Czym jest spawanie? Definicja, typy i sposób działania procesów

Spawanie to proces stosowany w obróbce metali, budownictwie, produkcji i wielu innych dziedzinach.

Od naprawy maszyn po budowę pojazdów, spawanie odgrywa kluczową rolę w wielu gałęziach przemysłu. W tym przewodniku omówimy, czym jest spawanie, jak działa, jakie są najczęściej stosowane procesy i połączenia oraz do czego się je wykorzystuje.

Niezależnie od tego, czy jesteś praktykantem, czy po prostu chcesz dowiedzieć się więcej, nasz przewodnik jest dobrym miejscem na początek.

Czym jest spawanie?

Spawanie to proces łączenia materiałów – zazwyczaj metali – przy użyciu ciepła, ciśnienia lub obu tych środków. Istnieją różne rodzaje spawania, na przykład MIG/MAG, TIG lub spawanie elektrodą otuloną, z których każdy ma swoje zalety i idealne zastosowania.

Definicja słownikowa

• łączyć (części metalowe) przez podgrzewanie i umożliwienie metalom płynięcia razem lub przez kucie lub ściskanie z wcześniejszym podgrzaniem lub bez
• łączyć (tworzywa sztuczne) w podobny sposób poprzez ogrzewanie
• naprawiać (coś) tą metodą
• Produkować lub tworzyć jakby za pomocą takiego procesu

Jeśli jesteś spawaczem, możesz wykorzystać te techniki w szerokim zakresie prac związanych z produkcją i naprawą.

Jak działa spawanie?

Łączenie materiałów

Spawanie polega na łączeniu dwóch lub więcej materiałów w celu utworzenia mocnego połączenia. Łączone materiały nazywane są materiałami macierzystymi. Czasami w celu wzmocnienia połączenia stosuje się metal spawalniczy lub materiał dodatkowy.

Spoiny można podzielić na:

• Jednorodne spoiny – materiał spawalniczy jest taki sam jak materiał macierzysty
• Spoiny niejednorodne – materiał wypełniający jest inny niż materiał podstawowy
• Spoiny autogeniczne – nie stosuje się materiału spawalniczego, łączy się tylko materiały macierzyste

Wykorzystanie ciepła lub ciśnienia

Spawanie termotopliwe (np. MIG, TIG lub spawanie elektrodami otulonymi) wykorzystuje ciepło do stopienia materiału podstawowego i materiału dodatkowego ze sobą.

Zgrzewanie ciśnieniowe łączy materiały poprzez tarcie lub siłę, czasami z zastosowaniem ciepła.

Proces spawania polega na stopieniu materiału i utworzeniu jeziorka spawalniczego, które po utwardzeniu stanie się spoiną. Przy tworzeniu niektórych spoin stosuje się gaz osłonowy, aby chronić połączenie przed defektami lub zanieczyszczeniami z otoczenia.

Rodzaje procesów spawania

Poniżej przedstawiono najpowszechniej stosowane techniki spawania, każdą dostosowaną do różnych materiałów i sytuacji.

Spawanie łukowe

Czym jest spawanie łukowe?

W tym przewodniku skupimy się na spawaniu łukowym. Spawanie MIG/MAG, TIG i elektrodą otuloną stanowią podtypy spawania łukowego.

Spawanie łukowe to popularny proces spawania, w którym wykorzystuje się łuk elektryczny do wytworzenia ciepła, które topi materiały macierzyste i metal spawalniczy, tworząc mocne połączenie. Można go stosować do łączenia ze sobą szerokiej gamy metali.

Ten rodzaj spawania jest często stosowany w ciężkich konstrukcjach, gdyż wysoka temperatura może odkształcać cienkie materiały.

Spawanie metodą MIG/MAG

Spawanie metodą MIG polega na ciągłym podawaniu drutu elektrodowego, który topi się, gdy łuk elektryczny nagrzewa materiały bazowe.

Skrót MIG oznacza metodę spawania metali w osłonie gazów obojętnych, która jest jedną z dwóch podtypów spawania łukowego metali w osłonie gazów (GMAW). Drugą metodą jest MAG, w której zamiast gazów obojętnych, takich jak argon, stosuje się gazy aktywne, takie jak dwutlenek węgla.

Jak działa spawanie metodą MIG/MAG?

W obu typach używa się uchwytu spawalniczego, tzw. „palnika”. Po naciśnięciu spustu palnika:

1. Palnik zaczyna podawać drut spawalniczy z podajnika drutu na szpuli.
2. Łuk elektryczny powstaje między drutem spawalniczym a przedmiotem obrabianym.
3. Powoduje to podgrzanie obrabianego przedmiotu, stopienie drutu i przyłączenie go do miejsca łączenia.
4. Uchwyt uwalnia strumień gazu osłonowego, który chroni spoinę i drut.

W procesie tym do ochrony spoiny przed zanieczyszczeniami wykorzystywany jest gaz osłonowy (obojętny w przypadku metody MIG, aktywny w przypadku metody MAG).

Do czego stosuje się spawanie metodą MIG?

Ze względu na szybkość, wszechstronność i łatwość automatyzacji spawanie metodą MIG/MAG jest jedną z najczęściej stosowanych metod spawania w przemyśle. Jednak wykonanie tego na zewnątrz może być trudne, ponieważ gaz może zostać zdmuchnięty.

Typowe zastosowania obejmują:

• Motoryzacja i produkcja – Stosowane do ram samochodowych, układów wydechowych i maszyn
• Budownictwo i konstrukcje – idealne do belek stalowych, rur i metalu
• Budowa statków i lotnictwo – zapewnia mocne, czyste i precyzyjne spoiny w dużych konstrukcjach

Więcej informacji na temat spawania metodą MIG znajdziesz w naszym poradniku dla początkujących na temat tej techniki i jej zastosowań.

Spawanie TIG

Mimo że spawanie TIG i MIG/MAG mają pewne podobieństwa, występują też pewne zasadnicze różnice.

Jak działa spawanie metodą TIG?

Spawanie metodą TIG (spawanie elektrodą wolframową w osłonie gazu obojętnego) polega na użyciu elektrody wolframowej w celu wytworzenia łuku elektrycznego, który topi metal macierzysty, tworząc stopioną spoinę. W przeciwieństwie do spawania metodą MIG/MAG elektroda wolframowa nie ulega stopieniu.

Zamiast tego, jeśli zachodzi taka potrzeba, do basenu wprowadza się ręcznie oddzielny pręt wypełniający. Do ochrony spoiny stosuje się gaz osłonowy.

Do czego stosuje się spawanie metodą TIG?

Spawanie metodą TIG jest wolniejszym procesem niż spawanie metodą MIG, ale zapewnia mocniejszą i ładniejszą spoinę, jeśli wykonuje je wykwalifikowany spawacz. Należy ostrożnie obchodzić się z jeziorkiem spawalniczym i podawać drut spawalniczy.

Typowe zastosowania obejmują:

• Spawanie szerokiej gamy metali – takich jak stale niskostopowe, stale nierdzewne i aluminium
• Spoiny, które muszą być mocne i dobrze wyglądać – spawanie metodą TIG zapewnia większą kontrolę nad procesem
• Spoiny wymagające czystego procesu – spawanie metodą TIG nie powoduje powstawania iskier, odprysków ani żużlu

Spawanie metodą TIG można wykonywać w różnych pozycjach, gdzie precyzja i jakość mają większe znaczenie niż szybkość. Jest on szczególnie przydatny w przemyśle lotniczym, sprzęcie spożywczym, przetwórstwie o wysokiej czystości i sportach motorowych.

Więcej informacji na temat spawania metodą TIG znajdziesz w naszym kompleksowym przewodniku poświęconym temu rodzajowi procesu spawania.

Spawanie elektrodą otuloną

Spawanie elektrodą otuloną jest znane również jako MMA (Manual Metal Arc) Jest to jeden z najstarszych rodzajów spawania.

Jak działa spawanie elektrodą otuloną?

Zamiast gazu osłonowego, spawanie elektrodą otuloną wykorzystuje elektrodę topliwą pokrytą topnikiem, która tworzy łuk elektryczny i topi metal. Podczas spawania elektrodą otuloną, powłoka topnika wypala się na elektrodzie, tworząc ochronną warstwę żużla.

Po ostygnięciu stopionego jeziorka spawalniczego konieczne jest usunięcie warstwy żużla w celu odsłonięcia czystej spoiny.

Do czego stosuje się spawanie elektrodą otuloną?

W przeciwieństwie do spawania MIG/MAG i TIG, spawanie elektrodą otuloną nie wymaga stosowania gazu z butli. Dzięki temu jest to dobry proces spawania do trudnych warunków lub na zewnątrz. Dobrze sprawdza się w przypadku grubych materiałów, które nie muszą wyglądać idealnie.

Typowe zastosowania obejmują:

• Budownictwo i spoiny o dużej wytrzymałości – zastosowanie w konstrukcjach stalowych, mostach i rurociągach
• Naprawa i konserwacja – na przykład naprawa sprzętu rolniczego, maszyn lub części przemysłowych
• Spawanie na zewnątrz i zdalne – może działać lepiej niż MIG/TIG w wilgotnych i wietrznych warunkach

Należy pamiętać, że spawanie elektrodą otuloną wymaga dodatkowego czasu na usunięcie warstwy żużla. Choć spawanie elektrodą otuloną nie jest tak precyzyjne jak spawanie metodą TIG ani tak szybkie jak spawanie metodą MIG, jest to metoda niedroga, mobilna i idealna do spawania zanieczyszczonych metali.

Chcesz dowiedzieć się więcej o tym, jak działa spawanie elektrodą otuloną? Przeczytaj nasz poradnik podstawy spawania elektrodą otuloną.

Inne rodzaje spawania łukowego

MIG/MAG, TIG i STICK to rodzaje spawania, w których mogą pomóc nasze czołowe w branży urządzenia spawalnicze. Istnieje jednak wiele innych rodzajów spawania łukowego (i innych procesów spawalniczych), w tym:

• Spawanie łukowe drutem rdzeniowym (FCAW) jest podobne do spawania metodą MIG, ale wykorzystuje drut wypełniony topnikiem, który tworzy własną osłonę. Dzięki temu idealnie nadaje się do spawania na zewnątrz lub do ciężkich prac spawalniczych bez konieczności stosowania butli z gazem.
• Spawanie łukiem krytym (SAW) polega na zanurzeniu łuku pod warstwą ziarnistego topnika, co zapobiega powstawaniu odprysków i zanieczyszczeń. Idealnie nadaje się do wykonywania wysokiej jakości spoin w grubych materiałach.
• Spawanie plazmowe (PAW) jest podobne do spawania metodą TIG, ale wykorzystuje zwężony łuk elektryczny zapewniający wysoką precyzję i głęboką penetrację. Idealnie nadaje się do przemysłu high-tech, w którym wymagane są niezwykle czyste, wysokiej jakości spoiny.

Wyjaśniliśmy już definicję spawania i kilka powszechnie stosowanych procesów, teraz przyjrzyjmy się, jak działają połączenia spawane.

Rodzaje połączeń spawanych

Kluczowym elementem spawania jest wybór sposobu łączenia ze sobą materiałów. Połączenia mają wpływ na wytrzymałość, wygląd i trwałość spoiny. Oto pięć typowych rodzajów połączeń, sposób ich działania i przeznaczenie.

Przeczytaj nasz wpis na blogu poświęcony podstawowym typom spoin oraz przydatne wskazówki, jak uzyskać wysokiej jakości efekt. Oprócz tych popularnych połączeń można stosować różne rodzaje spoin, co pozwala na tworzenie mocnych i trwałych spawów.

Na przykład spoiny rowkowe wykonywane są w przygotowanym rowku między dwoma elementami i często stosowane do osiągnięcia pełnej penetracji w spawaniu konstrukcyjnym, rurociągach lub zbiornikach ciśnieniowych. Spoiny pachwinowe, tworzące kształt trójkąta, są powszechnie stosowane w złączach teowych i narożnych. Zapewniają one ekonomiczną wytrzymałość przy mniejszej ilości materiału wypełniającego niż spoiny czołowe.

Inne to spoiny wtykowe, które wypełniają okrągłe otwory, żeby połączyć nakładające się materiały, oraz spoiny szczelinowe, które wykorzystują wydłużone otwory, żeby równomiernie rozłożyć naprężenia. Mogą zastąpić nity w zastosowaniach samochodowych i konstrukcyjnych.

Wybór odpowiedniego procesu tworzenia spoin do danego zadania jest ważny, ale jakie są praktyczne zastosowania spawania?

Do czego stosuje się spawanie:

Spawanie odgrywa kluczową rolę w wielu gałęziach przemysłu w Wielkiej Brytanii – od budowy pojazdów po urządzenia do pozyskiwania zielonej energii.

Pojazdy i maszyny

Przy produkcji, naprawie i konserwacji pojazdów i maszyn, siła i szybkość mają pierwszorzędne znaczenie.

• Spawanie metodą MIG/MAG jest popularne w przypadku nadwozi samochodowych ze względu na krótki czas produkcji i stosunkowo czyste wykończenie. Można jednak stosować spawanie TIG w celu uzyskania czystszych i bardziej precyzyjnych spoin na cieńszych metalach.
• W przypadku konieczności spawania na masową skalę, opcją jest spawanie zrobotyzowane lub automatyzacja spawania .

Budownictwo

Spawanie odgrywa istotną rolę w budownictwie, obejmującym m.in. budynki, mosty i rurociągi. W budownictwie spoiny muszą być zaprojektowane w taki sposób, aby wytrzymywały duże obciążenia i ekstremalne warunki pogodowe.

• Spawanie elektrodami otulonymi (SMAW) jest powszechnie stosowane do spawania konstrukcji stalowych, zwłaszcza na zewnątrz lub w wilgotnych warunkach. Spawanie łukowe drutem rdzeniowym (FCAW) nie wymaga zewnętrznego źródła gazu, dzięki czemu nadaje się do wykonywania ciężkich spoin w grubych materiałach na placach budowy w każdych warunkach pogodowych.
• W niektórych zastosowaniach budowlanych wygląd ma mniejsze znaczenie, natomiast wytrzymałość i trwałość spoin są najważniejsze. Prace spawalnicze wykonywane elektrodą otuloną i łukowe drutem rdzeniowym wytwarzają żużel, ale są szybkie i tworzą mocne spojenia.

Naprawy i konserwacja

Spawanie jest często stosowane przy naprawach i konserwacji, na przykład w celu naprawy zepsutych części lub zużytych maszyn.

• Spawanie metodą TIG jest zazwyczaj stosowane do napraw ze względu na swoją wytrzymałość, precyzję i możliwość stosowania do szerokiej gamy metali. Daje czyste i ładne spoiny, ale aby wykonać je dobrze, potrzeba czasu i umiejętności.
• Jeśli chodzi o szybkość, spawanie MIG/MAG to kolejna opcja w przypadku napraw na większą skalę, zwłaszcza jeśli kontrola i wygląd nie mają dużego znaczenia. Spawanie grubszych metali może być łatwiejsze przy użyciu metody MIG.

Spawanie jest również wykorzystywane w wyspecjalizowanych dziedzinach, takich jak przemysł lotniczy i kosmiczny, co wymaga najwyższej jakości spoin wykonywanych w przypadku nietypowych materiałów.

W budowie konstrukcji podwodnych spawanie elektrodą otuloną i łukiem krytym stosuje się do wykonywania mocnych, trwałych spoin na grubych materiałach, które muszą wytrzymać wysokie ciśnienie. Hobbyści, rzemieślnicy i rzeźbiarze również korzystają ze spawania.

Nasz przewodnik powinien dać Ci ogólny zarys tego, czym jest spawanie i czym charakteryzują się różne procesy spawalnicze.

Rozpocznij spawanie z ESAB

Jeśli chcesz zostać profesjonalnym spawaczem lub po prostu weekendowo zajmować się obróbką metali, rozpocznij swoją przygodę z ESAB.

Bez względu na rodzaj Twojego projektu możemy zaoferować szeroką gamę sprzętu spawalniczego, akcesoriów spawalniczych i ŚOI. Nasza oferta wysokowydajnych i przyjaznych dla użytkownika spawarek MIG, TIG i STICK zapewnia:

• Kompletna linia rozwiązań produkcyjnych dla praktycznie każdego zastosowania i branży w Wielkiej Brytanii
• Wytrzymała konstrukcja maszyny przemysłowej z obudową odporną na uderzenia i wieloma punktami podnoszenia
• Doskonałe parametry łuku i technologia zapewniająca spójne, wysokiej jakości spoiny

Możesz także przejrzeć naszą sekcję ESAB University , aby zapoznać się z najnowszymi artykułami na temat spawania, filmami ekspertów i kursami.