Spawanie TIG
źródło: www.fronius.com

Spawanie TIG - "Spawanie elektrodą wolframową w osłonie gazów obojętnych (spawanie TIG) jest procesem spawania w osłonie gazów osłonowych i zalicza się do stapiających metod spawania. Stosuje się go wszędzie tam, gdzie niezbędna jest najwyższa jakość i spoiny bez odprysków. Spawanie TIG jest między innymi stosowane do stali nierdzewnych, stopów aluminium i niklu oraz cienkich blach z aluminium. Tę metodę stosuje się w budowaniu rurociągów i zbiorników, w budowie portali lub w przemyśle lotniczym i kosmicznym.

Podczas spawania TIG następuje doprowadzenie prądu przez elektrodę wolframową, która jest odporna na działanie wysokiej temperatury i nie ulega stopieniu. Z tej elektrody wychodzi łuk spawalniczy, który rozgrzewa i roztapia element spawany. Wokół elektrody znajduje się dysza gazu osłonowego. Zabezpiecza on rozgrzany materiał przed reakcjami chemicznymi z powietrzem otoczenia. Stosowane są gazy szlachetne, jak argon, hel lub mieszaniny. Gazy obojętne, a więc niereaktywne, zapobiegają reakcjom chemicznym z płynnym jeziorkiem spawalniczym i rozgrzanym materiałem. Zapewnia to wysokiej jakości spoiny. Ponieważ elektroda wolframowa nie ulega stopieniu, materiał dodatkowy podczas spawania TIG ręcznego lub zmechanizowanego doprowadza zewnętrzny podajnik drutu. Elektroda wolframowa jest sercem spawania TIG. Wolfram topiący się w temperaturze 3380 stopni Celsjusza ma najwyższy punkt topnienia ze wszystkich czystych metali układu okresowego pierwiastków. Dzięki temu elektroda nie ulega stopieniu, podczas gdy wychodzi z niej łuk spawalniczy rozgrzewający i roztapiający materiał. Elektrody wytwarza się w procesie spiekania. Aby poprawić ich właściwości, można stapiać je z dodatkami tlenkowymi.

Warianty procesowe spawania TIG:

Spawanie drutem zimnym - Doprowadzenie zimnego drutu zwiększa produktywność: prędkość spawania rośnie i następuje dokładne i równomierne doprowadzenie spoiwa do jeziorka spawalniczego. Dzięki temu nawet spawacze z mniejszymi umiejętnościami mogą uzyskiwać doskonałe rezultaty.

Spawanie drutem gorącym - Spawanie TIG drutem gorącym jest pochodną spawania TIG drutem zimnym. Podczas spawania TIG drutem gorącym następuje podgrzewanie spoiwa. Ma to różne zalety: ilość stopiona i wydajność stapiania ulegają zwiększeniu, rośnie prędkość spawania i następuje zmniejszenie mieszaniny.

ARCTIG - Metoda spawania ArcTig jest wariantem procesu TIG do zmechanizowanego spawania połączeniowego. Zapewnia doskonały wygląd spoiny, bezpieczne przespawanie warstwy graniowej spoiny i bardzo wysoką jakość spawania. Przez zwiększenie prędkości spawania i zmniejszenie nakładu na przygotowanie spoiny ArcTig zwiększa rentowność całego procesu spawania.

Napawanie -  to metoda, podczas której elementy są powlekane specjalnymi stopami, aby wyraźnie wydłużyć ich okres eksploatacji. Ta powłoka jest nanoszona metodą zmechanizowanego napawania. 

Spawanie orbitalne - Podstawowa konstrukcja urządzenia do spawania orbitalnego obejmuje nieruchomą rurę i ruchomą głowicę spawalniczą / palnik spawalniczy TIG poruszające się wokół rury. Ruchoma głowica do spawania orbitalnego jest też określana mianem kleszczy spawalniczych. Technika spawania orbitalnego jest pomocna wszędzie tam, gdzie w kontrolowanych warunkach konieczne jest uzyskanie równomiernej jakości spoin. Dlatego głównym obszarem zastosowania tej dziedziny spawalnictwa są budowa rurociągów, przemysł spożywczy i chemiczny. Wykorzystując technikę spawania orbitalnego, można tworzyć nie tylko połączenia rura-rura, ale też wspawać rury w dna rur.


Jakie materiały nadają się do spawania metodą TIG?

Do najczęściej stosowanych materiałów podczas spawania TIG należą stale nierdzewne, stopy aluminium i niklu oraz cienkie blachy z aluminium i stali nierdzewnej.

Spawanie stali nierdzewnej wymaga dobrej znajomości materiału — ponieważ wiele różnych stopów i rodzajów stali wykazuje też różne właściwości spawania. Celem jest utrzymanie pozytywnych właściwości materiału również po zakończeniu procesu spawania.

Mianem nierdzewnych stali szlachetnych określa się stopowe i niestopowe stale o szczególnie wysokim stopniu czystości. Udział tzw. pierwiastków towarzyszących żelazu, takich jak siarka i fosfor, jest mniejszy niż 0,025%. Stal szlachetna niekoniecznie musi być nierdzewna, jednak na co dzień o stalach szlachetnych mówi się głównie w przypadku stali nierdzewnych. Najczęstszymi dodatkami stopowymi do stali nierdzewnych są chrom, nikiel, molibden, tytan, niob, wanad i kobalt. Od minimalnej zawartości chromu na poziomie 12% stal nierdzewna staje się wytrzymała. Wskutek reakcji z tlenem na powierzchni tworzy się bardzo cienka warstwa tlenku chromu. Chroni ona leżącą pod nią stal przed innymi wpływami chemicznymi.

W zależności od składników, wyróżnia się kilka różnych rodzajów stali:

Stale austenityczne - Te stale są określane również mianem stali chromowo-niklowych (stali CrNi), a zawartość niklu w nich przekracza 8%. Mają dobre właściwości mechaniczne, są odporne na korozję i działanie kwasów i można je łatwo obrabiać. Stosuje się je przede wszystkim w agresywnych warunkach otoczenia — w przemyśle chemicznym i spożywczym. 

Stale ferrytyczne - Istnieją dwa rodzaje stali ferrytycznych. Zawartość chromu waha się od 11 do 13% lub ok. 17%. Pierwsze, ze względu na małą zawartość chromu, określa się mianem „opóźniających korozję”. Stosuje się je wszędzie tam, gdzie ważny jest długi okres eksploatacji i bezpieczeństwo, a mniej istotny jest wygląd. Przykładem jest budowa kontenerów, wagonów i pojazdów.

 Stale ferretyczno-austenityczne (stale typu duplex) - Z powodu obu elementów składowych, ferrytu i austenitu, takie stale nierdzewne często określa się mianem stali duplex. Łączą one dwie szczególnie dobre właściwości: większą wytrzymałość niż nierdzewne stale niklowo-chromowe i wyższą rozszerzalność oraz plastyczność niż nierdzewne stale chromowe. Z powodu bardzo wysokiej odporności na korozję powierzchniową, stale duplex stosuje się przede wszystkim w przemyśle petrochemicznym oraz technice offshore.

Czyste aluminium (Al 99,5) ma bardzo małą wytrzymałość. Stanowi jednak bazę dla stopów, których wytrzymałość może śmiało stawać w szranki z wytrzymałością stali.

Spawanie aluminium jest szczególnie trudne. Przyczyna leży w tym, że ten materiał jest otoczony warstwą tlenku. Topi się ona dopiero w temperaturze 2015 stopni Celsjusza, natomiast samo aluminium, w zależności od stopu, już w temperaturze około 650 stopni. Gdyby topić warstwę utlenioną w konwencjonalny sposób, aluminium by się upłynniło — spawanie stałoby się niemożliwe. Dlatego konieczne jest zniszczenie lub wyparcie tlenku. Właściwości czystego aluminium można zmienić przez stapianie go z innymi metalami. Dodatek magnezu zwiększa wyraźnie wytrzymałość materiału.

Najważniejsze składniki stopów aluminium i ich właściwości to:

Magnez (Mg) - 0,3–7 % wyższa wytrzymałość, drobniejsze ziarno

Mangan (Mn) - 0,3–1,2% lepsza odporność na korozję (wodę słoną), wyższa wytrzymałość

Miedź (Cu) - o ok. 5% wyższa wytrzymałość, mniejsza odporność na korozję, ważna dla możliwości hartowania

Krzem (Si) - 12% dla odlewu, obniża punkt topnienia do 577°C, ale daje duże ziarno"