Proces spawania mosiądzu – czym jest i jak należy go wykonywać?

 

Mosiądz, będąc jednym z wielobarwnych metali niemagnetycznych, odgrywa znaczącą rolę w rozmaitych sektorach przemysłowych. Proces spawania mosiądzu jest traktowany jako wysoce skomplikowany, głównie z powodu wymogu precyzyjnego ustalenia temperatury jego topnienia. To implikuje, że wymagane jest staranne przygotowanie przed przystąpieniem do pracy. Jak zatem prawidłowo wykonać spawanie mosiądzu i które aspekty są kluczowe? Szczegółowe wyjaśnienia znajdziesz w niniejszym artykule.

 

 

Mosiądz – zbiór najważniejszych informacji

Mosiądz to metal powszechnie spotykany, będący stopem składającym się z cynku i miedzi, gdzie zawartość tej ostatniej może osiągać do 45%. Często wzbogaca się go różnymi dodatkami, takimi jak krzem, chrom, cyna, mangan, żelazo, ołów, czy aluminium. Można go łatwo rozpoznać po charakterystycznym, żółto-złotym zabarwieniu, którego intensywność zmienia się w zależności od ilości cynku. Mosiądz ma gęstość około 8,4-8,7 kg/dm3, co czyni go nieco cięższym niż stal.

Wyróżniamy kilka typów mosiądzu, różniących się składem i rodzajem dodatków stopowych:

Dwuskładnikowe – zawierają tylko cynk i miedź w różnych proporcjach, charakteryzują się odpornością na korozję naprężeniową i doskonale nadają się do obróbki plastycznej na zimno. Większa zawartość cynku czyni stop twardszym i bardziej wytrzymałym.

Ołowiane – zawierają dodatek ołowiu, używane głównie przy produkcji elementów metodą skrawania.

Specjalne – z dodatkami cyny, krzemu, aluminium, lub niklu, odznaczają się wysoką odpornością na korozję.

Wysokoniklowe – stopy cynku, miedzi i niklu, z dodatkiem manganu, cechujące się odpornością na korozję i dużą sprężystością.

Mosiądz jest kluczowym metalem w przemyśle, znajdując zastosowanie w motoryzacji, elektrotechnice, budownictwie i wielu innych sektorach. Wykorzystuje się go do produkcji takich elementów jak śruby, podkładki, gwintowane pręty, instrumenty muzyczne, armatura oraz przedmioty codziennego użytku, na przykład sztućce.

 

 

Spawanie czy lutowanie – wybór lepszego rozwiązania 

Spawanie mosiądzu jest tematem otwartym na debatę. Popularna opinia sugeruje, że lepszym rozwiązaniem jest lutowanie mosiądzu niż spawanie, głównie ze względu na szybkość, z jaką stop się nagrzewa, oraz trudność w ustaleniu odpowiedniej temperatury topnienia. Ta ostatnia zależy od składu metalu i zwykle wynosi od 850 do 950 stopni Celsjusza, co jest znacznie mniej w porównaniu do temperatur, do jakich nagrzewane są inne materiały podczas spawania (na przykład temperatura topnienia stali nierdzewnej wynosi około 1510 stopni C). Kolejnym wyzwaniem mogą być dodatki w stopie miedzi i cynku, które czasami wytwarzają szkodliwe gazy.

Lutowanie mosiądzu także nie jest pozbawione wad. Wymaga użycia skutecznego topnika, przy czym często wybiera się luty srebrne, które nie należą do najtańszych. Oprócz tego, lutowanie jest procesem czasochłonnym, dlatego coraz więcej specjalistów decyduje się na próby spawania mosiądzu.

Ważne jest, aby odpowiednio przygotować mosiądz do spawania. Należy go dokładnie wyczyścić i usunąć warstwę bezbarwnego lakieru, która dodaje mu połysku. Czysty mosiądz powinien być przetarty alkoholem i pozostawiony do wyschnięcia. Po tych przygotowaniach, można przystąpić do wybranego procesu spawania.

 

 

Metody spawania mosiądzu

Spawanie mosiądzu metodą MIG, czyli łukowe z topliwą elektrodą w osłonie gazów obojętnych, jest rzadko stosowane w przypadku tego metalu, lecz jest to możliwe. Kluczowe jest użycie gazów osłonowych, takich jak argon czy mieszanki argonu z CO2, oraz odpowiedniego drutu osłonowego, który pełni rolę spoiwa. Powszechnie wybieranym drutem jest CuAI8, zawierający miedź i 8% aluminium. Chociaż nie zapewnia on idealnego koloru spoiny, to uzyskany odcień jest zwykle akceptowalny.

Podczas spawania mosiądzu tą metodą należy przestrzegać ogólnych zasad obowiązujących dla spawania MIG. Zaleca się stosowanie techniki spawania ściegowego, ponieważ wykonanie jednego ciągłego połączenia nie jest efektywne. Krótszy obszar spawania pozwala na ograniczenie ilości powstającego tlenku cynku, który jest szkodliwy dla zdrowia, oraz na szybsze ochłodzenie jeziorka spawalniczego, dzięki czemu mosiądz nie jest narażony na długotrwałe działanie wysokiej temperatury.

Mimo że metoda MIG może obniżyć koszty, jakość spoin może okazać się niezadowalająca, a spawacze mogą napotkać trudności z doborem odpowiedniego drutu. Z tego powodu do spawania mosiądzu częściej wykorzystuje się metodę TIG.

 

Metoda TIG (spawanie łukowe elektrodą nietopliwą w osłonie gazu obojętnego) jest ceniona za precyzję, jaką umożliwia podczas pracy. Ta technika pozwala na wykorzystanie prądu stałego lub przemiennego, a sam proces spawania może być realizowany ręcznie, półautomatycznie lub automatycznie, w różnych pozycjach. Głównie stosuje się argon lub mieszankę argonu z helem, co dotyczy również spawania mosiądzu. Metoda TIG znajduje również zastosowanie przy pracach z żeliwem, które jest uważane za materiał trudno spawalny.

 

W procesie spawania mosiądzu metodą TIG kluczowe jest ustawienie odpowiedniego natężenia prądu, zależnego od grubości materiału oraz średnicy elektrody. Chociaż tworzenie trwałego połączenia wymaga więcej czasu niż przy metodzie MIG, jakość spoiny jest zazwyczaj lepsza. Dla optymalnych rezultatów rekomenduje się użycie falownika AC z ustawieniem 30 impulsów na sekundę. Do tworzenia jeziorka spawalniczego należy stosować minimalną ilość ciepła, robiąc przerwy, aby zapobiec przegrzaniu metalu. Aby uzyskać pożądany odcień spoiny, zaleca się użycie prętów spawalniczych CuSn6.

Po zakończeniu spawania konieczne jest ochronienie rozgrzanego obszaru mosiądzu argonem, aż do jego całkowitego ostygnięcia. Ekspozycja na atmosferę może spowodować porowatość spoiny. Metoda TIG nie gwarantuje estetycznego wyglądu połączenia, jednak po odpowiedniej obróbce końcowy efekt może być zadowalający.

 

 

Wybór profesjonalnej spawarki

Wybór spawarki do spawania mosiądzu zależy od metody, jaką zamierzamy zastosować. Przy wyborze migomatu do spawania mosiądzu kluczowe jest, aby urządzenie dysponowało odpowiednio wysokim maksymalnym prądem spawania. Należy również zwrócić uwagę na takie parametry jak prędkość podawania drutu, możliwość spawania prądem pulsacyjnym oraz funkcję sterowania synergicznego, która zwiększa efektywność pracy. 

Dla spawania mosiądzu metodą TIG, spawarka powinna umożliwiać łatwą regulację parametrów takich jak natężenie prądu, biegunowość, rodzaj prądu, grubość materiału oraz średnica nietopliwej elektrody. Warto również zainwestować w sprzęt wyposażony w funkcje ułatwiające pracę, jak na przykład bezstykowe zajarzenie łuku (jonizator HF).