Procesy specjalne: spawanie

Jednym z najważniejszych procesów specjalnych wykorzystywanych w procesie produkcji rozjazdów kolejowych i tramwajowych jest spawanie, które ma kluczowe znaczenie dla utrzymania ciągłości torów i zapewnienia bezpieczeństwa podróżujących. Jakie rodzaje spawania wykorzystywane są podczas produkcji rozjazdów kolejowych i tramwajowych?

Czym jest spawanie? 

Spawanie polega na łączeniu dwóch topliwych materiałów przez miejscowe doprowadzenie energii cieplnej – przetopienie ich krawędzi. Łączone elementy mogą, ale nie muszą być wykonane z tego samego materiału. Często do połączenia materiałów potrzebne jest spoiwo, np. drut spawalniczy, który pomaga w ich scaleniu.  Występowanie w złączu spawanym przetopionego materiału odróżnia spawanie od zgrzewania, gdzie ciekły metal jest z reguły usuwany z obszaru złącza przed powstaniem trwałego połączenia. 

 

Spawanie jako proces specjalny 

Efektu spawania – jakości i trwałości wykonanych połączeń – z reguły nie da się sprawdzić w prosty i ekonomiczny sposób. Niektóre niezgodności spawalnicze ujawniane są dopiero podczas użytkowania lub w przypadku pojawienia się awarii produktu – jak wiesz z artykułu Przemysł: procesy specjalne w KZN Bieżanów, to charakterystyczna cecha procesów specjalnych. W związku z tym, spawanie musi być traktowane jako proces, który trzeba nadzorować od momentu wpłynięcia zapytania ofertowego i przynajmniej do momentu odbioru gotowego produktu przez klienta. W wielu przypadkach nadzór ten konieczny jest również w trakcie eksploatacji. W KZN  zwracamy więc szczególną uwagę na spawanie w kontekście: 

Jakie rodzaje spawania wykorzystujemy? 

W krakowskiej hali produkcyjnej KZN Bieżanów, gdzie wytwarzane są stalowe konstrukcje rozjazdów kolejowych i tramwajowych, najczęściej wykorzystujemy: 

 

To metoda spawania łukowego, tj. takiego, w którym ciepło bierze się z łuku elektrycznego jarzącego się między elektrodą a materiałem spawanym. W metodzie tej elektrodą jest drut spawalniczy, który jest jednocześnie materiałem dodatkowym (spoiwem). Prócz drutu-elektrody w miejsce spawania dostarczany jest jeszcze gaz osłaniający ciekły metal przed wpływem powietrza – w tym przypadku gaz aktywny, tj. wchodzący w pewnym stopniu w reakcję z materiałem podstawowym i dodatkowym.  Stąd nazwa MAG – skrót od angielskiego metal-active-gas (w metodzie MIG mamy do czynienia z gazem całkowicie obojętnym – tę metodę stosujemy przy spawaniu np. stopów aluminium).

MAG jest obecnie najbardziej rozpowszechnioną w krajach rozwiniętych metodą spawania stali – zapewnia wysoką wydajność przy umiarkowanej cenie sprzętu i zachowaniu dużej uniwersalności. Pozwala spawać elementy wykonane z niemal dowolnych gatunków stali, o grubościach od niecałego milimetra do nawet kilkuset milimetrów. Spawanie tą metodą bardzo często jest automatyzowane lub robotyzowane. 

Metodą MAG prowadzimy również proces napawania, a konkretnie napawania prewencyjnego (w odróżnieniu od napawania regeneracyjnego). W tym procesie nie łączymy elementów, lecz pokrywamy stal szynową materiałem stopowym, z reguły  o wysokiej zawartości chromu niklu i manganu, który jest znacznie droższy od stali szynowej, ale pozwala znacznie zwiększyć trwałość elementów rozjazdu szczególnie narażonych na zużycie. Napawanie prewencyjne stosujemy w przypadku rozjazdów tramwajowych.

 

– w tej metodzie spawania łukowego elektrodą jest zwykle odpowiednio zaostrzony pręt wolframowy, a gazem osłonowym czysty argon (rzadziej inne gazy obojętne). Materiał dodatkowy jest podawany ręcznie przez spawacza, rzadziej za pomocą podajnika automatycznego.

 

– w tej metodzie spawania łukowego łuk elektryczny jarzy się pomiędzy materiałem podstawowym, a drutem elektrodowym w postaci pręta otulonego materiałami wytwarzającymi gazy oraz żużel chroniące ciekły metal przed utlenianiem. 

Zarówno metoda TIG jak i MMA są stosowane w KZN Bieżanów, jednak jako proces pomocniczy – np. przy wytwarzaniu oprzyrządowania produkcyjnego. 

*-metoda stosowana do spawania szyn stosowana w torach przez KZN Rail – o tym już wkrótce