Jak działają półautomaty spawalnicze?

Półautomat spawalniczy to niezastąpione wyposażenie wszystkich firm zajmujących się produkcją elementów, konstrukcji czy urządzeń wykonanych z metalu. Urządzenia tego rodzaju pozwalają na uzyskiwanie dobrej wydajności idącej w parze z jakością układania spoin oraz spawania materiałów różnego typu i o rozmaitej grubości. Bardzo szeroki zakres regulacji pozwala na dobór optymalnych parametrów pracy i uzyskiwanie dobrych rezultatów.

Spawanie jako najwszechstronniejsza metoda łączenia elementów metalowych

Spawanie to jedna z najszerzej stosowanych metod trwałego łączenia elementów metalowych, wykorzystywana przy produkcji konstrukcji stalowych, budowie maszyn i urządzeń, podczas montażu rozmaitych instalacji, a także w czasie modernizacjach i napraw sprzętu. Wykonywane przy pomocy spawania połączenia charakteryzują się znakomitą szczelnością i wytrzymałością zbliżoną do tej, jaką można osiągnąć przy pozostałych sposobach spajania np. przez używanie elementów złącznych czy nitowanie. Jednocześnie spawanie gwarantuje wysoką sztywność oraz zachowanie większości cech materiału, z którego są wykonane pozostałe części. Zaletą spawania jest również jego duża wszechstronność – spawać można różne rodzaje stali, żeliwo, ale też metale nieżelazne, jak aluminium lub miedź oraz wszelkie ich stopy. Do spawania nadają się też choćby tytan i magnez, choć często wymaga to spełnienia dodatkowych warunków i użycia konkretnego sprzętu – wyjaśnia przedstawiciel firmy UNI-LAGER, zajmującej się profesjonalną obróbką metali i dostarczającej narzędzia do utrzymania ruchu w zakładach przemysłowych.

Większość zalet spawania wynika z natury samego procesu, który wykorzystuje możliwości obróbki termicznej metalu. Po rozgrzaniu dwóch łączonych powierzchni następuje upłynnienie materiału, który podobnie jak przy użyciu różnych metod metalurgicznych może być dowolnie łączony. Jest to możliwe za sprawą procesów zachodzących na poziomie atomowym i wzajemnego łączenia się dwóch sieci krystalicznych w jedną, dzięki rozrywaniu istniejących wiązań i tworzeniu się nowych. Po ostygnięciu metal tworzy spójną i uporządkowaną strukturę, która w miejscu spawu nie odbiega swymi parametrami wytrzymałościowymi od obszarów niepoddawanych obróbce tego rodzaju.

Przeczytaj również: Na czym polega naprawa siłowników hydraulicznych?

Częściowy przetop może być efektem działania wysokiej temperatury wytwarzanej na różne sposoby. Przy metodach metalurgicznych metal jest ogrzewany w specjalnych piecach. Podczas spawania stosuje się jednak obróbkę punktową, ograniczoną do miejsc, które mają ulec scaleniu. Materiał może być ocieplany przy użyciu płonącego gazu, jak przy spawaniu gazowym, strumienia fotonów w postaci promienia lasera w przypadku spawania laserowego czy wreszcie najpopularniejszej metody, czyli łuku elektrycznego. Spawanie łukiem elektrycznym gwarantuje najkorzystniejszy stosunek uzyskiwanych efektów do stopnia skomplikowania urządzenia, jego rozmiarów oraz ponoszonych kosztów. Co ważne, zapewnia też wysoką mobilność, pozwalając na spawanie w różnych miejscach, także trudnodostępnych, co ma szczególne znaczenie przy łączeniu elementów większych konstrukcji czy bardziej złożonych maszyn i urządzeń.

Przeczytaj również: Jak działają automatyczne linie spawalnicze?

MIG/MAG – uniwersalna metoda spawania łukiem elektrycznym

Spawanie łukiem elektrycznym polega na wykorzystaniu energii generowanej przez przepływ napięcia powodującego zapalenie zjonizowanego gazu, który tworząc plazmę, osiąga bardzo wysoką temperaturę niezbędną do uzyskania częściowego przetopu. Łuk elektryczny pojawia się za sprawą prądu płynącego przez łączony metal oraz elektrodę tworzoną przez uchwyt spawalniczy podłączony do spawarki. Do skutecznego spawania potrzebne jest więc urządzenie dostarczające w zależności od stosowanej metody prądu stałego lub zmiennego o ściśle określonych parametrach – napięciu, natężeniu oraz częstotliwości. Konieczny będzie także zacisk umożliwiający podłączenie jednego bieguna do spawanego metalu oraz uchwyt spawalniczy, który będzie w stanie zamknąć wytworzony w ten sposób obwód.

Przeczytaj również: W trosce o jakość spawania. Wdrożenia EN ISO 3834

Istnieją różne metody spawania, o nieco innych obszarach zastosowania i charakterystyce. Najprostszą z nich, a zarazem dającą nieco gorsze efekty i wymagające odpowiedniej obróbki spawu jest spawanie elektrodą otuloną, tzw. MMA (Manual Metal Arc Welding). W tym przypadku elektroda ulega topieniu wraz z postępem prac, dostarczając jednocześnie materiału zasilającego powstające jeziorko spawalnicze i tworzącego strukturę spawu. Ponieważ rozgrzany metal jest narażony na przedostawanie różnych zanieczyszczeń, konieczne będzie odcięcie rozgrzanej powierzchni od powietrza atmosferycznego, ponieważ mogłoby to prowadzić do tworzenia się tlenków metali. Ochrona jest potrzebna również ze względu na znajdujące się w bezpośrednim sąsiedztwie substancje, które mogłyby przenikać do wnętrza metalu. W przypadku spawania MMA za tworzenie atmosfery ochronnej odpowiadają substancje zawarte w otulinie elektrody, które ulegając spalaniu, tworzą mieszaninę gazów osłonowych.

Znacznie lepsze efekty można uzyskiwać, korzystając ze spawania w atmosferze ochronnej powstającej wskutek podawania w obszar przetopu strumienia gazu osłonowego. Takie rozwiązanie jest wykorzystywane w najpopularniejszej i bardzo uniwersalnej metodzie spawania łukiem elektrycznym, czyli przy spawaniu MIG/MAG. Spawanie MIG (Metal Inert Gas) odbywa się przy użyciu gazów obojętnych, których cechą charakterystyczną jest to, że nie wchodzą w reakcje chemiczne z innymi substancjami. W spawaniu MIG korzysta się z argonu, helu, a także ich mieszanek w różnych proporcjach w zależności od rodzaju spajanego metalu. Spawanie MAG (Metal Active Gas), czyli spawanie w atmosferze ochronnej gazów aktywnych odbywa się zwykle przy użyciu dwutlenku węgla, który pozwala na wiązanie większości substancji znajdujących się w obszarze spawania, zapobiegając ich kontaktowi ze spoiną.

Podstawowe elementy spawarki półautomatycznej do spawania MIG/MAG

Zarówno spawanie MIG, jak i MAG jest wykonywane przy pomocy jednego urządzenia, zwanego potocznie migomatem. Sprzęt do metod MIG/MAG to tzw. półautomaty spawalnicze, co wiąże się z faktem, że poza przesuwaniem elektrody w obszarze układania spoiny wszystkie funkcje są realizowane za pomocą podzespołów działających automatycznie, spawacz musi jednak ręcznie kontrolować szybkość, z jaką następuje przetop kolejnych fragmentów materiału, a za sprawą doboru właściwego prądu również jego głębokość. W skład zestawu tworzącego półautomat spawalniczy wchodzą różne podzespoły umożliwiające pracę. Będzie to sama spawarka będąca źródłem zasilania, a jednocześnie utrzymując ustawione parametry napięcia spawania. Konieczny będzie również uchwyt spawalniczy oraz zacisk masowy podłączany do spawanego metalu. Potrzebne będą butle z gazem osłonowym i reduktorem dobierającym ustaloną wartość ciśnienia. Przy spawaniu profesjonalnym, zwłaszcza gdy w grę wchodzi układanie dłuższych spawów, wymagany będzie układ chłodzenia. Półautomaty spawalnicze mogą być wyposażone w zintegrowany podajnik drutu lub korzystać z urządzeń zewnętrznych.

Spawanie półautomatem polega na używaniu elektrody nietopliwej, która jest wbudowana w uchwyt spawalniczy. Znajdują się w nim również dysze, którymi podawany jest gaz oraz otwór, przez który podawany jest drut spawalniczy. Spełnia on tę samą funkcję co rdzeń elektrody w spawaniu MMA, a mianowicie dostarcza metalu zasilającego powstające jeziorko spawalnicze, a po zastygnięciu i ochłodzeniu tworzącego spaw. Drut jest odwijany ze specjalnej szpuli i przesuwany za pomocą rolek w ustalonym tempie. W zależności od rodzaju spawu i spawanego materiału mogą być stosowane druty o różnych średnicach.

Półautomat spawalniczy zwykle jest wyposażony w inwerter. Urządzenie to znacznie zwiększa częstotliwość prądu, co pozwala na zastosowanie mniejszego gabarytowo, a zarazem lżejszego transformatora podającego prąd o parametrach niezbędnych do zajarzenia i utrzymania łuku elektrycznego. Poza mniejszymi rozmiarami i masą zwiększającymi mobilność użycie inwertera daje również możliwość precyzyjnej regulacji natężenia, co w efekcie ułatwia uzyskiwanie przetopu o niezbędnej charakterystyce, dopasowanego do grubości materiału, a zatem otrzymywania spoin o lepszej jakości. Urządzenia pozwalają również na spawanie prądem pulsacyjnym oraz pracę z dłuższymi lub krótszymi spawami przez przełączanie trybu działania między włącznikiem 2 a 4 taktowym.

Spawanie półautomatem spawalniczym daje możliwość łączenia różnych metali – zarówno rozmaitych stopów stali, jak i aluminium. Przy umiarkowanych kosztach sprzętu i wydatkach związanych z jego eksploatacją można dzięki niemu uzyskiwać spawy dobrej jakości oraz w zależności od rodzaju łączonego materiału spawać w osłonie gazów obojętnych lub aktywnych. Dobrej jakości migomat jest podstawowym wyposażeniem warsztatu mechanicznego i ślusarskiego, a także wielu firm produkcyjnych oferujących usługi spawalnicze.