Spawalnictwo - przyrządy do spawania

Spawalnictwo – co to jest?

Spawalnictwo – dział techniki zajmujący się procesami łączenia metali, stopów przy zastosowaniu skoncentrowanego doprowadzenia ciepła do miejsca, w którym ma powstać złącze oraz wytworzenie tym sposobem spoiny, zgrzeiny lub lutowiny.

Do zasadniczych procesów spawalniczych należą: spawanie, lutowanie i zgrzewanie.

Spawanie to metoda polegająca na miejscowym rozgrzaniu metalu do temperatury jego topnienia. Odbywa się z uzyciem lub bez użycia spoiwa oraz z zastosowaniem labo bez stosowania. Ze względu na rodzaj źródła ciepła użytego do stopienia materiału rodzimego złącza i stopiwa  rozróżnia się:

• spawanie elektryczne (łukowe, elektronowe, elektrożużlowe)
• spawanie gazowe
• spawanie termitowe

Najczęściej stosowane jest spawanie elektryczne łukowe oraz gazowe.

Lutowanie jest to metoda łączenia części metalowych za pomocą stopów zwanych lutami. Luty mają niższą od lutowanych metali temperaturę topnienia.

Zgrzewanie jest to metoda polegająca na nagrzaniu części metalowych w miejscu łączenia aż do uzyskania ich stanu plastycznego, a następnie łączy się je z zastosowaniem docisku, lecz bez użycia spoiwa.

Rys. 2. Lutowanie w starożytnym Egipcie [2]

Rys. 3. Most spawany w Maurzycach [3]

Historia spawania

Łączenie metali przy użyciu ciepła ma bardzo długą historię, która ściśle wiąże się z narodzinami pierwszych cywilizacji oraz rozwojem metalurgii.

W pierwszych latach używania technik spawania - w starozytności i średniowieczu - do spawania oraz lutowania metali o niskiej temperaturze topnienia używano dmuchawek lub miechów. Za ich pomocą kierunkowano ciepło na łączone przedmioty. Technologię tę wykorzytsywano już w starożytnym Rzymie, gdzie przy jej pomocy łączono ołowiane rury. Wyroby z metali szlachetnych, a także te z miedzi, brązu, a później również ze stali wykonywało się przez zgrzewanie ogniskowe. Technika ta polega na rozgrzaniu łączonych części do stanu plastycznego, a nastepnie skuciu ich w całość. Ten sposób łączenia metali jest najstarszym w historii człowieka i sięga jeszcze czasów prehistorycznych. 

Spektakularny przełom w historii spawalnictwa nastąpił dopiero pod koniec XIX wieku. Zaczęto wówczas wykorzystywać wynalazki z zakresu stosowania energii elektrycznej oraz właściwości chemicznych gazów palnych, jednakże najbardziej dynamiczny okres rozwoju technik spawalniczych przypada na wiek XX, w którym opracowano główne stosowane do dzisiaj metody spawania:

• gazowego (palnik gazowy od 1901 roku)
• łukowego elektrodami otulonymi ( od 1908 roku)
• automatycznego łukiem krytym (od 1929 roku)
• elektrodą wolframową w osłonie gazów szlachetnych (lata 30 –te XX w.)
• półautomatycznego w atmosferze gazów ochronnych (w latach 1940-1950)
• elektrożużlowego (od 1950 roku)
• elektronowego (od 1956 roku)
• laserowego (druga połowa XX w.)

Pierwszy most  wykonany całkowicie metodą spawania powstał w latach 1927-1928 w Polsce w miejscowości Maurzyce na rzece Słudwi [3].

Łączenie za pomocą spawania zajmuje szerokie zastosowania ze względu na swoje niezastąpione zalety, takie jak szczelnośći wytrzymałość spoiny. Współcześnie bez tej metody nie byłaby w stanie funkcjonować żadna z branży przemysłu [4].

Przyrząd - co to jest?

Zanim przystąpimy do szczegółowego omówienia przyrządów spawalniczych, zdefiniujemy pojęcie "przyrząd". 

Przede wszystkim - przyrząd jest to przedmiot o różnym stopniu złożoności:

• służący człowiekowi do wytwarzania innych przedmiotów, 
• wspomagający pracę człowieka przy wykonywaniu różnych czynności,
• służący do zbierania i przetwarzania informacji o zjawiskach zachodzących w procesie technologicznym,
• służący do zbierania i przetwarzania informacji o otaczającym nas świecie.

Wynika z tego, że nie ma takiej dziedziny życia, nauki czy przemysłu, w których nie mielibyśmy do czynienia z przyrządami. Jesteśmy nimi otoczeni, choćby w naszym codziennym życiu - weźmy najprostsze przykłady:

• termometr (lekarski, zaokienny itp.) -  pomiar temperatury
• linijka szkolna - pomiar długości
• ciśnieniomierz (lekarski, samochodowy, itp.) – pomiar ciśnienia

Rys. 4. Przyrząd spawalniczy [4]

Przyrząd

Przedmiotem naszego zainteresowania są jednak przyrządy znajdujące zastosowanie w przemyśle.

Rodzaj przyrządów, ich wielkość to parametry zalezne od ich zastosowania, a konkretnie od tego, do jakich technik wytwarzania są przeznaczone.Nazwy przyrządów są związane z nazwami technik wytwarzania np.:

• spawanie - przyrządy spawalnicze
• zgrzewanie - przyrządy zgrzewalnicze
• skrawanie - przyrządy do obróbki skrawaniem
• montaż - przyrządy montażowe
• obróbka plastyczna metali - przyrządy do obróbki plastycznej metali
• itd.

W kolejnej części publikacji zajmiemy się szczegółowo czynnikami, które mają wpływ na jakość spawania. Zapraszamy do lektury.

Rys. 5. Przyrząd spawalniczy [5]