Najlepsze praktyki dotyczące spawania cienkich materiałów

Co należy wiedzieć przed rozpoczęciem spawania cienkich materiałów?

Produkcja cienkich materiałów stanowi dużą część przemysłu w USA Obejmuje to różne kształty rur, kątowników i płaskich arkuszy, zwykle o grubości blachy 24 gauge do około 7,6/40,6 cm (3/16 cali), zazwyczaj wytwarzanych ze stali nierdzewnej, stali węglowej, ocynkowanej lub aluminium. Aby określić optymalny proces spawania, gaz osłonowy i elektrodę, zastanów się nad zastosowaniem. Jaki jest rodzaj materiału rodzimego, grubość, stan lub czystość, pozycja spawania, dostępny sprzęt spawalniczy i umiejętności spawacza? Należy pamiętać o konieczności posiadania odpowiedniego sprzętu ochrony osobistej, co jest ważne podczas spawania stali nierdzewnej lub ocynkowanej.

Podczas spawania cienkich materiałów ważne jest zminimalizowanie zniekształceń i odprysków, zapobieganie przepaleniu i uzyskanie solidnej spoiny z odpowiednim przetopem.

Oto najlepsze praktyki dotyczące spawania cienkich materiałów w celu zapewnienia dobrej jakości połączenia:

Spawanie zwykłej stali węglowej

Spawanie zwykłej stali węglowej za pomocą spawania łukowego elektrodą metalową w osłonie gazowej (GMAW)

W przypadku zastosowań ze zwykłą stalą węglową dostępnych jest wiele opcji. W przypadku bardzo cienkiego materiału o grubości do około 14 gauge warto użyć procesu spawania łukowego elektrodą metalową w osłonie gazowej (GMAW) w trybie transferu zwarciowego (SCT) ze spoiwem klasy E70-S2, S3 lub S6 o średnicy 0,058 cm (0,023 cala) i gazie osłonowym o zawartości 75% argonu/25% CO₂. W przypadku materiału o średnicy od 14 gauge do 7,6/40,6 cm (3/16 cala) należy rozważyć użycie spoiwa o średnicy 0,076 cm (0,030 cala).

Inną potencjalną opcją jest zastosowanie pulsacyjnego GMAW za pomocą gazu osłonowego o wysokiej zawartości argonu, np. 95% argonu/5% CO₂ lub argonu/tlenu. Mimo że sprzęt zdolny do wykonywania impulsowego GMAW jest droższy, zapewnia bardzo atrakcyjne korzyści. Spawanie pulsacyjne zapewnia zwiększoną kontrolę nad łukiem spawalniczym, oferuje szeroki zakres parametrów pracy oraz generuje niewielkie odpryski.

Podczas spawania w trybie SCT należy użyć lekkiego przeciągania lub neutralnego kąta ustawienia pistoletu w stosunku do kierunku ruchu, co powinno spowodować niewielką ilość odprysków. W przypadku spawania pulsacyjnego należy popchnąć lub przeciągnąć jeziorko spawalnicze, aby ustalić, która praktyka zapewnia najlepszy wygląd ściegu. Nie należy cofać się do jeziorka, ponieważ neguje to funkcję pulsowania.

Spawanie zwykłej stali węglowej za pomocą spawania łukowego drutem rdzeniowym (FCAW)

Inną opcją jest spawanie łukowe drutem rdzeniowym (FCAW), przy czym nie jest to idealne rozwiązanie, ponieważ wytwarza ochronną warstwę żużla, którą należy usunąć po spawaniu. Charakteryzuje się niższymi wskaźnikami wydajności osadzania w porównaniu do GMAW i wytwarza większe poziomy dymu i odprysków spawalniczych. Również w tym przypadku użycie elektrody o małej średnicy pomaga obniżyć dopływ ciepła. Proces ten najlepiej sprawdza się w przypadku spawania na placu budowy, gdzie można użyć samoosłonowego drutu proszkowego. Nie jest wymagany żaden zewnętrzny gaz osłonowy, a większość drutów biegnie w elektrodzie prądu stałego, co oznacza, że większość ciepła jest generowana w drucie spoiwa, nie zaś w materiale rodzimym. Z drugiej strony GMAW ma dodatnią elektrodę prądu stałego, która generuje większość ciepła w materiale rodzimym.

Spawanie zwykłej stali węglowej za pomocą spawania łukowego w osłonie gazowej elektrodą wolframową (GTAW)

Proces spawania łukowego w osłonie gazowej elektrodą wolframową (GTAW) doskonale sprawdza się w zastosowaniach spawalniczych o małej objętości lub wysokiej jakości. Korzyści płynące z tego procesu to wysoka jakość spoiny, brak odprysków i doskonały przetop. W niektórych przypadkach spoiwo jest zbędne. Zależy to od dopasowania połączenia. Należy pamiętać, że proces ten wymaga większego poziomu umiejętności operatora. Aby zminimalizować zniekształcenia, użyj małej elektrody wolframowej, np. o średnicy 7,6/81,3 cm (3/32 cala), i drobno zeszlifuj ją w kierunku równoległym do długości wolframu. Jako gazu osłonowego najlepiej jest użyć 100-procentowego argonu.

W niektórych zastosowaniach konieczne może być użycie na połączeniach spawania metalową elektrodą otuloną. Użyj elektrody o małej średnicy, zastosuj niskie natężenie prądu i utrzymuj dużą prędkość spawania, aby uzyskać dobrą spoinę w pozycji płaskiej i poziomej. Jeśli możesz spawać tylko w pozycji pionowej, zwiększ natężenie prądu spawania o około 25% i spawaj w postępie pionowym w dół. Wymaga to pewnego doświadczenie, ale pozwala uzyskać dobrą spoinę. Najczęściej stosowaną metodą jest spawanie w pozycji pionowej do góry, przy czym nie jest to idealne rozwiązanie w przypadku cienkiego metalu.

Spawanie stali nierdzewnej

W przypadku stali nierdzewnej wykorzystuje się podobne techniki i strategie spawania jak w przypadku stali węglowej. Preferowaną metodą jest pulsacyjne spawanie GMAW. Jeśli jedyną dostępną opcją jest SCT, zwiększ indukcyjność źródła zasilania (jeśli to możliwe), aby zwiększyć kontrolę jeziorka spawalniczego.

Główną różnicą jest dopasowanie spoiwa do metalu rodzimego. Podczas spawania stali nierdzewnej 304 należy użyć spoiwa 308, a w przypadku stali nierdzewnej 316 spoiwa 316. Do spawania stali nierdzewnej ze stalą węglową należy użyć spoiwa 309. Odpowiednie mieszanki gazów osłonowych do GMAW ze stali nierdzewnej mają wysoką zawartość argonu, na przykład 98 procent argonu/2 procent tlenu lub CO₂. Dostępne są mieszanki trzyskładnikowe, a nawet czteroskładnikowe, które wykorzystują inne gazy, takie jak azot lub hel. Nie są to jednak tanie rozwiązania. Po pierwsze należy sprawdzić zastosowanie i ustalić odpowiednie rozwiązanie. FCAW na stali nierdzewnej i węglowej wymaga 100 procent CO₂ lub mieszanki 75 procent argonu/25 procent CO₂.

Spawanie aluminium

Podczas spawania aluminium ważne jest przygotowanie połączenia przed spawaniem. Wszystkie procesy spawania wykorzystują czyste połączenia, przy czym aluminium jest wyjątkowe, ponieważ zawiera dużą warstwę tlenku, która ma wyższą temperaturę topnienia niż materiał rodzimy. Przygotowanie połączenia za pomocą szczotki drucianej lub zeszlifowanie warstwy tlenku i użycie rozpuszczalnika do jego oczyszczenia ułatwia spawanie i zapewnia czystszą spoinę.

Powszechnie stosowane rodzaje aluminium zazwyczaj wymagają spoiwa ER4043/ER4047 lub ER5356. Należy dopasować spoiwo do materiału rodzimego. W przypadku GMAW bardzo dobrze sprawdzają się mieszanki gazów osłonowych zawierające co najmniej 50% helu i argonu, przy czym są one również drogie. Jeśli to problem, możesz użyć 100-procentowego argonu. W przypadku GTAW użyj 100-procentowego argonu i 2-procentowej elektrody cerowo-wolframowej o małej średnicy.

Podczas spawania elementów ocynkowanych przestrzega się pewnych wytycznych stosowanych również w spawaniu stali węglowej, z wyjątkiem sytuacji, gdy na powierzchni znajduje się warstwa cynku, która nie sprzyja procesowi spawania i zazwyczaj tworzy spoiny o dużej porowatości i słabym wyglądzie ściegu. Jeśli używasz spawania GMAW, wybierz gaz osłonowy o wysokiej zawartości CO₂, np. mieszanki 75% argonu/25% CO₂. Dwutlenek węgla jest gazem aktywnym, co oznacza, że pomaga w czyszczeniu jeziorka spawalniczego i zapobiega porowatości. Ponadto użycie nieco wyższego napięcia i niższych prędkości spawania może zapewnić odpowiedni czas na odgazowanie jeziorka spawalniczego i bardziej płynne związanie się palców spawalniczych.

Inną opcją jest użycie drutu rdzeniowego o mniejszej średnicy, takiego jak drut z podwójnym ekranem. Drut ten wykorzystuje wewnętrzny topnik do wytworzenia ochronnej warstwy żużla oraz gaz osłonowy do czyszczenia i ochrony krzepnącego jeziorka spawalniczego. Ponieważ proces ten wykorzystuje dwie metody czyszczenia, może dawać najlepszy wygląd ściegu i jakość spoiny, nawet przy niższej wydajności stapiania.

Chociaż artykuł nie omawia wszystkich zastosowań, scenariuszy lub materiałów rodzimych, informacje te powinny stanowić dobry punkt wyjścia.