Rodzaje Metali Spawalniczych

Rodzaje Metali Spawalniczych, które nadają się do spawania.

Spawalność powszechnie stosowanych materiałów jest różna.
Pod względem spawalności powszechnie stosowane rodzaje metali spawalniczych można podzielić na następujące typy:

  • Stale
  • Stale nierdzewne
  • Aluminium i jego stopy
  • Nikiel i jego stopy
  • Miedź i jej stopy
  • Tytan i jego stopy
  • Żeliwo

Większość stopów tych materiałów można spawać metodami zgrzewania w szerokim zakresie grubości. Gdy powstają defekty, znajdują się one w strefie wpływu ciepła, która jest albo metalem spoiny, albo materiałem rodzimym bezpośrednio przylegającym do spoiny (HAZ). Ponieważ skład chemiczny spoiny wpływa na możliwość powstania wad, dobór odpowiedniego spoiwa jest ważny nie tylko dla uzyskania odpowiednich właściwości mechanicznych i odporności na korozję, ale także dla uzyskania solidnej spoiny. Z drugiej strony wady SWC powstają w wyniku negatywnego wpływu ciepła wytwarzanego podczas spawania i można ich uniknąć jedynie poprzez ścisłe przestrzeganie metody spawania.

Rodzaje metali spawalniczych – Niedoskonałości w spoinie

Ponieważ metal spoiny musi odpowiadać właściwościom mechanicznym metalu wyjściowego podczas spawania łukowego, spawacz musi unikać powstawania wad w spoinie. Niedoskonałości wynikają przede wszystkim z:

  • nieodpowiednich środków ostrożności w celu dostosowania materiału lub procesu spawania;
  • wysokiego naprężenia w komponencie;
  • złej techniki spawalniczej

Niedoskonałości spowodowane złymi metodami spawalniczymi, takie jak brak wtopienia i wtrącenia żużla, są dość dobrze znanymi procedurami. Spawacz powinien mieć jednak świadomość, że sam materiał może być podatny na wady powstałe w procesie spawania. Wytyczne dotyczące spawalności materiałów i zapobiegania defektom znajdują się w części „Materiały” wiedzy zawodowej dla spawaczy.

Zrozumienie metali spawalniczych jest jednym z filarów wiedzy potrzebnej do osiągnięcia sukcesu w zawodzie spawacza. Każdy metal i stop metali reaguje na ciepło i może być traktowany w różny sposób. Kiedy podgrzewa się metale, rozszerzają się i miękną, co powoduje, że mają wiele zastosowań. Reagują one również w różny sposób na różne techniki spawania. Poznaj wszystkie Rodzaje Metali Spawalniczych oraz ich krótkie charakterystyki!

Rodzaje metali spawalniczych i ich charakterystyki

1. Aluminium 

Aluminium Welding
Zdjęcie: oerlikon-welding.com

Spawanie aluminium wymaga dużej mocy spawania i bardzo czystych powierzchni wolnych od tlenków. Czyszczenie powierzchni w celu usunięcia tlenku może zwiększyć koszty zadania spawalniczego, ale sprawi, że spoiny będą czystsze i łatwiejsze w obróbce, zapobiegając gromadzeniu się metalu i powstawaniu napięcia powierzchniowego podczas topienia. Użyj spawarki z wolframowym gazem obojętnym (lub TUG) z płomieniem spawalniczym ustawionym na kolor niebieski, który jest najgorętszym płomieniem, który stopi metal i pozwoli na spawanie. Wstępne podgrzanie metalu przed spawaniem jest również dobrym pomysłem, ponieważ znacznie upraszcza spawanie.

2. Stal 

The wide world of welding stainless steel
Zdjęcie: thefabricator.com

Prawdopodobnie najbardziej powszechny metal wykorzystywany w projektach spawalniczych, stal ma wiele cech, które czynią ją idealną do tego procesu. Stal jest popularnym wyborem, ponieważ jest stosunkowo niedroga. Charakteryzuje się również wysoką wytrzymałością na rozciąganie, co oznacza, że może wytrzymać wiele kar, zanim pęknie. 

Stal jest dostępna w wielu rodzajach stopów. Nierdzewna stal, stal węglowa i niskowęglowa stal miękka używa się w zależności od zadania. Stal miękka jest szczególnie plastyczna, co sprawia, że jest łatwa do spawania. Im więcej jest stali węglowej, tym więcej pracy wymaga jej spawanie, ale nadal jest to możliwe przy użyciu odpowiedniego sprzętu i technik.

Podobnie jak aluminium, stal stosuje się powszechnie w pojazdach transportowych wszystkich typów. Ze względu na swoją wytrzymałość i niski koszt również wykorzystuje się ją w wielu konstrukcjach i architekturze. Można ją również znaleźć w wielu rodzajach broni i przedmiotów gospodarstwa domowego. 

Spawanie stali jest kompatybilne z szeroką gamą technik spawalniczych, co jest jednym z powodów jego popularności. Spawanie drutem elektrodowym, spawanie drutem topnikowym, spawanie łukowe gazowo-metalowe, zgrzewanie punktowe oporowe oraz spawanie DC-TIG to metody wykorzystywane do spawania stali. W przypadku elementów stalowych, zgrzewania AC-TIG nie stosuje się powszechnie.

3. Stal nierdzewna 

Guide to welding Stainless Steel | Westermans Blog
Zdjęcie: westermans.com

W przeciwieństwie do zwykłej stali, stal nierdzewna jest odporna na korozję i jest higieniczna. Osiąga się to poprzez połączenie chromu z innymi elementami, takimi jak żelazo, w ilości od 10% do 30%. Dodatkowo, można użyć stopu niklu. Spawanie łukowe używa się do łączenia stali nierdzewnej (TIG, MIG lub Stick). Wadą tego rozwiązania jest podwyższona cena.

4. Stal niskowęglowa 

How to weld low carbon steel, medium carbon steel, aluminum alloy, titanium  alloy, copper alloy and ordinary low alloy steel? - China piping solution  supplier
Zdjęcie: epowermetals.com

Znana również jako stal miękka, stal niskowęglowa zawiera bardzo mały procent węgla (mniej niż 0,3%) i do około 0,4% manganu (stal AISI 1018). Ze względu na niską zawartość węgla, ta szeroko stosowana stal jest bardzo plastyczna. Ponieważ zmniejsza to ryzyko kruchości w strefie wpływu ciepła (HAZ), która może prowadzić do pękania wodorowego, wysoka ciągliwość równa się doskonałej spawalności. Stal niskowęglowa jest jednym z najlepszych metali do spawania, ponieważ może być spawana przy użyciu prawie każdego rodzaju sprzętu.

5. Stop miedzi 

How To Weld Copper (The Best Techniques) - Sensible Digs
Zdjęcie: sensibledigs.com

Miedź i jej stopy można złączyć za pomocą spawania łukowego. Podczas spawania miedzi i jej stopów, intensywność łuku ma decydujące znaczenie dla zakończenia procesu łączenia przy minimalnym nagrzewaniu otaczającego metalu bazowego. Miedź dobrze łączy się z cynkiem i cyną, co pozwala na ich spawanie tą metodą. Podczas spawania miedzi i jej stopów należy zawsze przyjmować pozycję płaską, ponieważ metal ten jest bardzo płynny podczas spawania. Podczas spawania spoin pachwinowych i teowych czasami stosuje się pozycję poziomą. Aby zostać nazwanym miedzią, musi mieć 99,3% minimalnej zawartości miedzi. Procesy stosowane w spawalnictwie obejmują spawanie, lutowanie twarde i lutowanie. 

Istnieje wiele rodzajów stopów miedzi:

  • miedź-nikiel-cynk (nazywane niklowo-srebrnymi)
  • miedź-krzem (nazywany brązem krzemowym)
  • stop miedź-aluminium (brąz aluminiowy)
  • miedź-cyna
  • miedź-cynk (zwana również mosiądzem)
  • stopy o wysokiej zawartości miedzi (do 5% stopu)
  • miedź-nikiel

6. Żeliwo 

Welding Cast Iron: The How-To Guide
Zdjęcie: machines4u.com.au

Żeliwo jest, jak można się spodziewać, rodzajem żelaza. Termin „odlew” często używa się do opisania materiałów, które zostały uformowane w określonym celu. Żeliwo ma niską temperaturę topnienia jako materiał, co czyni je doskonałym rozwiązaniem do spawania. 

W historii żeliwo wykorzystywało się do budowy mostów. Stosuje się je również w elementach dekoracyjnych, takich jak rzeźby i ogrodzenia. Jest to częsty materiał na gadżety kuchenne, takie jak patelnie i gofrownice w mniejszych projektach. Materiał ten również wykorzystuje się do produkcji rur. 

Tradycyjne spawanie drążkowe dobrze sprawdza się na żeliwie. Bardziej zaawansowane procesy spawania są zazwyczaj niepotrzebne ze względu na niską temperaturę topnienia.

7. Stopy niklu 

Things to Know When Welding With Nickel Alloys
Zdjęcie: centralwire.co.uk
  • Metale do spawania niklu są dostępne w różnych stopach. Oto niektóre z nich: 
  • Nickel Alloy 141: Używany do spawania obudowy i kutego czystego niklu (nikiel 200 i 201). Również używa się go do łączenia stali i niklu
  • Stop niklu 61: jak wyżej. 
  • Stop niklowo-miedziowy 190: Do spawania do siebie lub do stell. 
  • Nickel-Copper Alloy 60: Używany do spawania do siebie.

8. Magnez 

Magnesium, Welding Method: TIG
Zdjęcie: inweldcorporation.com

Stopy magnezu są lekkie (około dwie trzecie wagi aluminium), absorbują drgania i są łatwe do odlania. Topi się w temperaturze porównywalnej do aluminium i można go spawać w ten sam sposób. 

Podczas szlifowania magnezu należy pamiętać, że wióry mogą się zapalić (nie należy używać wody do gaszenia płomieni). Do łączenia metali używa się spawarki Tig.

Dlaczego mogę spawać te Rodzaje Metali Spawalniczych?

Materiał elektrody, szybkość chłodzenia, gazy osłonowe i prędkość spawania są kluczowymi czynnikami wpływającymi na spawalność danego metalu. Każdy metal jest inny. Wszystkie metale mogą być w pewnym stopniu spawane, ale każdy z nich ma inne zalety i wady. 

Spawanie drążkowe, znane również jako spawanie łukowe w osłonie metalu (SMAW), jest jedną z najbardziej powszechnych metod spawania. Do rozpoczęcia pracy potrzebny ci będzie sprzęt spawalniczy, odpowiednia elektroda, kask ochronny, zaciski do utrzymania spoin razem oraz wybrany metal spawalniczy. Procedura ta polega na topieniu pręta metalowego, który został pokryty specjalnym topnikiem zapobiegającym zanieczyszczeniu tlenem, stąd nazwa „metal w osłonie”. Stal, żelazo, aluminium, miedź i nikiel można spawać za pomocą spawania drążkowego.

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.