Napawanie i techniki napawania

Napawanie to stosunkowo mało popularna metoda spawalnicza. Warto jednak ją poznać, ponieważ może znacząco ułatwić pracę i umożliwić np. precyzyjne wypełnienie ubytków w tworzywie. Wyróżnia się kilka różnych technik napawania, a o tym, jak wyglądają i kiedy można je wykorzystać, przeczytasz w naszym artykule.

Co to jest napawanie?

Napawanie najczęściej wykorzystywane jest do regeneracji metalowych części, a także ich uszlachetnienia, czyli zwiększania odporności na: erozję, korozję czy zużycie ścierne. Za prekursora tej metody uznawany jest Nikołaj N. Benardos, który wspominał o niej w swoich patentach w 1885 roku. Ponadto mówi się, że mężczyzna demonstrował ją w czasie wyjazdów do Europy Zachodniej. Początkowo napawanie znajdowało zastosowanie również do określania parametrów spawania i szacowania możliwej głębokości wtopienia i szerokości lica. Wykorzystywał je Oscar Kjellberg, który starał się udoskonalić spawanie łukowe i w ten sposób w 1908 roku opatentował elektrody otulone. Metody napawania były rozwijane wraz z upływem czasu i dostępem do coraz to nowszych technologii.

Jak wygląda napawanie?

Polega ono na stopieniu spoiwa (materiału dodatkowego) z nadtopionym materiałem podłoża. Źródłem ciepła jest łuk elektryczny, płomień gazowy lub wiązka lasera, w zależności od stosowanej techniki. W jednym przejściu możliwe jest napawanie warstw o grubości 0,05-100 mm, a docelowo metoda może być wykorzystywana podczas pracy z elementami o dowolnej grubości, mających różną powierzchnię i kształt. Jakie są podstawowe techniki napawania?

Napawanie - powierzchnia napawania

Napawanie łukowe elektrodami otulonymi

Napawanie łukowe elektrodami otulonymi stosuje się już od przeszło 100 lat. To jedna z najczęściej wykorzystywanych technik, ponieważ jest stosunkowo tania, a do tego łatwa do zastosowania w domu, podczas majsterkowania. Zalecana grubość powłok w jednym przejściu to 1-5 mm, udział materiału podłoża w napoinie to zazwyczaj 10-40%. Początkowo w tej technice używano wyłącznie elektrod mających taki sam skład jak materiał napawany. Jednak z czasem zaczęto z nimi eksperymentować i okazało się, że daje to często znacznie lepsze rezultaty.

Napawanie łukowe elektrodą nietopliwą

Podczas napawania elektrodą nietopliwą wprowadza się materiał dodatkowy w obszar łuku elektrycznego (jarzącego się między elektrodą wolframową a napawanym przedmiotem) w osłonie gazu obojętnego: argonu, helu lub ich mieszanki. W wyniku stopienia materiał dodatkowy tworzy napoinę, a dzięki gazowej osłonie ma ona bardzo dobrą jakość. W jednym przejściu możliwe jest ułożenie warstwy o grubości 1,5-5 mm, udział materiał podłoża w napoinie to średnio 5-10%. Napawanie elektrodą nietopliwą stosuje się głównie do naprawiania części maszyn oraz wad odlewów. To technika odpowiednia dla takich materiałów jak: żeliwo, stal oraz stopy miedzi i aluminium. Powłokami są zazwyczaj: ołów, stal wysokostopowa i austenityczna, stellit, brąz oraz stopy niklu. W przypadku pracy wykonywanej ręcznie wydajność napawania tą techniką jest niewielka, wiąże się to również z wysokimi kosztami całego procesu.

Napawanie łukowe elektrodą topliwą w osłonie gazowej

Napawanie elektrodą topliwą w osłonie gazowej to technika, w której zastosowanie znajdują druty pełne i proszkowe. Gazem ochronnym może być: hel, argon lub CO2, a jego rodzaj ma duży wpływ na skład chemiczny napoiny oraz jej właściwości. Metoda ta często wykorzystywana jest w formie automatycznej, co pozwala na zwiększenie jej wydajności. Wówczas w obszar jarzącego się łuku wprowadzany jest dodatkowy drut: gorący, który jest podgrzewany oporowo lub zimny. Napawanie elektrodą topliwą w osłonie gazu znajduje zastosowanie przy regeneracji elementów wykonanych z żeliwa, stali niskostopowych i niskowęglowych, a także stopów aluminium i miedzi. Technika ta umożliwia ponadto napawanie płaskich i dużych powierzchni z wykorzystaniem powłok mających specjalne własności użytkowe.

Stoły CNC - w sklepie Allweld.pl

Napawanie łukiem krytym

Podczas napawania łukiem krytym dochodzi do stopienia materiału elektrody z warstwą wierzchnią w jarzącym się łuku elektrycznym, pod ochronną warstwą topnika. Topnik zapewnia stabilizację łuku, a dodatkowo odpowiada za rafinowanie ciekłego metalu napoiny i regulację jej składu. Elektroda, czyli drut pełny lub proszkowy, ewentualnie taśma pełna, proszkowa lub spiekana, jest podawana w sposób ciągły. Uzyskana napoina jest bardzo dobrej jakości, ma równe i gładkie lico. Metoda ta służy do napawania warstw ze stopów niklu, kobaltu i chromu, stali stopowych i niskowęglowych, jak również wybranych stopów miedzi i aluminium. Ze względu na wysoką wydajność napawanie łukiem krytym jest szeroko stosowane w przemyśle.

Napawanie plazmowe

Napawanie plazmą to technika polegająca na stapianiu materiału dodatkowego z lekko nadtopionym podłożem w łuku plazmowym mającym temperaturę 18 000 - 24 000 st. C. Zazwyczaj materiałem dodatkowym jest proszek, który wprowadza się do palnika gazowego z dozownika poprzez gaz transportujący, przeważnie argon. Powstała napoina wyróżnia się czystością metalurgiczną, udział materiału podłoża jest w niej minimalny. W jednym przejściu można ułożyć warstwy o grubości 2,5-6 mm. Napawanie plazmowe wykorzystywane jest w pracy z takimi materiałami jak: żelazo, nikiel, kobalt, chrom, miedź, cyna, niektóre gatunki żeliwa, stal niestopowa. To technika pozwalająca na napawanie części silników spalinowych, gniazd zaworowych, zaworów, narzędzi skrawających i złączy wiertniczych przewodów. Jednocześnie jest to jedna z najbardziej nowoczesnych metod napawania.

Napawanie elektrożużlowe

Technika napawania elektrożużlowego to stapianie materiału dodatkowego z nadtopionym podłożem ciepłej kąpieli żużlowej, która jest nagrzewana oporowo. Ciekłe jeziorko spawalnicze i żużel utrzymuje się w komorze, za utworzenie której odpowiada powierzchnia napawanego przedmiotu i miedziane nakładki, chłodzone intensywnie wodą. Metal ulegający stopieniu zbiera się poniżej żużlowej kąpieli i krzepnie, w ten sposób między nakładkami powstaje napoina. W jednym przejściu tworzy się warstwy o grubości 12-100 mm. W porównaniu np. do napawania łukiem krytym, w tej metodzie zużycie topnika jest niewielkie. Materiałem dodatkowym jest tutaj stal stopowa w postaci taśmy lub drutu. Napawanie elektrożużlowe jest uznawane za jedną z najbardziej wydajnych technik. Stosując pojedynczą taśmę, możliwe jest efektywne napawanie dużych powierzchni, np. wnętrza zbiornika ciśnieniowego, a także: młotków kruszarek, profilowych i gładkich walców hutniczych czy stalowych bijaków.

Napawanie gazowe

Napawanie gazowe polega na nakładaniu na powierzchnię przedmiotu warstwy ciekłego, stopionego metalu za pomocą gazowego płomienia. Gazem, który najczęściej wykorzystuje się w tym celu, jest acetylen, temperatura płomienia to ok. 3100 st. C. Inne gazy jak propan, metan czy propan-butan stosuje się rzadko, co wynika m.in. z niższej temperatury płomienia i braku wyraźnie zarysowanych stref płomienia. Technika napawania gazowego zapewnia równą i gładką napoinę, jednak nie jest ona gruba. Do jej uzyskania używa się rurek stalowych, które są wypełnione węglikami wolframu (topi się tylko stal rurek). Grubość powłok w jednym przejściu to 0,02-3,5 mm, a udział materiału podłoża w napoinie 2-10%. Stosując napawanie gazowe, możliwe jest nanoszenie powłok na żeliwo, stal i inne metale oraz ich stopy. To technika, która umożliwia napawanie skomplikowanych kształtów, ponadto praca może być wykonywana w różnych pozycjach.

Jakie są przydatne porady dotyczące napawania?

Przed napawaniem trzeba odpowiednio przygotować do tego powierzchnię, a więc dokładnie ją oczyścić i usunąć wady, w szczególności pęknięcia. Czasami konieczne jest również ułożenie warstwy wstępnej, dzięki temu można uniknąć wytworzenia się kruchych faz międzymetalicznych w miejscu stopienia napoiny z podłożem.

Kiedy właściwie stosujemy napawanie?

To odpowiednia metoda naprawy metalowych przedmiotów poprzez usunięcie drobnych zniszczeń, w efekcie czego ponownie nadają się one do użytku. Stosując ją, można też lepiej zabezpieczyć metal przed szokiem termicznym, korozją czy działaniem środowiska chemicznego, wymaga to doboru właściwego materiału dodatkowego. Niemal wszystkie nałożone warstwy napawane wyróżniają się dużą jednorodnością strukturalną i metalurgiczną. Wyjątkiem są napoiny tworzone ze stellitów, w ich przypadku dopuszczalne jest występowanie pęknięć.

Napawanie daje możliwość zwiększenia trwałości części maszyn, zmiany ich wymiarów, a także przywrócenia im pierwotnego kształtu. Do istotnych zalet tej metody można też zaliczyć: precyzję i powtarzalność procesu, możliwość łączenia elementów mających różne rozmiary oraz dowolność w doborze nakładanych powłok. Napawanie znajduje zastosowanie w branży elektronicznej, metalurgicznej, narzędziowej, motoryzacyjnej, energetycznej, a nawet medycznej.

 

Zobacz inne ciekawe artykuły z naszego bloga:

- Spawanie ocynku - wszystkie najważniejsze informacje dotyczące spawania ocynku

- Spawanie Mosiądzu - wszystkie najważniejsze informacje dotyczące spawania tego metalu

- Spawanie aluminium - wszystkie najważniejsze informacje dotyczące spawania tego metalu

- Spawanie żeliwa - wszystkie najważniejsze informacje dotyczące spawania tego metalu

- Spawanie elektrodą - wszystkie najważniejsze informacje dotyczące spawania elektrodą MMA

- Spawarki inwertorowe - Wszystko o spawarkach inwertorowych

- Prostownik do akumulatorów - Zobacz polecane prostowniki do ładowania akumulatorów

- Oznaczenia spoin spawalniczych - Zobacz jakie są rodzaje spoin spawalniczych

 

Poradnik zakupowy: 

- Spawarka dla amatora i początkującego majsterkowicza

- Spawarka inwertorowa do 500 zł

- Spawarka inwertorowa do 1000 zł

- Spawarka inwertorowa od 1000 do 2000 zł

- Jak wybrać odpowiednią spawarkę do swoich potrzeb