thumb|Spawanie elektryczne thumb|Strefy złącza spawanego. 1 – materiał rodzimy, 2 – strefa wpływu ciepła, 3 – spoina thumb|Spoina. Widoczny niebieski obszar jest wynikiem utleniania się metalu w wysokich temperaturach, dla spawania gazowego około 316 °C, ale nie odpowiada strefie wpływu ciepła. Strefa wpływu ciepła to jedynie obszar materiału w najbliższym sąsiedztwie spoiny.
Połączenie spawane, spoina – rodzaj złącza powstającego w procesie fizycznym łączenia materiałów poprzez ich miejscowe stopienie i zestalenie. Stosowane np. do łączenia metali (głównie stali) i tworzyw sztucznych. Przy spawaniu zwykle dodaje się spoiwo spawalnicze, tj. stapiający się wraz z materiałem rodzimym materiał dodatkowy, wypełniający spoinę.
Metody spawania Rozróżnia się metody spawania: spawanie elektryczne: z wykorzystaniem spawarki – urządzenia opierającego swą pracę na zjawisku łuku elektrycznego w temperaturach do 4000 °C, stosowane jest do spajania blach o grubości od 1 mm do 80 mm. spawanie elektrodami otulonymi, metoda 111 spawanie łukiem krytym spawanie drutem rdzeniowym spawanie w osłonie gazów spawanie MIG, metoda 131 (ang. Metal Inert Gas) – jest to spawanie łukowe elektrodą topliwą w osłonie gazu obojętnego (Ar, He, Ar + He). Metoda ta jest stosowana do spawania i napawania we wszystkich pozycjach w sposób automatyczny lub półautomatyczny. spawanie MAG, metoda 135 (ang. Metal Active Gas) – jest to spawanie łukowe w osłonie gazu aktywnego chemicznie (CO2, CO2 + gaz obojętny). spawanie TIG, metoda 141 (ang. Tungsten Inert Gas) – jest to spawanie łukowe elektrodą nietopliwą w osłonie gazów obojętnych (Ar, He, Ar + He). Umożliwia ona spawanie prawie wszystkich metali i ich stopów oraz łączenie ze sobą różnych metali i stopów. Uzyskiwany metal spoiny jest stopem roztopionej części materiału rodzimego i spoiwa (drut, pręt, pałeczka) podawanego w strefę jarzenia się łuku. Częściej stosowane są stopy zbliżone składem do materiału rodzimego jednak z domieszkami, które powodują poprawę jakości połączeń spawanych w różnych jej aspektach. TIG charakteryzuje się możliwością stosowania we wszystkich pozycjach. spawanie gazowe, metoda 311-G: najczęściej przy spalaniu acetylenu w temperaturach do 3100 °C, stosowane jest do spajania blach o grubości od 0,4 mm do 40 mm. spawanie elektrogazowe spawanie elektronowe spawanie laserowe spawanie łukowo-wodorowe spawanie hybrydowe spawanie plazmowe spawanie termitowe spawanie żużlowe
Zmiany w materiale W czasie spawania w obrębie działania wysokiej temperatury w stali zachodzą pewne przemiany cieplne, osłabiające jej wytrzymałość. Połączenie spawane zmniejsza wytrzymałość materiału o następujące wartości: wytrzymałość na rozciąganie k'r = 0,8 kr wytrzymałość na zginanie k'g = 0,9 kr wytrzymałość na ściskanie k'c = kr wytrzymałość na ścinanie k't = 0,65 kr, gdzie kr jest wytrzymałością materiału na rozciąganie.
W starszych książkach można znaleźć informację o osłabiającym wpływie spoiny, wówczas do obliczeń wytrzymałościowych używano grubości obliczeniowej, która jest o 30% mniejsza niż rzeczywista grubość materiału w miejscu spoiny lub też na końcach dodawano kratery o długości 1 – 1,5 grubości spoiny, lecz nie uwzględniano ich w obliczeniach ze względu na niepełny przetop.
Przy nowszych spawarkach już nie stosuje się żadnych poprawek, technologia pozwala na wykonanie spoiny o pełnych właściwościach już od samego początku spawania.
Połączenie spawane często wymaga dodatkowej obróbki spoiny. Często na powierzchni spoiny wydzielają się drobne cząstki żużlu, które mogą być niebezpiecznie ostre. Spoiny spawane często szlifuje się zgrubnie, zanim spawana konstrukcja zostanie użyta.
Jakość połączeń spawanych Najczęściej stosowanym kryterium oceny jakości połączeń spawanych jest wytrzymałość spoiny i materiału wokół niej. Główne czynniki wpływające na jakość połączenia to metoda spawania, ilość i koncentracja dostarczanej energii, łączone materiały, materiał elektrody lub topnika, geometria i projekt połączenia, związki między wyżej wymienionymi czynnikami. Przy sprawdzaniu jakości spoin metodami niszczącymi i nieniszczącymi, brane są pod uwagę również następujące czynniki: widoczne defekty spoiny, akceptowalny poziom naprężeń rezydualnych i zniekształceń, właściwości strefy wpływu ciepła. Przepisy i normy odnośnie do spawalnictwa określają szczegółowe wytyczne dla spawacza i osoby oceniającej jakość połączenia.
Rodzaje złącz spawanych
doczołowe teowe kątowe krzyżowe zakładkowe równoległe nakładkowe grzbietowe zakładkowe
Rodzaje spoin Wyróżnia się rodzaje spoin: spoiny czołowe – spoiny powstałe między ścianką elementu tworzącą jego grubość a drugim z łączonych elementów. Jeżeli obejmuje one całą grubość elementu, to nazywamy ją spoiną z pełnym przetopem, ewentualnie pełny przetop z podpoiną. Gdy spoina nie obejmuje całej grubości elementu, wówczas mówimy o spoinach z niepełnym przetopem. spoiny pachwinowe – wykonane są w rowku utworzonym przez nieukosowanie ścianki elementów łączonych. spoiny brzeżne – brzegi blachy przygotowuje się przez podgięcie. Spawanie odbywa się w zasadzie bez dodania spoiwa. Maksymalna grubość blach stosowana przy tego typu złączach to 3 mm. Występują w złączach doczołowych i przylgowych (odmiana złącza kątowego). spoiny otworowe – polegają na wypełnieniu spoiwem otworu okrągłego lub podłużnego, wykonanego w jednej z blach złącza. spoiny punktowe – powstają poprzez przetopienie jednej z blach i wtopieniem się w blachę znajdującą się pod nią.
Oznaczanie spoin frame|wymiarowanie spoiny na przykładzie spoiny czołowej Na rysunkach technicznych do umownego przedstawiania spoin stosuje się zasady określone w normie EN ISO 2553. Na rynku światowym występują dwa różne systemy oznakowania na rysunkach (system A i system B). W rysunku technicznym złącze spawane rysuje się, w zależności od stopnia uproszczenia, jak pokazano poniżej. W I stopniu uproszczenia wymiaruje się spoiny jak inne części maszyn. W III stopniu uproszczenia zaznacza się je linią oraz symbolem rodzaju spoiny.
Pozycje spawania Wyróżnia się pozycje spawania: PA – pozycja podolna PB – pozycja naboczna PC – pozycja naścienna PD – pozycja okapowa PE – pozycja pułapowa PF – spawanie blach w pozycji pionowej z dołu do góry PG – spawanie blach w pozycji pionowej z góry do dołu PH – spawanie rur w pozycji pionowej z dołu do góry PJ – spawanie rur w pozycji pionowej z góry do dołu H-L045 – spawanie rur w pozycji pochylonej pod kątem 45° z dołu do góry J-L045 – spawanie rur w pozycji pochylonej pod kątem 45° z góry do dołu
Zakres uprawnień wynikający z wykonanego złącza egzaminacyjnego Zakres uprawnień wynikający z wykonanego złącza egzaminacyjnego:
Przykładowy zapis uprawień EN 287-1 111 T BW 1.2 B t05 D60,3 H-L045 ss nb
Objaśnienie przykładowego zapisu Norma, według której odbył się egzaminNumer procesu spawaniaRodzaj złącza egzaminacyjnegoRodzaj spoinyGrupa materiałowaMateriał dodatkowy (spoiwo)Grubość złącza egzaminacyjnegoŚrednica zewnętrzna rury złącza egzaminacyjnegoPozycje spawaniaSposób wykonania złącza egzaminacyjnego(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)EN 287-1111TBW1.2Bt05D60.3H-L045ss nb
(1) Norma, według której odbył się egzamin EN 287-1 Stal EN ISO 9606-2 Aluminium i stopy aluminium EN ISO 9606-3 Miedź i stopy miedzi EN ISO 9606-4 Nikiel i stopy niklu EN ISO 9606-5 Tytan i stopy tytanu, cyrkon i stopy cyrkonu
(2) Numer procesu spawania wg PN-EN ISO 4063
(3) Rodzaj złącza egzaminacyjnego P blacha T rura
(4) Rodzaj spoiny BW spoina czołowa FW spoina pachwinowa
(5) Grupa materiałowa według PN-CR 15608
(6) Materiał dodatkowy (spoiwo) nm bez materiału dodatkowego S drut lity lub pręt M drut proszkowy metalowy B drut proszkowy zasadowy P drut proszkowy rutylowy, żużel szybko krzepnący R drut proszkowy rutylowy, żużel wolno krzepnący V drut proszkowy - rutylowy lub zasadowo/fluorkowy W drut proszkowy zasadowo/fluorkowy, żużel wolno krzepnący Y drut proszkowy zasadowo/fluorkowy, żużel szybko krzepnący Z drut proszkowy - inne rodzaje rdzenia A elektroda o otulinie kwaśnej B elektroda o otulinie zasadowej C elektroda o otulinie celulozowej R elektroda o otulinie rutylowej RA elektroda o otulinie rutylowo-kwaśnej RB elektroda o otulinie rutylowo-zasadowej RC elektroda o otulinie rutylowo-celulozowej RR elektroda o grubej otulinie rutylowej S elektroda o otulinie specjalnej
(7) Grubość złącza egzaminacyjnego - blachy lub ścianki rury t [w mm]
(8) Średnica zewnętrzna rury złącza egzaminacyjnego D [w mm]
(9) Pozycje spawania wg PN-EN ISO 6947
(10) Sposób wykonania złącza egzaminacyjnego bs spawanie dwustronne ss spawanie jednostronne nb spawanie bez podkładki mb spawanie na podkładce sl spawanie jednościegowe (tylko dla spoin pachwinowych) ml spawanie wielościegowe (tylko dla spoin pachwinowych) rw spawanie techniką w prawo (tylko dla metody 311) lw spawanie techniką w lewo (tylko dla metody 311)
Zakres uprawnień wynikający z wykonanego złącza egzaminacyjnego
Przykładowy zapis uprawień EN ISO 9606-1 111 T BW FM1 B t05 D60,3 H-L045 ss nb
Objaśnienie przykładowego zapisu Norma, według której odbył się egzaminNumer procesu spawaniaRodzaj wyrobuRodzaj spoinyGrupa materiałowa spoiwaRodzaj spoiwa (spoiwo)Wymiar - grubość materiałuWymiar - średnica zewnętrzna ruryPozycja spawaniaSzczegóły dotyczące spoiny(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)EN ISO 9606-1111TBWFM1Bt05D60.3H-L045ss nb
(1) Norma, według której odbył się egzamin EN ISO 9606-1 Stal
(2) Numer procesu spawania wg PN-EN ISO 4063
(3) Rodzaj wyrobu P blacha T rura
(4) Rodzaj spoiny BW spoina czołowa FW spoina pachwinowa
(5) Grupa materiałowa spoiwa FM1 stali niestopowych i drobnoziarnistych FM2 stali o wysokiej wytrzymałości FM3 stali odpornych na pełzanie Cr < 3,75% FM4 stali odpornych na pełzanie 3,75 ⩽ Cr ⩽ 12% FM5 stali nierdzewnych i żaroodpornych FM6 niklu i stopów niklu
(6) Rodzaj spoiwa (spoiwo) nm bez materiału dodatkowego S drut lity lub pręt M drut proszkowy metalowy B drut proszkowy zasadowy P drut proszkowy rutylowy, żużel szybko krzepnący R drut proszkowy rutylowy, żużel wolno krzepnący V drut proszkowy - rutylowy lub zasadowo/fluorkowy W drut proszkowy zasadowo/fluorkowy, żużel wolno krzepnący Y drut proszkowy zasadowo/fluorkowy, żużel szybko krzepnący Z drut proszkowy - inne rodzaje rdzenia A elektroda o otulinie kwaśnej B elektroda o otulinie zasadowej C elektroda o otulinie celulozowej R elektroda o otulinie rutylowej RA elektroda o otulinie rutylowo-kwaśnej RB elektroda o otulinie rutylowo-zasadowej RC elektroda o otulinie rutylowo-celulozowej RR elektroda o grubej otulinie rutylowej S elektroda o otulinie specjalnej
(7) Wymiar - grubość materiału t [w mm]
(8) Wymiar - średnica zewnętrzna rury D [w mm]
(9) Pozycje spawania wg PN-EN ISO 6947
(10) Szczegóły dotyczące spoiny bs spawanie dwustronne ss spawanie jednostronne fb podkładka topnikowa ci wkładka spoiwa gb podkładka gazowa nb spawanie bez podkładki materiałowej mb podkładka materiałowa sl spawanie jednościegowe (tylko dla spoin pachwinowych) ml spawanie wielościegowe (tylko dla spoin pachwinowych) rw spawanie techniką w prawo (tylko dla metody 311) lw spawanie techniką w lewo (tylko dla metody 311)
Klasyfikacja geometrycznych niezgodności spawalniczych metali Geometrycznych niezgodności spawalniczych metali.
Klasyfikację geometrycznych niezgodności spawalniczych opisuje norma PN-EN ISO 6520. Składa się ona z dwóch zeszytów. Zeszyt pierwszy (PN-EN ISO 6520-1) dotyczy niezgodności mogących pojawić się podczas spawania, a zeszyt drugi (PN-EN ISO 6520-2) odnosi się do niezgodności związanych z procesem zgrzewania.
Niezgodności spawalnicze zostały sklasyfikowane w 6 głównych grupach, tj: Pęknięcia Pustki Wtrącenia stałe Braki przetopu Niezgodności kształtu Inne niezgodności spawalnicze nieujęte w grupach od 1 do 5