Rodzaje spoin stosowanych przy spawaniu konstrukcji stalowych
Każda konstrukcja, zarówno ta stalowa, jak i betonowa czy zespolona stanowi obiekt powstały w wyniku połączenia wielu elementów, celem zbudowania solidnej, niepodzielnej i prawidłowo funkcjonującej całości. W dzisiejszym artykule skupimy się na spawaniu konstrukcji stalowych oraz rodzajach spoin wykorzystywanych przy ich tworzeniu. Czym są i jakie jest ich zastosowanie? Odpowiedź na to pytanie znajdziesz poniżej.
Czym jest spawanie?
To pytanie zapewne pojawia się w głowie każdego początkującego inżyniera, który dopiero rozpoczyna swoją przygodę w branży spawalniczej. Otóż spawanie to nic innego jak jedna z metod łączenia miejscowego bądź powierzchniowego dwóch materiałów, w tym wypadku metali przy wykorzystaniu bardzo wysokiej temperatury, celem ich zespojenia. Czynność tę można wykonywać zarówno przy pomocy spoiwa spawalniczego, jak i bez. Jeżeli chodzi o źródło ciepła, to jest nim oczywiście łuk spawalniczy.
Spoina – co to takiego?
Teraz, kiedy już wiesz na czym polega spawanie, to nieco bardziej skupimy się na tematyce spoin. Połączenie spawane bądź spaw, potocznie określane mianem spoiny to pewnego rodzaju złącze, które powstanie w wyniku procesu fizycznego łączenia dwóch materiałów poprzez ich miejscowe stopienie i zestalenie. Spoiwa najczęściej są stosowane do łączenia stali oraz tworzyw sztucznych. Niekiedy spoinę wypełnia się specjalnym materiałem dodatkowym, który stapia się wraz z materiałem głównym (tzw. spoiwo spawalnicze). Poniżej pokrótce scharakteryzowaliśmy każdy z podstawowych rodzajów spoin.
Rodzaje spoin
W zależności od rodzaju spoiny dzielimy na:
spoiny brzeżne
Spoiny brzeżne wykorzystywane są zazwyczaj do łączenia bardzo cienkich blach – ich grubość nie powinna przekraczać 3 mm. W tym wypadku konieczne jest odpowiednie przygotowanie blachy, którą należy delikatnie podgiąć. Jeżeli chodzi o sam proces spawania, to nie wymaga on dodania spoiwa spawalniczego. Ten rodzaj spoin występuje przeważnie w złączach doczołowych oraz złączach kątowych przylgowych.
spoiny czołowe
Są to spawy, które powstają pomiędzy ścianką jednego elementu tworzącą jego grubość a drugim elementem. Mogą one występować w postaci z pełnym bądź niepełnym przetopem. Jeżeli spoina jest wtopiona w materiał rodzimy na całej grubości danego elementu, wówczas należy mówić o pełnym przetopie. W przeciwnym wypadku, czyli w sytuacji, kiedy spoina nie obejmuje całej grubości złącza, to wówczas nazywamy ją spoiną z częściowym lub niepełnym przetopem. Spoiny czołowe występują zazwyczaj w złączach kątowych oraz doczołowych. Zaleca się unikać stosowania spawów czołowych przerywanych oraz powstawania mimośrodów – charakterystycznych elementów mających postać koła ugiętego w pierścieniowe prowadzenie. Najczęściej odnajdują zastosowanie w przypadku łączenia stykowego blach, rur oraz prętów.
spoiny otworowe
Spoiny otworowe są najbardziej specyficznym rodzajem spośród wszystkich połączeń spawanych. Jak sama nazwa wskazuje, w tym przypadku proces spawania skupia się na wypełnieniu spoiwem wyznaczonych otworów o kształcie okrągłym bądź owalnym, wykonanych w jednej z blach elementu łączącego. Otwory te mogą być zaopatrzone w ukośne ścianki, które dodatkowo ułatwiają wtopienie spoiwa. Niezwykle istotne w tym przypadku są wymiary oraz rozstaw otworów, których średnica bądź szerokość powinna być o 8 mm większa niż grubość blachy. Jeżeli chodzi o rozstaw spoin otworowych, to tutaj zaleca się, aby był on dopasowany pod kątem zachowania stateczności konstrukcji. Spoiny otworowe występują w złączach zakładkowych. Wykorzystywane zazwyczaj w celu wzmocnienia spoin pachwinowych łączących szerokie elementy.
spoiny pachwinowe
Spoiny pachwinowe dzielimy na równoboczne oraz nierównoboczne. Wykonywane są one w rowku pomiędzy dwoma nieukosowanymi ściankami elementów łączonych. W przypadku tego rodzaju spoin ich lico może być płaskie, wklęsłe bądź wypukłe. Spoiny pachwinowe występują z reguły w złączach przylgowych i kątowych. Wykorzystywane są przede wszystkim do zakładkowego i nakładkowego łączenia blach oraz innych elementów ustawionych pod kątem.
spoiny pachwinowe przerywane
Jak łatwo można się domyślić, jest to specjalny rodzaj spoin pachwinowych cechujący się odcinkowym występowaniem spawów w układzie przestawnym bądź symetrycznym. Niestety ich wadą jest znaczna podatność na korozję, dlatego też nie zaleca się ich stosować w tego typu miejscach. Co więcej, tego rodzaju spawów nie należy wykonywać również w przypadku obciążeń dynamicznych, w strefach skokowej zmiany sztywności oraz w sytuacji jednoczesnego występowania naprężeń normalnych i stycznych.
spoiny pachwinowe obwodowe
Zastosowanie tego rodzaju spoin jest możliwe tylko wtedy, kiedy mają one na celu zapobiegać separacji i wybrzuszaniu się części zakładkowych, a także w chwili, gdy poddawane są ścinaniu. W zależności od kształtu otworu, jego średnica lub szerokość powinna równać się co najmniej czterokrotności grubości blachy. Należy unikać ostrych krawędzi, a dodatkowo także w tym wypadku warto zwrócić uwagę na rozstaw spawów, tak aby został on optymalnie dostosowany pod kątem zachowania stateczności.
spoiny grzbietowe
Spoiny grzbietowe tak samo, jak spoiny brzeżne wykorzystuje się do łączenia cienkich blach. Wykonuje się je zarówno po równoległych częściach blachy, jak i jej uprzednio podwiniętych brzegach. Jeżeli chodzi o grubość spoiny, to powinna być ona równa sumie wysokości połączenia spawanego oraz głębokości linii jego wtopienia.
spoiny bez otworowe punktowe
Spoiny punktowe podobnie jak spoiny otworowe stosowane są celem wzmocnienia spoin pachwinowych łączących szerokie blachy. Ten typ spoin powstaje poprzez przetopienie jednego z elementów i wtopienie się w drugi, znajdujący się bezpośrednio pod nim. Występują głównie w złączach zakładkowych.
spoiny bez otworowe liniowe
Spoiny bez otworowe liniowe powstają na skutek nagromadzenia spoin punktowych. W tym wypadku spoiny stykają się ze sobą lub nachodzą bezpośrednio na siebie, tworząc tzw. zgrzeiny liniowe.
