Dodaj do ulubionych Startuj z nami Logowanie Rejestracja

Szybkie linki

Inne metody spawania

 

Inne metody spawania

Spawanie laserowe:

Spawanie laserowe – rodzaj techniki spawania polegającego na stapianiu obszaru styku wiązką promieni laserowych. Spawanie takie prowadzone jest w osłonie gazu obojętnego i zapewnia dużą wytrzymałość spoin. Powszechnie stosowane jest w produkcji wielkoseryjnej, np. w przemyśle motoryzacyjnym.

Spawanie laserowe wykorzystuje wiązkę o dużej gęstości energii (około 1 MW/cm²). Efektem spawania laserowego jest mała szerokość strefy wpływu ciepła i niskie oddziaływania temperatury na konstrukcję, szybkie odprowadzanie ciepła i stygnięcie spoiny. Możliwa do uzyskania szerokość uzyskiwanych spoin to 0.2mm do 13mm, praktycznie wykorzystywane są głównie spoiny o małych szerokości. Głębokość penetracji materiału przez wiązkę laserową jest proporcjonalna do energii zasilania, ale zależy również od lokalizacji punktu skupienia wiązki. Maksymalizacje przenikania wiązki uzyskuje się, gdy punkt skupienia znajduje się nieco poniżej powierzchni łączonych materiałów.

Spawanie laserowe stosowane jest do spawania stali stopowych, wysokowytrzymałych stali niskostopowych (HSLA), stali węglowych, aluminium i tytanu.

Rodzaje spawów laserowych:

Taylor and blanking – Spawanie doczołowe blach, możliwość spawania arkuszy o różnej grubosci
Rob Scan – spawanie blach "przez materiał" na zachodzących na siebie kołnierzach łączonych elementów


Spawanie plazmowe:

Spawanie plazmowe - metoda spawania z wykorzystaniem ogniskowania łuku elektrycznego.

Do wytworzenia plazmy, czyli zjonizowanego gazu wymagane jest nagrzanie go do dostatecznie wysokiej temperatury. Podobnie jak podczas spawania metodą TIG, łuk przy spawaniu plazmowym powstaje pomiędzy nietopliwą elektrodą wolframową, a materiałem podstawowym. Temperatury występujące w łuku w metodzie TIG są rzędu 6 000°C, a kolumna łuku ma kształt stożka. Natomiast przy spawaniu plazmowym łuk jest ogniskowany dzięki specjalnie zaprojektowanej dyszy chłodzonej wodą. Zaletą takiego rozwiązania poza zawężeniem łuku jest wzrost jego temperatury do około 20 000°C. Gaz ten wypływając z dyszy jako zjonizowany strumień o wysokiej temperaturze niesie olbrzymią energię, która jest niezbędna do spawania z oczkiem. Taka technika spawania pozwala w jednym przejściu wykonać spoinę w materiale o grubości od 3 do 15 mm, z bardzo korzystnym zarysem wtopienia i minimalnym odkształceniu po spawaniu. Umożliwia także uzyskiwanie prędkości spawania o 40–80% wyższe niż przy metodzie TIG.

 

Spawanie hybrydowe:

Spawanie hybrydowe jest kombinacją spawania laserowego i spawania łukowego z elektrodą topliwą.

Metoda ta łączy w sobie szybkość spawania laserowego z zaletami spawania w osłonie gazowej elektrodą topliwą. Stopiony materiał elektrody wypełnia połączenie. Istotną cechą tej metody jest uzyskiwanie spoin elastyczniejszych niż przy spawaniu laserowym przy zachowaniu dużej szybkości procesu.

 

Spawanie żużlowe:

W pierwszej fazie procesu spawania elektrożużlowego (ESW - Electroslag Welding) jest zajarzany łuk elektryczny między elektrodą i spawanym materiałem. Topnik przykrywający obszar złącza zaczyna się topić i powstaje jeziorko płynnego żużla, którego głębokość się powiększa. Gdy temperatura żużla wzrośnie i tym samym zwiększy się jego przewodność elektryczna, łuk zgaśnie, a prąd elektryczny będzie przepływał przez płynny żużel. Ponieważ płynny żużel posiada pewną rezystancję, w wyniku przepływu prądu powstaje energia cieplna niezbędna do prowadzenia procesu spawania.

Spoina powstaje w przestrzeni ograniczonej stałymi lub ruchomymi, chłodzonymi wodą, miedzianymi nakładkami oraz powierzchniami złącza spawanych materiałów. W trakcie procesu głowica spawalnicza przemieszcza się pionowo w górę. W zależności od grubości spawanych materiałów może być stosowana jedna lub więcej topliwych elektrod. Jeżeli materiał jest bardzo gruby, elektroda może być prowadzona ruchem wahadłowym.

Zalety metody:

  • wysoka wydajność,
  • niski koszt przygotowania złącza;
  • wykonywanie złącza w jednym przejściu, bez względu na grubość spawanych materiałów,
  • brak kątowych odkształceń złączy czołowych,
  • niewielkie naprężenia poprzeczne,
  • zminimalizowane ryzyko powstawania pęknięć wodorowych.

Słabą stroną tej metody jest to, że używane w niej duże ilości energii przyczyniają się do powolnego stygnięcia złącza, w wyniku czego w strefie wpływu ciepła występuje duży rozrost ziarna. Udarność materiału w strefie wpływu ciepła jest niewystarczająca, aby spełnić wymagania stawiane konstrukcjom spawanym z gwarantowaną odpornością na pęknięcia w niskich temperaturach, czyli z odpornością na pęknięcia kruche.

 

Spawanie elektronowe:

Spawanie elektronowe, właściwie spawanie wiązką elektronową - rodzaj techniki spawania metali, polegające na nagrzewaniu miejsca łączenia przy pomocy wiązki elektronowej. Do spawania tą techniką służy spawarka elektronowa, w której źródłem elektronów jest działo elektronowe. Elektrony są przyspieszane napięciem rzędu dziesiątków kV. Charakterystycznymi cechami spawania elektronowego jest to, że spawanie odbywa się najczęściej w środowisku próżni rzędu 10-5 Tr a także to, że spoina tworzy się przez stopienie brzegów łączonych detali.

Spawanie elektronowe odznacza się szeregiem korzystnych właściwości. Technika ta pozwala łączyć metale (np. wolfram-miedź, niob-miedż), których nie daje się łączyc innymi technikami spawalniczymi.

 

 

Spawanie tarciowe:

Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem (FSW — Friction Stir Welding) to metoda, w której występuje pełna penetracja w stanie stałym. Metoda ta może być używana do spajania materiałów metalowych — obecnie głównie aluminium — bez osiągania punktu topnienia.

Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem (FSW) zostało wynalezione, opatentowane i przygotowane do zastosowań przemysłowych przez Instytut Spawalnictwa w Cambridge (Wielka Brytania). W metodzie tej cylindryczne narzędzie z wyprowadzonym trzpieniem i zaopatrzone w kołnierz jest wprowadzane w ruch obrotowy i powoli zagłębiane w obszar złącza między dwoma ustawionymi czołowo elementami. Elementy te muszą być zamocowane do podpierającej płyty, tak aby nie mogły się rozsunąć. Wskutek tarcia narzędzia o powierzchnie złącza jest wytwarzane ciepło, w wyniku którego miękną powierzchnie łączonych elementów (nie jest jednak osiągany punkt topnienia) i narzędzie może się przemieszczać wzdłuż linii złącza. Uplastyczniony materiał przepływa do tylnej krawędzi trzpienia narzędzia, gdzie wskutek oddziaływania kołnierza i trzpienia następuje przemieszanie. Stygnąc, przemieszany materiał tworzy złącze między spajanymi elementami.

Spajanie tarciowe z przemieszaniem może być wykorzystywane do łączenia blach i płyt aluminiowych bez wprowadzania spoiwa i bez stosowania gazów osłonowych. Metodą tą można łączyć materiały o grubości od 1,6 mm do 30 mm, uzyskując przy tym pełną penetrację oraz złącze wolne od porowatości i wewnętrznych pęcherzy. Co więcej, jednorodne złącza z minimalnym odkształceniem można uzyskiwać także i w wypadku stopów aluminium uważanych za trudno spawalne przy użyciu konwencjonalnych metod. Stosując zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem łączono pomyślnie różnorodne stopy aluminium (z serii 2xxx, 5xxx, 6xxx, 7xxx i 8xxx), a także stopy Al-Li. Ostatnio zademonstrowano także wykorzystanie tej metody do spajania ołowiu, miedzi, magnezu, a nawet stopów tytanu.