić łatwy dostęp do materiałów gaśniczych.

Bez wyposażenia ochronnego spawanie może być niebezpiecznym zawodem. W miejscu pracy spawacze muszą używać następującego sprzętu ochronnego:

Wniosek

Wniosek z przeprowadzonej analizy dotyczącej technik spawalniczych jest prosty – spawanie to niezwykle wszechstronny proces, który odgrywa kluczową rolę w wielu branżach. Bez względu na rodzaj spawania, istnieje wiele aspektów, które należy wziąć pod uwagę, aby zapewnić skuteczne, bezpieczne i trwałe połączenia.

Jak pokazano, istnieje wiele różnych technik spawania, takich jak spawanie migomatem, elektrodozaworem, TIG, mig/mag i gazowe. Każda z tych technik ma swoje własne zastosowanie i wymaga odpowiedniego przygotowania oraz umiejętności. Warto również podkreślić znaczenie odpowiedniej dokumentacji i kwalifikacji technologii spawania, które są niezbędne do zapewnienia jakości i bezpieczeństwa spoin.

Aby osiągnąć sukces w dziedzinie spawania, warto skorzystać z profesjonalnej pomocy, szczególnie w zakresie kwalifikowania technologii spawania. Współpraca z doświadczonymi firmami, takimi jak HMS, może zapewnić nie tylko wiedzę i doświadczenie, ale także dostęp do certyfikujących jednostek. Dzięki temu można mieć pewność, że wszystkie standardy i normy zostały spełnione, a proces spawania jest przeprowadzany zgodnie z wymaganiami.

Ilustracja przedstawiająca proces spawania

Często zadawane pytania

Co to jest spawanie?

Spawanie to proces łączenia topliwych materiałów przez ich miejscowe stapianie i zespalanie za pomocą spoiwa.

Jakie są rodzaje spawania?

Istnieje wiele różnych technik spawania, takich jak spawanie migomatem (MIG), spawanie elektrodozaworem i spawanie TIG. Można również stosować spawanie gazowe.

Jakie są standardowe wymagania dla spoin?

Spoiny powinny wykazywać odpowiednie cechy, takie jak ciągłość metalurgiczna, ciągłość i głębokość wtopienia. Wadami, które mogą występować w spoinach, są m.in. porowatość, przepalenie, niepełny przetop i pękanie.

Jakie dokumenty są potrzebne przy kwalifikowaniu technologii spawania?

Do kwalifikacji technologii spawania potrzebne są odpowiednie dokumenty, takie jak instrukcja technologiczna spawania (WPS) i raporty z badań nieniszczących i niszczących.

O autorach

Author Image

Artur Kowalski

Jestem certyfikowanym ekspertem ds. spawania i twórcą DobrySpawacz.com, bloga, na którym dzielę się ponad 30-letnim doświadczeniem w branży spawalniczej. Skontaktuj się ze mną pod adresem [email protected] w razie potrzeby pomocy.