Ewolucja spawania łukowego
Inne innowacje w spawaniu łukowym w tamtych czasach obejmują zastosowanie trójfazowego łuku elektrycznego i źródła prądu zmiennego.
Pierwsze udane spawanie łukowe zostało wykonane w 1881 r., kiedy to Mikołaj Benardos, rosyjski wynalazca, pokazał spawanie łukowe metali na Międzynarodowej Wystawie Elektryczności w Paryżu. Użył on elektrody węglowej i we współpracy z polskim wynalazcą Stanisławem Olszewskim opatentował metodę spawania łukiem węglowym.
W 1881 roku Auguste de Méritens, francuski inżynier elektryczny, odkrył i opatentował inną metodę spawania łukiem węglowym. Pod koniec XIX wieku poczyniono wiele postępów w dziedzinie spawania łukowego. W 1888 r. stworzono elektrody metalowe, a w 1900 r. elektrody metalowe powlekane, dzięki którym łuk był bardziej stabilny. Inne innowacje w spawaniu łukowym z tamtych czasów obejmują zastosowanie trójfazowego łuku elektrycznego i źródła prądu zmiennego.
Od lat 20. do 60. ubiegłego wieku nastąpił gwałtowny rozwój metod spawania łukowego. Spawanie automatyczne, wykorzystujące elektrodę podawaną w sposób ciągły, rozpoczęło się w połowie lat dwudziestych. Mniej więcej w tym samym czasie naukowcy zaczęli również poszukiwać sposobów osłony stopionego metalu w spoinach przed azotkami i tlenkami w atmosferze, które mogą powodować wady strukturalne, a mianowicie kruchość i porowatość. Doprowadziło to do rozwoju spawania łukowego w osłonie gazów. W 1930 r. powstała metoda spawania łukiem krytym, a w 1941 r. spawanie łukiem wolframowym zostało ostatecznie udoskonalone po dziesięcioleciach spędzonych na próbach opracowania tej techniki.
Różne formy spawania łukowego
Spawanie łukowe jest najczęstszą formą spawania, a także jedną z najbardziej zróżnicowanych. Wykorzystuje ono skoncentrowane ciepło wytwarzane przez łuk elektryczny do łączenia metali. Istnieje sześć różnych metod spawania łukowego, które są obecnie popularne.
Spawanie łukowe w osłonie metalu (SMAW) jest najstarszą i najbardziej podstawową formą spawania łukowego. Jest to również metoda najbardziej uniwersalna. Gdy elektroda, zwana czasami drążkiem spawalniczym, jest dotykana i usuwana z materiału roboczego, jej końcówka jest topiona i staje się materiałem tworzącym spoinę. Azotki i tlenki znajdujące się w powietrzu mogą zostać zintegrowane ze spoinami SMAW i muszą być usuwane po każdym przejściu drążka, w przeciwnym razie może to mieć wpływ na integralność spoiny.
Wytwarza ona wyższy wskaźnik osadzania spoiny, co czyni ją idealną do spawania grubych metali.
Spawanie łukowe gazowo-metalowe, znane również jako GMAW i MIG, wykorzystuje gazy takie jak hel lub argon do osłony stopionego metalu przed tlenkami i azotkami w powietrzu. Spawanie GMAW wytwarza stosunkowo niskie temperatury i jest najlepsze do spawania cienkich blach.
Gazowe spawanie łukowe, znane również jako GTAW i TIG, wykorzystuje elektrodę wolframową i również wykorzystuje hel lub argon do osłony spoiny przed tlenkami i azotkami. W spawaniu metodą TIG elektroda nie jest zużywana, jak w przypadku innych metod spawania łukowego. Dzięki temu można ją stosować do tworzenia spoin samoistnych. Wymaga to większej wiedzy od spawacza, ale pozwala uzyskać czystsze spoiny, które wymagają mniej pracy wykończeniowej.
Spawanie łukowe barwione strumieniem lub spawanie FCAW wykorzystuje elektrody wypełnione topnikiem. Chroni to stopiony metal przed azotkami i utlenia go w taki sam sposób, w jaki gazy są stosowane w innych metodach spawania łukowego. Zapewnia to większą szybkość osadzania spoiny, co czyni ją idealną do spawania grubych metali.
Spawanie łukiem plazmowym (PAW) wykorzystuje zjonizowane elektrody i gazy do wytwarzania gorących strumieni plazmy, które są kierowane na spoinę. Te bardzo gorące strumienie plazmy są niezwykle skoncentrowane, co pozwala na uzyskanie szybszych i głębszych spoin.
Spawanie łukiem krytym, czyli spawanie SAW, również wykorzystuje granulowaną formę topnika. Podczas wykonywania spoiny topnik jest do niej wprowadzany, tworząc warstwę ochronną, która zapobiega rozpryskiwaniu i iskrzeniu. Podobnie jak spawanie PAW, może być ono również stosowane, gdy wymagane są głębsze spoiny, ale jest ono ograniczone do spoin poziomych.
Wskazówki bezpieczeństwa dotyczące spawania łukowego
Spawanie powinno być zawsze wykonywane w dobrze wentylowanych pomieszczeniach. Aby zapewnić bezpieczeństwo oddychania, stężenie dymów spawalniczych powinno być niższe niż 5 mg na metr sześcienny świeżego powietrza. Ten niski próg może zostać osiągnięty bardzo szybko, jeżeli nie zostanie zapewniona odpowiednia wentylacja. Zawsze wykonuj spawy na otwartych przestrzeniach. Jeżeli spawanie musi być wykonywane w ograniczonej przestrzeni, należy nosić maskę przeciwoparową i kask z doprowadzeniem powietrza.
Podczas chłodzenia spawy kurczą się i mogą wyrzucać kawałki żużla, które mogą poparzyć oko.
Spawanie powoduje również powstawanie niebezpiecznych poziomów promieniowania ultrafioletowego i podczerwonego. Jeśli nie jest się odpowiednio zabezpieczonym, mogą one powodować oparzenia słoneczne na skórze oraz fotokeratitis lub oparzenia rogówki oka. Aby temu zapobiec, należy zawsze nosić kask spawalniczy, rękawice spawalnicze i odzież zapewniającą duże pokrycie skóry.
Spawanie łukowe powoduje powstawanie dużej ilości iskier i rozprysków. Im bardziej niedoświadczony jest spawacz, tym więcej iskier będzie powstawać. Chociaż nie są one niebezpieczne w dłuższej perspektywie, mogą być bardzo irytujące, gdy próbujemy skoncentrować się na wykonywanej pracy. Grube ubrania i czapka spawalnicza zakrywająca szyję mogą pomóc zmniejszyć dokuczliwość iskier i rozprysków. Ze względu na dużą ilość iskier wytwarzanych podczas spawania łukowego, należy również oczyścić najbliższe otoczenie z wszelkich łatwopalnych cieczy lub materiałów. Należy również zapewnić łatwy dostęp do gaśnicy zawierającej CO2 lub suchy proszek.
Nawet po zakończeniu spawania nie należy przyglądać się mu z bliska bez ochrony oczu, dopóki nie ostygnie. Podczas chłodzenia spoiny kurczą się i mogą odrzucać kawałki żużla, które mogą poparzyć oko.