Drut spawalniczy – rodzaje, zastosowanie i kluczowe wskazówki przy wyborze

Współczesny przemysł w zakresie tworzenia konstrukcji, jak i napraw, nie mógłby istnieć bez procesu jakim jest spawanie.  Proces ten polega na trwałym łączeniu materiałów poprzez ich miejscowe stopienie i zestalenie. Najczęściej stosowane jest do łączenia metali i ich stopów ale także do tworzyw sztucznych. 

W procesie spawania bardzo często wykorzystuje się metody typu MIG/MAG ze specjalnym drutem spawalniczym. Obecnie mamy do wyboru wiele różnych drutów spawalniczych, a każdy z nich ma swoje własne zastosowanie.

Znaczenie odpowiedniego doboru drutu dla jakości spoiny

 Podczas spawania metodą MIG/MAG ze specjalnego uchwytu wysuwa się drut spawalniczy, który ulega stopniowemu stapianiu się w łuku elektrycznym. Materiał stopionego drutu miesza się ze stopionym materiałem łączonym i w wersji zakrzepłej tworzy ono bardzo trwałe złącze. W zależności od parametrów zastosowanego drutu spawalniczego spoina będzie odporna na ściskanie, skręcanie, rozciąganie lub będzie łatwa w obróbce.

 Popularne metody spawania wykorzystujące drut

• MIG – spawanie przy pomocy elektrody topliwej (w postaci drutu nawiniętego na szpulę) w osłonie obojętnego gazu,
• TIG – spawanie nietopliwą elektrodą wolframową w osłonie obojętnego gazu,
• MAG – spawanie elektrodą topliwą w osłonie aktywnego gazu, wspomagającego proces obróbki metalu,
• MMA – spawanie elektrodą otuloną.
• Oprócz nich coraz większą popularnością cieszy się również spawanie drutem samoosłonowym. To metoda hybrydowa, ponieważ łączy w sobie zalety technologii MAG oraz MMA.

Spawanie drutem samoosłonowym, jak sama nazwa wskazuje, wykorzystuje drut, który nie potrzebuje dodatkowej osłony dlatego butla z gazem osłonowym jest zupełnie zbędna. Spawanie drutem samoosłonowym jest dużo łatwiejsze do opanowania, szczególnie przez osoby początkujące.

Rodzaje drutów spawalniczych

Dobór odpowiedniego drutu spawalniczego ma ogromne znaczenie dla jakości spawu, wytrzymałości połączenia oraz bezpieczeństwa procesu spawalniczego. Druty te różnią się między sobą składem chemicznym, przeznaczeniem, średnicą oraz metodą użycia, co determinuje ich zastosowanie w różnych dziedzinach przemysłowych, takich jak budownictwo, przemysł motoryzacyjny, energetyczny czy stoczniowy. 

Drut pełny

Ma swoje zastosowanie w metodach MIG/MAG. Druty spawalnicze stosowane w procesach MIG/MAG występują w różnych średnicach, najczęściej spotykanymi są: 0,6 mm, 0,8 mm, 1,0 mm, 1,2 mm, a także 1,6 mm i 2,0 mm. Wybór średnicy drutu zależy od kilku czynników, w tym od rodzaju i grubości materiału, który ma być spawany, oraz od pozycji spawania. Do spawania najczęściej wykorzystuje się to druty o oznaczeniu SG2 oraz SG3.

Drut spawalniczy SG2 – jest czasem także określany jako G3Si1.  Znajduje się w nim nieco mniej krzemu oraz manganu. Nadaje się do spawania większości stali, uważa się go za najbardziej uniwersalny gatunek drutu.

Drut spawalniczy SG3 – znany także jako G4Si4, jest znacznie bogatszy w krzem i mangan. Dzięki temu, jest bardziej odporny na zanieczyszczenia spawanych powierzchni. Zapewnia też większą wytrzymałość spoiny. Z tych powodów nadaje się on do łączenia większości stopów.

Drut proszkowy (rdzeniowy)

Drut proszkowy (rdzeniowy) to metaliczny proszek zamknięty w metalowej taśmie, który jest alternatywą dla drutu litego. Podczas spawania, podobnie jak w metodzie MIG/MAG, łuk elektryczny topi proszek i elementy spawane. Jest wykorzystywany do łączenia stali nierdzewnej, niestopowej, niskostopowej i duplex, a także do napawania. Drut proszkowy zapewnia szybkie tempo spawania, niskie koszty i wydajność, a także wytwarza gaz osłonowy z topnika. Wymaga odpowiedniej wentylacji i dobrego dostępu do miejsca spawania. W porównaniu do drutu litego jest tańszy, łatwiejszy w użyciu i nie powoduje odprysków.

Drut do aluminium i jego specyfika

Aluminum jest lekkim metalem o niskiej gęstości oraz niską temperaturą topnienia ,dlatego do jego spawania potrzebne są szczególne właściwości drutu.  Najważniejsze cechy  to np. miękkość, odporność na pękanie. Drut do spawania aluminium powinien zawierać dużo tego metalu w składzie, co sprawi, że będzie bardziej miękki.

Aby zapewnić odporność spoiwa na pękanie, warto zastosować drut do spawania aluminium z dodatkiem magnezu. Do spawania aluminium wykorzystuje się prąd przemienny AC.

Druty do stali nierdzewnych i stopowych

Drut z gatunku SG2 jest stosowany do spawania większości elementów stalowych. Do spawania stali niestopowej najlepiej wybrać drut typu ER70S-3. Idealnie sprawdzi się na czystej stali a spoiny wykonane z jego wykorzystaniem będzie  łatwiej pomalować. Do łączenia bardziej zanieczyszczonych powierzchni z powodzeniem wykorzystamy drut o symbolu ER70S-6, dzięki zastosowaniu w nim odtleniacza. 

Stal nierdzewna to wyjątkowy materiał. W trakcie doboru odpowiedniego drutu do jej spawania pomocne będą specjalne tabele spawalnicze. Tabele te uwzględniają rodzaj stali, jej grubość, rodzaj spawania (np. MIG, TIG) oraz inne czynniki, takie jak prędkość spawania czy rodzaj gazu osłonowego.

Możemy także wykorzystać drut samoosłonowy. Jest to specjalny rodzaj spoiwa, które nie wymaga korzystania z gazów osłonowych, ponieważ drut wypełniony jest topikiem lub inną substancją chemiczną, która wytwarza gazy ochronne w czasie spawania. Można go wykorzystać w klasycznych migomatach.

Druty te znajdują zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym, budownictwie, lotnictwie oraz energetyce, w tym energetyce odnawialnej.

Materiały i skład drutów spawalniczych

Bardzo ważnym elementem w doborze drutu, zwłaszcza do spawania stali nierdzewnej i aluminium jest jego średnica. Większa pozwala na spawanie grubszych elementów, a cieńszą stosujemy w celu głębszego wtopienia się w materiał .

Najczęściej stosowane średnice drutu do spawania migomatem mają średnicę:

0,8 mm: do blach o grubości maksymalnej 1 mm;

1,2 mm: do blach o grubości 2-8 mm;

1,6 mm: do blach o grubości 8-16 mm;

2 mm: do blach o grubości ponad 16 mm.

Drut SG2 jest uniwersalny, odpowiedni do większości stali, natomiast SG3, dzięki wyższej zawartości krzemu i manganu, jest bardziej odporny na zanieczyszczenia i nadaje się do stopów. Do spawania aluminium najlepiej wybrać drut aluminiowy z dodatkiem magnezu.

Normy i standardy dotyczące drutów spawalniczych (np. EN ISO 14341)

Kodeks lub norma spawalnicza to szczegółowy wykaz zasad lub reguł, które mają być stosowane do określonej klasyfikacji lub typu produktu np:

• EN ISO 21952 – drut do TIG,
• EN ISO14341- drut lity do MAG,
• EN ISO17632- drut proszkowy MAG,
• EN ISO17633- drut proszkowy MAG,
• EN ISO2560- elektroda otulona.

Dobór drutu spawalniczego do procesu

Jak dobrać drut do rodzaju metalu i metody spawania? Drut z gatunku SG2 jest stosowany do spawania większości elementów stalowych. Do spawania stali niestopowej najlepiej wybrać drut typu ER70S-3. Idealnie sprawdzi się na czystej stali a spoiny wykonane z jego wykorzystaniem będzie  łatwiej pomalować.

Do łączenia bardziej zanieczyszczonych powierzchni z powodzeniem wykorzystamy drut o symbolu ER70S-6, dzięki zastosowaniu w nim odtleniacza. Ten rodzaj drutu wykorzystuje się w miejscach, gdzie spoiny będą  narażone na ruchy, bądź nacisk na spawaną konstrukcję.

Drut stosowany do spawania aluminium powinien zawierać dużo aluminium, co sprawia, że jest on bardziej miękki niż inne gatunki drutu. Aby zapewnić odporność spoiwa na pękanie, warto zastosować drut do spawania aluminium z dodatkiem magnezu. 

Stal nierdzewna to wyjątkowy materiał. W trakcie doboru odpowiedniego drutu do jej spawania pomocne będą specjalne tabele spawalnicze. Tabele te uwzględniają rodzaj stali, jej grubość, rodzaj spawania (np. MIG, TIG) oraz inne czynniki, takie jak prędkość spawania czy rodzaj gazu osłonowego.

Znaczenie średnicy drutu i jej wpływ na parametry spawania

Drut spawalniczy dobiera się pod kątem materiału, jaki ma zostać poddany obróbce termicznej. 

Im większa jest średnica drutu, tym grubszy materiał będzie można nim spawać, nie obawiając się przy tym pogorszenia jakości spoiny. Jednak zbyt duży drut może generować  za dużą siłę podawania, co skutkuje zablokowaniem końcówki i przestojami w procesie spawania.

Z kolei cienki drut zapewni wtopienie głębsze i gęstsze. Niewłaściwy rozmiar drutu może skutkować tworzeniem się łuku między drutem a średnicą wewnętrzną końcówki, co prowadzi do potencjalnych uszkodzeń połączenia.

Wpływ gazu osłonowego na dobór drutu

Średnica drutu spawalniczego ma wpływ także na przepływ gazu, jaki zostanie ustawiony przed pracą. Zbyt niski przepływ gazu osłonowego może nie wystarczać do osłony jeziorka spawalniczego. Zbyt wysoki będzie powodował  rozdmuchiwanie łuku spawalniczego.

Kluczowe parametry użytkowe drutów

Jak przechowywać druty spawalnicze, aby zachować ich właściwości? Drut spawalniczy powinien być równomiernie nawinięty na szpulę, bez luźnych lub zbyt napiętych zwojów, a opakowanie powinno być solidne i szczelne, aby chronić materiał przed wilgocią, zanieczyszczeniami i innymi czynnikami mogącymi wpłynąć na jakość spawu.  

Optymalne ustawienia prądu i napięcia dla różnych rodzajów drutów są również istotne. Ważne jest dostosowanie parametrów spawalniczych, takich jak prąd, napięcie i prędkość podawania drutu, do konkretnego procesu spawania i materiału bazowego.

Prędkość podawania drutu – to obok napięcia podstawowy parametr ustawiany podczas spawania. Przy danej wartości napięcia należy tak ustawić prędkość podawania drutu aby jego stapianie miało stabilny przebieg.

Najczęstsze problemy i jak ich unikać

Najczęstsze problemy, takie jak rozpryski, porowatość spoiny czy problemy z wtopieniem, często wynikają z niewłaściwego doboru drutu. Przyczyną może być zbyt duża wartość wysunięcia drutu, co zaburza stabilność łuku i powoduje „strzelanie” oraz zwiększony rozprysk. Krótszy wolny wylot drutu może prowadzić do jarzenia łuku zbyt blisko końcówki prądowej, co skutkuje przyklejeniem się drutu. Inne przyczyny to niewłaściwe przygotowanie złącza, niewłaściwy kąt nachylenia elektrody, zbyt duży prąd lub za mała prędkość spawania, które mogą powodować nadpływanie jeziorka spawalniczego i brak przetopu, a także zanieczyszczenia na brzegach spawanych elementów. 

W celu uniknięcia tych problemów należy przestrzegać warunków technologicznych spawania, odpowiednio ustawić kąt elektrody, dobrać odpowiednie parametry (prąd, prędkość spawania oraz długość łuku) i przygotować dokładnie brzegi blach do spawania. Dodatkowo, warto zmienić pozycję zacisku kabla masy, aby poprawić stabilność procesu.

Podsumowanie

Odpowiedni wybór drutu spawalniczego ma kluczowe znaczenie dla jakości spoin. Niewłaściwy rozmiar drutu może prowadzić do problemów z łukiem i uszkodzeniami połączenia, a nieodpowiedni skład chemiczny drutu może wpłynąć na jakość połączenia z materiałem bazowym. Ważne jest również dostosowanie parametrów spawalniczych, takich jak prąd i prędkość podawania drutu. Ostateczna jakość spoin zależy od wielu czynników, w tym procesu spawania, gatunku materiału, rodzaju złącza oraz techniki spawania. Jednakże, korzystanie z drutów renomowanych producentów zapewnia trwałość i estetykę spoin.