« Back to Glossary Index

Nowoczesna technika łączenia spełnia stale rosnące wymagania. Kilka istotnych kryteriów to stabilność procesu, powtarzalność i rentowność. Aktualnie możliwość łączenia specyficznych właściwości materiałów zapowiada interesujące perspektywy. Połączenia materiałów nadają elementowi lub produktowi pożądane właściwości wielu materiałów. Taki połączenia można było dotychczas wykonywać tylko mechanicznie lub za pomocą klejenia. Jednakże o wiele większe zainteresowanie budzi możliwość termicznego łączenia metali o różnych właściwościach. W centrum uwagi znajdują się tu połączenia stali z aluminium, które np. w dziedzinie konstrukcji pojazdów stwarzają warunki dla nieznanych jeszcze innowacji.

Łączenie różnych materiałów wymaga dokładnej znajomości odpowiednich właściwości materiałów. Zaletą aluminium jest przede wszystkim mały ciężar właściwy, jak też optymalne właściwości użytkowe, właściwości przetwarzania. Należy również  wspomnieć o odporność na korozję o współczynniku rozszerzalności cieplnej oraz o  strukturze atomowej Jednakże w wielu dziedzinach nie można pominąć stali, głównie ze względu na jej wytrzymałość oraz niski koszt.. Podczas termicznego łączenia stali z aluminium, na warstwie granicznej obu materiałów powstaje tzw. faza międzymetaliczna. Im więcej wprowadza się ciepła, tym większa jest faza międzymetaliczna, a tym samym gorzej kształtują się właściwości mechaniczno-technologiczne połączenia. Właściwości chemiczno-fizyczne wymagają również zastosowania odpowiednich środków. W związku z tym różne współczynniki rozszerzalności cieplnej obydwu metali powodują powstawanie naprężeń w strefie styku. Nie można również pominąć znacznie większej podatności na korozję. Przyczyną tego jest duża elektrochemiczna różnica potencjałów stali w stosunku do aluminium. Wszystkie technologie, zajmujące się dotychczas łączeniem stali i aluminium, są możliwe do realizacji tylko w przypadku określonych geometrii lub też przy dużych nakładach związanych z techniką sterowania. O ile niemożliwość połączenia przez spawanie stali i aluminium stanowiła w przypadku wielu metalurgów pogląd ogólnie obowiązujący, drobiazgowe prace badawcze z zastosowaniem spawania MIG/MAG dowiodły, że spawanie łukowe ma potencjał w zakresie łączenia stali z aluminium. Metoda CMT jest efektem ustawicznego dostosowywania procesu spawania MIG/MAG do potrzeb łączenia stali z aluminium. CMT zapewnia kontrolowane, prawie bezprądowe przejście materiału. Aluminiowy materiał podstawowy topi się razem z aluminiowym spoiwem a ciekły metal pokrywa ocynkowany materiał stalowy. W krótkich odstępach czasu drut spawalniczy porusza się w kierunku przeciwnym do kierunku podawania. To precyzyjnie zdefiniowane cofanie drutu wpływa na kontrolowane odrywanie kropli oraz czyste, bezrozpryskowe przejście materiału. Ruch drutu odbywa się z dużą częstotliwością i wymaga reagującego szybko, bezprzekładniowego napędu podawania drutu bezpośrednio przy palniku spawalniczym. Oczywiście główny napęd podajnika drutu nie może sprostać tym wymogom ruchu. Przewód podający drut wyposażony został w związku z tym w tzw. bufor drutu, który kompensuje dodatkowy ruch drutu w jedną i w drugą stronę.

Technika

Spawanie CMT odbywa się wyłącznie z zastosowaniem całkowicie cyfrowych, inwerterowych źródeł prądu spawalniczego. System spawalniczy jest zasadniczo zgodny sprzętowo z systemem MIG/MAG na najnowszym poziomie technicznym, jednakże z uwzględnieniem kilku specyficznych wymogów. Warto wspomnieć przy tym zwłaszcza o napędzie drutu, charakteryzującym się wysoką dynamiką, umieszczonym bezpośrednio przy palniku spawalniczym. Gdy źródło prądu spawalniczego rozpozna zwarcie, rozpoczyna się ruch powrotny drutu spawalniczego, przy równocześnie zmniejszonym prądzie spawalniczym. Odrywa się dokładnie jedna kropla, bez najmniejszych nawet rozprysków. Następnie drut spawalniczy posuwa się ponownie do przodu, a cykl rozpoczyna się od nowa. Wysoka częstotliwość i najwyższa precyzja to warunek podstawowy całkowicie kontrolowanego przejścia materiału. Napęd drutu przy palniku spawalniczym zaprojektowany jest tylko odpowiednio do prędkości, nie jest natomiast przystosowany do dużych sił ciągnących. Dlatego też podawanie drutu odbywa się za pośrednictwem silniejszego, głównego napędu drutu, charakteryzującego się ze względów konstrukcyjnych większą bezwładnością. Na przewodzie podającym drut umieszczony jest bufor. Jest to element kompensujący posuwisto zwrotny ruch drutu wysokiej częstotliwości w stosunku do liniowego podawania drutu.

Zastosowanie i zalety

Pokazowym obszarem zastosowania metody CMT jest z pewnością łączenie stali z aluminium. Pomimo, iż materiał podstawowy, jakim jest stal, w przypadku tych tzw. spawano-lutowanych połączeń nie ulega stopieniu, lecz jest tylko pokrywany, liczne testy na rozciąganie wykazywały zawsze pęknięcie w aluminium, lecz nie na spoinie.
Oprócz połączeń stali i aluminium metoda CMT nadaje się doskonale również do szerokiej liczby innych zastosowań. Bez wątpienia bardzo przydatne jest praktycznie bezrozpryskowe lutowanie ocynkowanych ogniowo i elektrolitycznie blach przy użyciu drutu spawalniczego ze stopu miedziowo-krzemowego. Trwają konkretne próby, związane z łączeniem ocynkowanych blach (0,8 mm) oraz czarnej stali (5 mm), przy najmniejszym możliwym wypaczeniu blachy ocynkowanej.
Możliwe jest również spawanie bez problemów cienkich blach aluminiowych (0,3–0,8 mm). Niewielka ilość wprowadzanego ciepła w przypadku metody CMT pozwala przy tym na zrezygnowanie z podkładki pod grań, bez zapadania się przy tym spoiny. W równie przekonujący sposób przebiega spawania stali nierdzewnych i magnezu.

Podsumowanie

Proces CMT to łatwa w zastosowaniu metoda łączenia stali z aluminium. Abstrahując od tego, CMT zapewnia również więcej niż zadowalające właściwości mechaniczno-technologiczne. W centrum uwagi znajduje się nie tylko łączenie stali z aluminium, lecz również wzbudzający wiele zainteresowania obszar zaawansowanych zastosowań. Wśród nich umieścić można tak samo bezrozpryskowe lutowanie powlekanych blach, jak i spawanie cienkich blach aluminiowych lub też magnezu. Aktualnie trwają liczne próby. Pokażą one, jakie jeszcze możliwości dalszych zastosowań otworzą się przed metodą CMT.

« wróć do bazy wiedzy