Spawanie

Spawanie łukowe ręczne odbywa się przy użyciu elektrod, przesuwanych przez spawacza w kierunku łuku wzdłuż rowka w przedmiocie spawanym. Do podtrzymania elektrody i doprowadzenia do niej prądu służy uchwyt. Ochronę przed promieniowaniem świetlnym i ultrafioletowym daje spawaczowi tarcza lub maska z ciemnymi okularami, oraz ubranie ochronne. Stanowisko pracy spawacza znajduje się w specjalnej kabinie spawalniczej. Łuk jarzy się między rdzeniem elektrody 7 a materiałem rodzimym 1. Rdzeń elektrody topi się, a krople ciekłego metalu spływają do jeziorka metalu 4. Wraz z rdzeniem topi się otulina elektrody 8, tworząc gazową atmosferę ochronną wokół łuku oraz jeziorko żużla 5 na powierzchni stopionego metalu. Po przejściu łuku następuje krzepnięcie jeziorka i tworzenie spoiny 2. Płynny żużel, stygnąc, tworzy na powierzchni spoiny twardą warstewkę żużla.

Elektroda do spawania ręcznego składa się z pręta metalowego, tzw. rdzenia, pokrytego warstwą topnika -otuliną. Pręt elektrody wykonuje się ze specjalnego drutu ze stali podwyższonej jakości przy obniżonej zawartości siarki i fosforu. Otulina zawiera składniki:

-stabilizujące zwiększające stopień jonizacji i tym samym jarzenie łuku. Są to krzemiany sodu, wapna, potasu, kreda.
-gazo twórcze powodują wytworzenie gazów ochronnych wokół łuku. Są to substancje organiczne i węglany krochmal, marmur, magnezyt.
-żużlotwórcze stanowią po stopieniu otuliny na powierzchni jeziorka żużel, który stanowi osłonę metalu przed oddziaływaniem powietrza. Są to rudy manganu, spatu polnego, fluorytu, marmuru.
-stopowe mają one polepszyć skład chemiczny spoiny. Są to żelazochrom, żelazomolibden, żelazo - tytan.

Efektywną moc cieplną określa się mnożąc powyższą zależność przez współczynnik sprawności który zależy od metody spawania i wynosi: dla spawania ręcznego 0,6 dla spawania automatycznego 0,85
Źródłem ciepła przy spawaniu elektrycznym jest łuk elektryczny, który jarzy się pomiędzy dwiema elektrodami, przy czym jedną z elektrod bywa sam spawany materiał. Zależnie od materiału i ilości elektrod, a także od sposobu włączenia elektrod i spawanego materiału do obwodu prądu elektrycznego, rozróżnia się następujące metody spawania łukowego: Spawanie elektrodą nietopliwą  Elektroda jest węglowa lub wolframowa 1. Złącze powstaje bądź przez stopienie jedynie materiału rodzimego 2, bądź też przez stopienie dodatkowego spoiwa 3.
Spawanie elektrodą topliwą. Elektroda 1 topi się w łuku elektrycznym i uzupełnia jeziorko ciekłym metalem Spawanie łukiem pośrednim. Łuk elektryczny jarzy się między dwiema elektrodami topliwymi lub nietopliwymi 1, materiał rodzimy 2 nagrzewa się, a następnie topi w łuku elektrycznym Spawanie łukiem trójfazowym. Dwie elektrody 1 i materiał rodzimy mają podłączenie do różnych faz prądu trójfazowego łuk jarzy się pomiędzy elektrodami oraz między każdą z elektrod a materiałem rodzimym.

Łuk, jest to wyładowanie elektryczne o wielkiej mocy, zachodzące w zjonizowanym ośrodku gazowym. Proces zajarzenia łuku przy spawaniu następuje w trzech etapach: zwarcie elektrody z przedmiotem spawanym, odciągnięciu elektrody na odległość 3-6 mm i powstanie stabilnego łuku.
Zwarcie ma na celu rozgrzanie końca elektrody 1 i materiału rodzimego 2 w strefie jego zetknięcia się z elektrodą. Po odciągnięciu elektrody, jej rozgrzany koniec, będący katodą zaczyna emitować elektrony 3 w kierunku anody materiału rodzimego 2. pod wpływem pola elektromagnetycznego. W wyniku zderzenia elektronów pędzących w kierunku anody z cząsteczkami gazu i atomami par metali, następuje jonizacja tych ostatnich 4. W efekcie strefa łuku staje się przewodnikiem elektryczności, w którym następują wyładowania elektryczne. Proces zajarzenia łuku elektrycznego kończy się w momencie powstania stabilnego łuku elektrycznego
Łuk elektryczny jest skoncentrowanym źródłem ciepła o bardzo wysokiej temperaturze. Temperatura słupka łuku 6 dochodzi do temperatury 6000° C natomiast temperatura powierzchni anody 7 i katody 5 waha się w granicach od 2000° C do 3000° C.

Przy spawaniu następuje stopienie brzegów łączonych części oraz stopienie spoiwa, materiału dodatkowego przeznaczonego do wypełnienia rowka między tymi częściami. Wzmożona ruchliwość atomów ciekłego materiału powoduje połączenie części wskutek powstania spoiny tworzy się trwałe złącze spawane.
Do procesów spawania należą:
? spawanie łukowe ręczne elektrodą otuloną,
? spawanie automatyczne łukiem krytym, w osłonie gazów obojętnych,
? spawanie plazmowe,
? spawanie gazowe,
? spawanie żużlowe,

? spawanie elektronowe,
Przy zgrzewaniu połączenie części uzyskuje się przez plastyczne odkształcenie powierzchni łączonych części. Odkształcenie plastyczne wywołane jest przez siły zewnętrzne, przy czym strefę złącza podgrzewa się w celu zwiększenia jej plastyczności. W czasie odkształcenia następuje zgniecenie nierówności powierzchni i rozbicie warstwy tlenków, wskutek czego następuje zostaje osiągnięty całkowity docisk łączonych części. Powstałe w tych warunkach wiązanie między atomami powoduje trwałe połączenie części zgrzewanych.
Do procesów zgrzewania należą:
? zgrzewanie oporowe,
? zgrzewanie indukcyjne,
? zgrzewanie dyfuzyjne,
? zgrzewanie ultradźwiękowe,
? zgrzewanie gazowe,
? zgrzewanie tarciowe,
? zgrzewanie na zimno.

Spawanie jest to proces technologiczny wykonywania połączeń nierozłącznych w różnorodnych materiałach. Spawanie znajduje powszechne zastosowanie we współczesnym przemyśle maszynowym i budownictwie przy łączeniu metali i ich stopów ze sobą i z materiałami niemetalowymi ceramiki, grafitem, szkłem, tworzyw polimerowych Spawanie jest wysoko wydajnym i ekonomicznie opłacalnym procesem łączenia części. Spawanie wyparło procesy nitowania. Szczególnie dynamicznie spawanie rozwinęło się podczas II wojny światowej kiedy umożliwiło radykalne skrócenie procesów produkcji czołgów okrętów wojennych. Oprócz produkcji zbrojeniowej spawanie najczęściej jest stosowane przy produkcji konstrukcji hal produkcyjnych, mostów, wiaduktów, stadionów sportowych. Zgrzewanie, które jest odmianą spawania jest powszechnie stosowane przy łączeniu blach karoseryjnych samochodów. Procesy spawania są powszechnie stosowaną techniką łączenia rur stalowych przy budowie rurociągów. Rurociągi zbudowane z rur z tworzyw polimerowych są zgrzewane.

W chwili obecnej istnieje kilkadziesiąt metod spawania i ich odmian. Metody te można sklasyfikować według sposobów łączenia na:
? spawanie,
? zgrzewanie.