Spawalnictwo – przeglądowy opis zmian metod i przyrządów

Spawalnictwo to dział techniki zajmujący się procesami trwałego łączenia metali, stopów przez skoncentrowane doprowadzenie ciepła do miejsca, gdzie ma powstać złącze i wytworzenie spoiny, zgrzeiny bądź lutowiny, [1]. Do zasadniczych procesów spawalniczych należą – spawanie, lutowanie i zgrzewanie.

 

Spawanie to metoda polegająca na miejscowym rozgrzaniu metalu do temperatury jego topnienia, które odbywa się z dodawaniem lub bez dodawania spoiwa oraz bez stosowania nacisku, [1]. Ze względu na rodzaj użytego źródła ciepła do stopnienia materiału rodzimego złącza i stopiwa rozróżnia się, [1]:

spawanie elektryczne, 

spawanie gazowe, 

spawanie termitowe.

 

Najczęściej stosowane jest spawanie elektryczne łukowe oraz gazowe.

 

Lutowanie to metoda łączenia części metalowych za pomocą metalowego spoiwa zwanego lutem o temperaturze topnienia niższej aniżeli temperatura topnienia łączonych elementów; proces ten należy przeprowadzić w temperaturze wyższej od temperatury topnienia lutu pamiętając, że temperatura ta nie może być wyższa od temperatury topnienia łączonych elementów, [1]. Połączenie lut-metal ma charakter adhezyjny, a jego wytrzymałość jest równa wytrzymałości lutu.

 

Zgrzewanie to metoda łączenia części metalowych lub z tworzyw sztucznych, polegająca na rozgrzaniu stykających się powierzchni do uzyskania stanu plastycznego, a następnie dociśnięciu ich do siebie i schłodzeniu; nie używa się tutaj spoiwa, [1].

Schematy metody spawania łukowego, wg [3]: 

(a) ręczne, topliwą elektrodą otuloną, 

(b) elektrodą topliwą w osłonie gazu obojętnego lub aktywnego (CO2), 

(c) elektrodą nietopliwą w osłonie gazu obojętnego. 

 

Jest ściśle związana z powstaniem pierwszych cywilizacji oraz rozwojem metalurgii. W starożytności i wiekach średnich do lutowania i spawania metali o niskiej temperaturze topnienia korzystano z dmuchawek lub miechów, za pomocą których kierowano strumień rozgrzanego powietrza na przedmioty łączone (rys. 4).

 

Taką metodę wykorzystywano już w starożytnym Rzymie do spawania rur z ołowiu.

Wyroby ze złota, srebra, miedzi, mosiądzu, brązu i stali, wykonywano metodą zgrzewania ogniskowego. Metoda ta polega na rozgrzaniu metalu do stanu plastycznego łączonych części i późniejszym ich połączeniu przez skucie.

 

Zgrzewanie ogniskowe jest najstarszym sposobem łączenia metali za pomocą ciepła i sięga czasów przedhistorycznych.

 

Przełom w rozwoju spawalnictwa nastąpił pod koniec XIX wieku, kiedy zaczęto do celów spawalniczych wykorzystywać odkrycia związane z energią elektryczną i energią chemiczną gazów palnych. Dynamiczny rozwój technik spawalniczych nastąpił w XX wieku – opracowano wtedy zasady spawania, m.in.:

 

Pierwszy, stalowy most wykonany całkowicie metodą spawania powstał w latach 1927-1928, w Polsce, w Maurzycach na rzece Słudwi i stoi tam do dziś.

 

Ze względu na zalety (szczelność, wytrzymałość), łączenie za pomocą spawania zajmuje szerokie zastosowania. Współcześnie bez tej metody nie byłaby w stanie funkcjonować żadna z branż przemysłu.