Materiały do spawania: stal zwykła, nierdzewna i aluminium

Spawanie nigdy nie jest tylko kwestią metody i ustawienia — jest równie wiele kwestią tego, jaki materiał leży na stole. Czarny stalowy, nierdzewny i aluminium zachowują się bardzo różnie, gdy są ogrzewane, i technika, która daje piękny szew na jednym materiale, może dać błędny szew lub bezpośrednio słabą konstrukcję na innym.

Nieobsiarty i niskolegowany stal — często zwany czarna stal w codziennym użyciu — jest najczęstszym materiałem w pracach konstrukcyjnych. Stosunkowo łatwo się spawa, ponieważ nie tworzy osłonowej tlenku, którą należy przebić, i ponieważ większość zwykłych metod spawania jest opracowana dokładnie do tego materiału. Jednak w przypadku grubszych materiałów lub wyższej zawartości stopów może pojawić się ryzyko hartowania i pękania w strefie pod wpływem ciepła, a tutaj wstępne ogrzewanie i kontrolowana prędkość chłodzenia stają się ważnymi zabiegami, aby materiał pozostał ciśliwy i uniknąć łamliwych, pękniętych połączeń.

Odporność na korozję stali nierdzewnej opiera się na niewidzialnej, samoodnawiającej się powierzchniowej warstwie tlenku chromu. Warstwa tworzy się automatycznie, gdy chrom w stali reaguje z tlenem z powietrza, i dlatego materiał nie rdzewnieje jak zwykła stal. Problem pojawia się, gdy zaczyna się ciepło spawania: gdy stal jest ogrzewana blisko punktu topnienia, chrom wypala się z powierzchni, a ochronna warstwa osłabnie lokalnie.

Rozwiązanie polega częściowo na ograniczeniu dostaw ciepła i czasu chłodzenia, częściowo na wyborze materiału pomocniczego o niskiej zawartości węgla lub stabilizowanego niobu, który jest mniej skłonny do tworzenia szkodliwych węglików. Ponadto powierzchnie spoinen powinny być czyste i wolne od zanieczyszczenia żelazem ze zwykłej stali, ponieważ nawet małe cząsteczki żelaza mogą rozpocząć korozję na inaczej nierdzewnej powierzchni.

Aluminium stanowi swoje własne wyzwanie: metal natychmiast tworzy osad tlenku w powietrzu, a osad ten ma punkt topienia około 2.060 °C — prawie trzy razy wyższy niż temperatura topienia samego aluminium około 660 °C. Bez usunięcia osadu tlenku drut spawalniczy lub elektroda nie mogą się roztopić z materiałem podstawowym, a wynikiem są błędy wiązania.

W spawaniu TIG rozwiązuje się to poprzez użycie prądu przemiennego (AC) zamiast prądu stałego: zmienia kierunek prądu oczyszcza tlenek z osłonką podczas spawania, więc można utworzyć czystą kąpiel topnika. Aluminium przewodzi również ciepło znacznie lepiej niż stal, co oznacza, że musisz podać więcej mocy, aby utrzymać kąpiel topnika płynną — ale w zamian ciepło rozprzestrzenia się również szybko na resztę przedmiotu, co zwiększa ryzyko spalenia i deformacji na cieńszym metalu.

• 01Stal czarna: uważaj na hartowanie i pęknięcia w grubszych elementach lub wysokim stopem — wstępnie nagrzej w razie potrzeby
• 02Stal nierdzewna: ogranicz dopływ ciepła, używaj dodatku stabilizowanego niskęglowym lub niobem i trzymaj powierzchnie spoin wolne od zanieczyszczenia żelazem
• 03Aluminium: usuń warstwę tlenu mechanicznie lub AC-TIG i kompensuj wysoką przewodność ciepła materiału
• 04Nigdy nie mieszaj tarcz ściernych ani szczotek między typy materiałów — przenosi to zanieczyszczenia z jednego materiału na drugi.

Zdolny spawacz zawsze zaczyna od identyfikacji materiału i jego właściwości, przed wybraniem metody, materiału dodatkowego i parametrów. Znanie słabych punktów trzech materiałów podstawowych — hartowność w stali czarnej, uczulenie w stali nierdzewnej i warstwa tlenku w aluminium — to różnica między spoiną, która dziś wygląda ładnie, a spoiną, która trzyma przez dziesięciolecia.