Metale nieżelazne, znane także jako metale kolorowe, mają bardzo szerokie zastosowanie w przemyśle. Charakteryzują się połyskiem oraz dobrym przewodnictwem ciepłym, dlatego są powszechnie stosowane do wytwarzania elementów hydraulicznych lub części samochodowych. Można je podzielić na kilka grup, w zależności od gęstości na ciężkie i lekkie, albo od stopnia topliwości na łatwo, trudno lub bardzo trudno topliwe. Ze względu na różne właściwości poszczególnych metalów kolorowych, do spawania każdego z nich należy dobrać właściwą metodę oraz odpowiednią temperaturę. W tym wpisie postaramy się pokrótce omówić, jak spawać trzy spośród najczęściej stosowanych metali nieżelaznych lub ich stopów: miedź, mosiądz i tytan.
Spawanie miedzi
Czysta miedź zalicza się do trudno topliwych metali, co wynika m.in. z dużego przewodnictwa cieplnego i elektrycznego, skłonności do pochłaniania wodoru w stanie ciekłym oraz tlenu, kruchości w temperaturze 500-600˚C, a także niskiej temperatury rekrystalizacji. Temperatura topienia wynosi 1083˚C, a gęstość – 8,96 g/cm³, co oznacza, że należy do metali ciężkich. Najpopularniejsze sposoby spawania miedzi to:
– ręcznie za pomocą elektrody otulonej (dla blach o grubości powyżej 3mm),
– metoda TIG, prądem przemiennym dla blach o grubości poniżej 1mm, prądem stałym dla grubszych, w obu przypadkach z biegunowością ujemną na elektrodzie,
– metoda MIG, prądem stałym z biegunowością dodatnią (używana do blach powyżej 4mm),
– metoda gazowa, za pomocą płomienia acetylenowo-tlenowego.
Spawanie mosiądzu
Mosiądz to stop dwóch metali: trudno topliwej miedzi oraz łatwo topliwego cynku, przy czym zawartość tego drugiego wynosi od 10 do 45%. Może zawierać także dodatki innych metali. Temperatura topliwości zależy od gatunku, ale nie przekracza 1000˚C. Posiada stosunkowo wysoką gęstość, wynoszącą od 8,44 do 8,75 g/cm³. Do spawania mosiądzu stosuje się:
– metodę gazową, płomieniem acetylenowo-tlenowym (dla blach powyżej 4mm),
– metodę TIG, za pomocą prądu stałego z biegunowością dodatnią lub prądu przemiennego w przypadku zawartości w stopie aluminium.
Spawanie tytanu
Tytan jest metalem lekkim, o gęstości 4,5 g/cm³, a zarazem trudno topliwym, o temperaturze topienia wynoszącej 1668˚C. Co więcej, zanieczyszczenie innymi pierwiastkami zwiększa wytrzymałość i twardość tytanu, a zmniejsza jego właściwości plastyczne oraz spawalność. Zawartość wodoru powoduje kruchość wodorową. Przed przystąpieniem do spawania trzeba zlikwidować barwy nalotowe (niebieskie, granatowe lub brązowe), świadczące o naazotowaniu lub utlenieniu złącz spawalnych. Do spawania tytanu stosowane są następujące sposoby:
– spawanie elektronowe (najbardziej wydajne),
– łukiem krytym, stosując prąd stały z biegunowością ujemną na elektrodzie (stosowana w przypadku blach powyżej 3mm),
– plazmowe.
Spawanie metodami TIG i MIG w przypadku tytanu jest czasem stosowane, ale nie zaleca się go ze względu na błądzenie łuku, gruboziarnistą strukturę w złączu spawanym oraz szeroką strefę SWC.