Metody spawania, jak wybrać urządzenia spawalnicze
PixabayDecydując się na konkretne urządzenie spawalnicze, klienci muszą uwzględniać nie tylko kryteria ekonomiczne i techniczne, ale też normatywne i organizacyjne. Rozwój rynku i trudna sytuacja kadrowa sprawiają, że coraz istotniejszą rolę odgrywają metody spawania i zaawansowane funkcje wspierające pracę spawaczy.
- Nowoczesne urządzenia spawalnicze dysponują coraz lepszymi parametrami i zaawansowanymi funkcjonalnościami
- Coraz istotniejszą rolę odgrywają też pozaspawalnicze funkcje urządzeń
- Dobór konkretnej metody spawania powinien być uzależniony od szeregu różnych kryteriów
- Metody spawania TIG oraz MIG/MAG umożliwiają uzyskanie spoiny o wysokiej jakości
- Metoda spawania MMA jest najbardziej uniwersalnym rodzajem spawania
- Metodę spawania SAW stosuje się najczęściej do spawania stali konstrukcyjnych
Powiązane firmy
Oferta urządzeń spawalniczych jest dziś bardzo szeroka i obejmuje sprzęt o różnym poziomie zaawansowania technologicznego, a co za tym idzie – o zróżnicowanych cenach. Dobór urządzeń, z uwzględnieniem kryteriów technicznych, ekonomicznych (cena, warunki płatności i dostawy, koszty eksploatacji), normatywnych i rynkowo-organizacyjnych, jest ułatwiony, gdy dostawcą rozwiązania ma być uznany producent – w większości przypadków bowiem jego produkty spełniają obowiązujące normy i odpowiadają wymogom technicznym.
Urządzenia spawalnicze – funkcje, parametry i branże
Do najważniejszych parametrów branych pod uwagę przy wyborze urządzenia zaliczyć można m.in. potrzeby procesu w zakresie jakości i wyglądu spoiny, prędkości spawania czy gatunku i grubości spawanego materiału.
– Trzeba też zwrócić uwagę, czy wymagane jest chłodzenie uchwytu cieczą, czy urządzenie powinno mieć możliwość spawania prądem pulsacyjnym oraz jaką metodą będziemy wykonywali grań spoiny, a jaką wypełnienie – wylicza Jakub Zygmunt, dyrektor zarządzający w Kemppi. – Musimy się także zastanowić, jaki cykl pracy urządzenia będzie wymagany, czy konieczny jest monitoring parametrów spawania, jaki powinien być rodzaj zasilania, jego napięcie i zabezpieczenie sieci, a także jaki stopień ochrony powinno zapewniać urządzenie. Dopiero po uzyskaniu odpowiedzi na te pytania i szereg innych będziemy w stanie dokonać odpowiedniego wyboru.
Obecnie dzięki technice cyfrowej rozwój urządzeń spawalniczych jest bardzo dynamiczny.
– Mamy do czynienia z szeregiem nowych procesów i funkcji, które zwiększają wydajność i jakość spawania – dodaje Jakub Zygmunt. – W wielu przypadkach pozwalają one na zastosowanie poszczególnych metod w obszarach do tej pory dla nich niedostępnych.
Jak się okazuje, coraz istotniejszą rolę odgrywają pozaspawalnicze funkcje urządzeń.
– To m.in. sposób obsługi spawarki (pozwalający na prostą zmianę lub korektę parametrów) oraz funkcje monitorujące pracę urządzenia – wyjaśnia Tomasz Jastrzębski, dyrektor ds. sprzedaży i marketingu w Cloos Polska. – Niezmiennie ważnym czynnikiem jest także dostępność serwisu i usług posprzedażowych.
Do branż najbardziej wymagających zaliczyć można te, w których jakość i standaryzacja produkcji odgrywają kluczową rolę. To m.in. przemysł offshore, energetyczny, transportowy, procesowy i morski.
– Również w branży konstrukcji stalowych, gdzie detale w późniejszej eksploatacji poddawane są bardzo dużym statycznym lub dynamicznym obciążeniom, dużą wagę przywiązuje się do jakości spoiny i pełnego przetopu – dodaje Tomasz Jastrzębski. – Także branża spożywcza, producenci zbiorników, maszyn, pojazdów szynowych i wszystkie firmy, które mają ściśle opracowaną technologię produkcyjną, stawiają dostawcom technologii spawalniczych poprzeczkę bardzo wysoko.
– Bezapelacyjnie najbardziej wymagającą branżą jest automotive – stwierdza Kamil Kocjan, główny specjalista ds. sprzedaży w ABB. – Kluczowym czynnikiem jest tutaj osiągnięcie wysokiej jakości przy zachowaniu maksymalnej wydajności.
W branży stoczniowej i energetyce z kolei specyficzne wymagania odnoszą się do budowy i funkcjonalności urządzeń spawalniczych. Muszą mieć m.in. niewielkie rozmiary i masę, oferować łatwość obsługi i serwisowania oraz odporność na trudne warunki pracy, np. duże zapylenie i wpływ czynników atmosferycznych.
Sprawdzone metody spawania (TIG, MIG/MAG)
Gdy wymagana jest wysoka jakość produktu (np. podczas spawania rur czy w instalacjach energetycznych), sprawdza się spawanie metodą TIG (Tungsten Inert Gas), która umożliwia uzyskanie czystej spoiny o wysokiej jakości. W procesie tym nie powstaje żużel, dzięki czemu spoina nie wymaga dodatkowego czyszczenia. Co ważne, przed przystąpieniem do spawania należy dokładnie przygotować spawane brzegi przedmiotów.
W metodzie TIG łuk elektryczny powstaje w osłonie obojętnego gazu osłonowego między nietopliwą elektrodą wolframową a materiałem spawanym. Proces może odbywać się bez materiału dodatkowego (mieszają się nadtopione brzegi elementów łączonych) lub z udziałem materiału dodatkowego w postaci pręta dokładanego do jeziorka spawalniczego. Ta uniwersalna metoda najczęściej stosowana jest do spawania stopów aluminium i stali nierdzewnych. Wykorzystuje się ją w przemyśle nuklearnym, chemicznym, lotniczym i spożywczym. Jej wady to m.in. niewielka prędkość spawania oraz mała wydajność (przy grubszych elementach). Konieczne jest też zastosowanie dodatkowej osłony przed wiatrem przy spawaniu w otwartej przestrzeni.
Kolejna popularna metoda – spawanie MIG/MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas) – to spawanie łukowe elektrodą topliwą w osłonie gazów chemicznie obojętnych lub aktywnych bądź mieszanek gazowych. Stosuje się ją na liniach technologicznych i w pracach montażowych oraz do spawania automatycznego i półautomatycznego niemal we wszystkich gałęziach przemysłu (m.in. w przemyśle ciężkim i maszynowym oraz w branży samochodowej).
Metodą MAG łączy się stale konstrukcyjne niestopowe, niskostopowe i wysokostopowe, natomiast metodą MIG – jedynie aluminium, miedź oraz inne metale nieżelazne i ich stopy. Do zalet spawania MIG/MAG należą dobra jakość spoin, duża wydajność oraz możliwości zrobotyzowania metody spawania, łączenia elementów o szerokim zakresie grubości i we wszystkich pozycjach. Metoda ta charakteryzuje się dużą szybkością spawania i powstaje niewielka ilość żużlu. Niestety w czasie spawania przy osłonie dwutlenku węgla powstaje duży rozprysk metalu. Konieczne jest tu stosowanie osłony przed wiatrem w czasie spawania na przestrzeni otwartej oraz odpowiednie przygotowanie brzegów elementów spawanych.
MMA – uniwersalna metoda spawania
Najstarszą i najbardziej uniwersalną metodą spawania łukowego jest spawanie elektrodą otuloną MMA (Manual Arc Welding). Wykorzystywana tu elektroda składa się z metalowego rdzenia pokrytego sprasowaną otuliną. Po dotknięciu końcem elektrody materiału spawanego elektroda się topi, a krople stopionego metalu przenoszone są przez łuk do płynnego jeziorka spawanego metalu. Po ostygnięciu powstaje spoina. Płynny metal jest ochraniany gazami wydzielanymi przez topiącą się otulinę elektrody. Przy tej metodzie powstaje żużel, który jednak chroni krzepnący metal spoiny przed wpływem otoczenia. Po ułożeniu ściegu żużel trzeba mechanicznie usuwać. W porównaniu do metod TIG oraz MIG/MAG w tym procesie elektroda ulega skróceniu, a jej uchwyt musi być cały czas przesuwany w kierunku spawanego elementu, by utrzymać stałą odległość między elektrodą a jeziorkiem spawalniczym, co wymaga precyzyjnych umiejętności spawacza.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Metodą tą spaja się różne rodzaje metali i ich stopów (stale niestopowe i stopowe, żeliwa, nikiel, miedź). Pozwala ona na spawanie w każdej pozycji, nawet w warunkach polowych (przy niewielkim wietrze), na wysokościach i pod wodą. Spoiny charakteryzują się wysoką jakością i dobrymi własnościami mechanicznymi. Możliwe jest spawanie elementów i cienkich (od 1,5 mm), i grubych. Wykorzystuje się tu proste w obsłudze i łatwe w transporcie urządzenia. Do wad MMA należy niska wydajność (ok. 1–5 kg spoiwa/godz.), na co wpływa konieczność usuwania żużla i wymiany elektrod zasadowych, które są bardzo wrażliwe na wilgoć (należy je więc przechowywać w suchym miejscu). Niewielka jest też prędkość spawania (ok. 0,1–0,4 m/min). Ponadto w procesie wydzielana jest duża ilość gazów i dymów spawalniczych.
Metodę MMA stosuje się m.in. w spawaniu rurociągów i konstrukcji stalowych w przemyśle stoczniowym, w pracach instalacyjnych na budowach, a także podczas spawania w warunkach polowych i na wysokościach oraz w miejscach trudno dostępnych.
Spawanie SAW
Kolejna stosowana w procesach przemysłowych metoda spawania to spawanie łukiem krytym SAW, które polega na łączeniu elementów metalowych za pomocą elektrody w otulinie granulowanego topnika. Łuk spawalniczy jarzy się między podawanym w sposób ciągły drutem elektrodowym a elementem spawanym i jest niewidoczny (przykryty warstwą ziarnistego topnika). Proces ten prowadzi się zwykle z wykorzystaniem zautomatyzowanego sprzętu. Dostępne są też ręcznie prowadzone uchwyty. Żeby zwiększyć wydajność, można stosować sprzęt z kilkoma elektrodami.
Bardzo duża szybkość spawania, dobra jakość spoiny, wysoka wydajność pracy (3–6 razy wyższa niż przy spawaniu elektrodami otulonymi) i sprawność energetyczna oraz brak szkodliwych oparów to zalety, jakimi charakteryzuje się spawanie SAW. W procesie nie powstają rozpryski, lico spoin jest gładkie, a odkształcenie po spawaniu – minimalne. Wśród wad wymienić warto m.in. brak możliwości obserwacji procesu spawania, ograniczenie zakresu stosowania metody do pozycji podolnej i nabocznej, konieczność suszenia i zbierania topnika oraz usuwania żużlu po wykonaniu każdego ściegu.
Spawanie SAW wykorzystuje się m.in. do wykonywania długich prostoliniowych złączy w pozycji podolnej, spawania blach o dużej grubości (powyżej 10 mm), spawania automatycznego w liniach spawalniczych oraz montażu dużych konstrukcji stalowych. Metoda ta pozwala na spawanie stali konstrukcyjnych niskowęglowych, niskostopowych i wysokostopowych, rzadko natomiast stosuje się ją do spawania niklu, tytanu, miedzi i aliminium oraz ich stopów.
Zaawansowane i proste w obsłudze technologie spawania
W obliczu coraz większych problemów ze znalezieniem wykwalifikowanych spawaczy producenci muszą konstruować urządzenia o dużej elastyczności zastosowań, prostocie obsługi i wysokiej „inteligencji”, która wyręczy mniej doświadczonego spawacza w wielu działaniach. Ważne są też kwestie związane z ochroną środowiska i zmniejszeniem poboru energii przy spawaniu, optymalizacja procesów spawalniczych i zwiększenie ergonomii pracy.
W zależności od branży zauważalny jest trend stopniowego zmniejszania urządzenia, co ma zapewnić większą mobilność i komfort pracy użytkowania. Jednocześnie maszyny spawalnicze wykorzystywane są przy pracach w coraz trudniejszych warunkach, co również należy uwzględnić, tak by otoczenie robocze nie wpływało negatywnie na jakość pracy urządzeń.
– Największe wyzwania stojące przed producentami urządzeń spawalniczych stawia jednak szeroko dyskutowana obecnie strategia Przemysłu 4.0 – stwierdza Tomasz Jastrzębski z Cloos Polska. – Urządzenia muszą w coraz większym stopniu oferować możliwość zewnętrznego nadzoru i komunikacji – dodaje.
Dobór odpowiedniej metody spawania, urządzeń spawalniczych czy dodatkowych funkcjonalności należy właściwie przemyśleć, gdyż od tych czynników będzie zależeć efektywność procesu spawalniczego, a co za tym idzie, również efektywność całego przedsiębiorstwa.
O Autorze
