Dobór spawalniczego źródła zasilania

Proces doboru spawalniczego źródła zasilania bardzo przypomina kupno samochodu. Obejmuje poszukiwanie produktu, który jest wydajny, ma odpowiednią moc, jest łatwy w obsłudze, a przede wszystkim jest dostosowany do określonych potrzeb klienta. Jak jednak spawacze dokonują właściwego wyboru przy tak bogatej ofercie na rynku?

Pierwszym krokiem jest zrozumienie wewnętrznych potrzeb warsztatu. W tym celu należy poznać powszechnie stosowane procesy spawalnicze oraz materiały, do których są one najlepsze.

Spawanie łukowe elektrodą metalową w osłonie gazu (GMAW) i spawanie łukowe z rdzeniem topnikowym (FCAW)

Procesy GMAW i FCAW (nazywane powszechnie MIG lub spawaniem z rdzeniem topnikowym) wykorzystują zwój drutu umieszczany wewnątrz źródła zasilania lub w zewnętrznym podajniku. Ten drut lub materiał wypełniający jest podawany przez uchwyt spawalniczy. Źródło zasilania służy do zajarzenia i utrzymania łuku między drutem i metalem rodzimym.

Gas Metal Arc Welding (GMAW) and Flux-Cored Arc Welding (FCAW)Spawanie GMAW lub MIG wykorzystuje pełny metalowy drut, co wymaga użycia gazu osłonowego do ochrony jeziorka spawalniczego przed atmosferą. FCAW wykorzystuje pusty drut, wypełniony proszkiem topnikowym, który może wymagać lub nie zewnętrznego gazu osłonowego, gdyż gaz może być wytwarzany z topnika w drucie podczas spalania w łuku. Topnik w drucie spełnia wiele takich samych zadań jak powłoka elektrody w procesie SMAW.

GMAW wymaga najniższego poziomu umiejętności operatora, gdyż drut jest podawany przez maszynę Spawacz trzyma uchwyt w jednej dłoni, naciska spust i spawa. To takie proste! Gaz osłonowy zapewnia bardzo gładki łuk, który pozostaje stabilny. Ponieważ inne procesy wymagają zwykle ściśle określonego położenia i manipulacji elektrodą, GMAW rozwija się najszybciej. Dzięki kompaktowym urządzeniom, dostępnym za mniej niż 500 dolarów, a także możliwości spawania znacznie grubszych materiałów niż w przypadku elektrody otulonej, ten rodzaj urządzeń stał się bardzo popularny.

Szybkości spawania również są wyższe ze względu na ciągłość podawania elektrody, brak żużlu (w przypadku GMAW) oraz wyższe wielkości osadzania metalu wypełniającego. Współczynnik operacyjny procesu wynosi zwykle 30-50%, a więc 3-5 minut z każdych 10 można poświęcić na zajarzanie łuku. Oprócz tego proces GMAW/FCAW nie wymaga takiego poziomu umiejętności operatora jak TIG lub elektroda otulona.

Proces GMAW może być stosowany do wszystkich głównych metali komercyjnych. FCAW jest używany głównie do stali zwykłej i nierdzewnej. Oba te procesy mogą też być stosowane w szerokim zakresie grubości materiałów i we wszystkich pozycjach Z tych względów są one przeważnie wybierane w większości warsztatów produkcyjnych.

Wady procesów GMAW i SMAW obejmują bardziej złożone urządzenia, droższe i mniej przenośne niż w przypadku użycia elektrod otulonych (chociaż istnieją nowe, przenośne modele). Spawanie wykonuje się przeważnie w odległości 300 do 360 cm od podajnika drutu, a prace są zwykle przenoszone na stanowisko spawalnicze.

Shielded Metal Arc Welding (SMAW)Spawanie elektrodą otuloną (SMAW)

Spawanie metodą SMAW lub elektrodą otuloną jest najbardziej powszechnym rodzajem spawania łukowego. W procesie tym elektroda jest umieszczana na końcu uchwytu. Dzięki energii elektrycznej ze źródła zasilania powstaje łuk między końcem elektrody i powierzchnią spawanego metalu. Ciepło łuku topi koniec elektrody, tworząc materiał wypełniający, osadzany wraz ze zużyciem elektrody. Materiał powłoki elektrody spala się i chroni łuk przed atmosferą. Spalanie powłoki wytwarza dwutlenek węgla, stający się gazem osłonowym. Powstaje też żużel, który pomaga w oczyszczeniu metalu spoiny i chroni go podczas zastygania.

SMAW jest jednym z najłatwiejszych i najbardziej uniwersalnych sposobów spawania, gdyż materiał wypełniający można łatwo zmieniać w celu dopasowania do różnych metali, wymieniając po prostu elektrodę. Niezależnie od tego, czy jest to stal, stal nierdzewna, żeliwo czy metale wysokostopowe, użytkownicy mogą przymocować nową elektrodę, aby przygotować się do kolejnego projektu. Oprócz tego proces ten jest uniwersalny, ponieważ wymaga najmniej sprzętu, co ułatwia ustawienia lub przejście do nowej lokalizacji.

W porównaniu z innymi rodzajami źródeł zasilania spawarki SMAW są generalnie najtańsze. W wyniku tego są najczęściej używane przez początkujących spawaczy, rolników, mniejsze warsztaty, konserwatorów i dużych wykonawców budowlanych, wykonujących różne rodzaje prac na dużym obszarze.

Główną wadą SMAW jest czas przestoju związanego z procesem. Elektroda ma określoną długość i musi być wymieniana po zużyciu. Wymaga to od operatora przerwania spawania. Często wymagany poziom umiejętności jest wyższy niż w przypadku procesów z podawaniem drutu.

Poza tym usunięcie żużlu lub zanieczyszczeń ze spoiny również wymaga czasu. Współczynnik operacyjny lub czas, w którym spawarka faktycznie "„wytwarza iskry”", wynosi zwykle 2 do 3 minut na 10-minutowy przedział. Ogólnie rzecz biorąc spawarki elektrodowe poświęcają wydajność kosztem wszechstronności. 

Spawanie elektrodą wolframową w osłonie gazów obojętnych (GTAW)

W procesie GTAW łuk elektryczny powstaje między nietopliwą elektrodą wolframową i metalem rodzimym. Strefa łuku jest wypełniona gazem obojętnym, zwykle argonem, który chroni wolfram i stopiony metal przed utlenianiem i zapewnia dobrze zjonizowaną ścieżkę przepływu prądu łuku. GTAW daje spoiny wysokiej jakości na prawie wszystkich metalach i stopach. Ponieważ proces może być kontrolowany przy bardzo niskich natężeniach, idealnie nadaje się do spawania cienkich blach.

Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) Największą zaletą procesu GTAW jest fakt, iż spoiny wysokiej jakości mogą być wykonywane na prawie każdym spawalnym metalu lub stopie. Kolejną ważną korzyścią jest to, że metal wypełniający może być dodawany do jeziorka spawalniczego niezależnie od natężenia łuku. W innych procesach spawania łukowego ilość dodanego metalu wypełniającego kontroluje natężenie łuku. Pozostałe zalety obejmują mały rozprysk, brak żużlu i względnie łatwe czyszczenie.

Główną wadą GTAW jest najniższa wielkość osadzania metalu ze wszystkich procesów. Nacisk jest kładziony na idealny wygląd spoin, co oznacza niższe natężenie prądu i dłuższy czas spawania. Operator musi nauczyć się koordynacji precyzyjnych ruchów uchwytu jedną ręką i dodawania metalu wypełniającego drugą, a także kontroli natężenia pedałem.

Operator musi też wiedzieć, w jaki sposób prawidłowo ustawić urządzenie GTAW Przygotowanie wolframu, natężenie iskry, wzrost i spadek sygnału, szybkość impulsów, szczytowe natężenie, prąd tła, wysoka częstotliwość i odpowiednie uziemienie – wszystko to może być bardzo ważną kwestią dla spawacza GTAW. W połączeniu z małymi wielkościami osadzania uwidacznia to, że proces GTAW jest bardzo istotny w takich dziedzinach przemysłu jak lotnictwo, gdzie jakość jest ważniejsza niż koszt.  

Spawanie łukiem krytym (SAW)

Proces SAW wykorzystuje podawany w sposób ciągły drut z ziarnistym materiałem zwanym topnikiem do osłony obszaru spawania. Ten rodzaj spawania jest używany głównie w cięższych zastosowaniach, takich jak stal konstrukcyjna, jak też w specjalistycznym spawaniu lżejszych przekrojów z dużymi prędkościami.

Submerged Arc Welding (SAW)Topnik odgrywa główną rolę w osiąganiu wysokiej prędkości i jakości spoiny Wytwarzana jest mała ilość dymu, zapewniając czystsze powietrze w warsztacie. Ponieważ topnik zakrywa cały łuk, przyłbica nie jest wymagana, co prowadzi do wyższego współczynnika operacyjnego. Przy długich i dużych spoinach, wielu warstwach i zastosowaniach z zachodzeniem współczynnik ten może osiągać 100%. Wydajność może być bardzo wysoka dzięki natężeniom przekraczającym 100 A, powszechnym w zastosowaniach automatycznych.

Wady obejmują ograniczone pozycje spawania, ponieważ topnik jest ziarnisty. Operatorzy muszą spawać na płaskich powierzchniach dla zapewnienia pokrycia jeziorka spawalniczego przez topnik. Inną wadą jest fakt, iż gorący topnik może powodować spalanie nakładki i problemy z obsługą, co należy uwzględnić.

Dzięki pewnej wiedzy o rodzajach dostępnych procesów spawalniczych można teraz podjąć decyzję, który z nich najlepiej pasuje do potrzeb. Kolejnym etapem jest rozpoczęcie poszukiwań źródła zasilania. Idealne źródło powinno obsługiwać dany proces spawalniczy, spełniać wymagania wymiarowe, mieścić się w budżecie i oferować technologię potrzebną w warsztacie. I na koniec: niezawodne źródło zasilania – tak jak samochód – będzie służyć przez wiele lat.