Svarové spoje

Svarové spoje vznikají materiálovým stykem a to za působení tepla, tepla a tlaku, nebo jen tlaku. Řadí se mezi spoje nerozebiratelné.

Svaření lze dosáhnout dvěma způsoby:

  • tavením přídavného materiálu, který se spojuje se svařovaným materiálem v místě styku spojovaných součástí
  • přivedením spojovaných součástí do plastického stavu v místě spoje a následným klidným přitlačením a ochlazením, při kterém dojde k přeměně materiálu zpět na pevný stav

Rozdělení druhů svařování podle technologie

Teplem (tavné)
  • slévárenské
  • termitem
  • plamenem
  • elektrickým obloukem
    • elektroda uhlíková
    • elektroda kovová holá
      • tavná
        • pod tavidlem
        • v argonu – MIG
        • v CO2 – MAG
        • elektrostruskové
      • netavná – wolframová – WIG (TIG)
  • elektronovým paprskem
  • laserem
TEPLEM + TLAKEM
  • elektrickým odporem
    • bodové
    • švové
    • výstupkové
    • stykové
  • indukční
  • třením
  • laserem
TLAKEM
  • za studena
  • ultrazvukem

Tavné svařování

Roztavený materiál tvoří tavnou lázeň, krystalizace probíhá rychle a v malém objemu taveniny. Rozmezí teplot mezi likvidem a solid je úzké.

Svařování plamenem

Zdrojem tepla je plamen, spalujeme směs hořlavého plynu s kyslíkem.

Hlavní části svařovací soupravy:

  • tlaková láhev O2
  • tlaková láhev hořlavého plynu – např.: C2H2 (acetylen)
  • lahvový ventil
  • redukční ventil se 2 manometry
  • svařovací hadice
  • hořák
  • příslušenství

Plyny pro svařování

  • O2 – nejedovatý, vedení nesmí být znečištěno tukem. Lahev se  označuje modře. Tlak v lahvi 15MPa.
  • C2H2 (acetylén) – nesmí přijít do styku s mědí (obsah Cu max 50%). Lahev se označuje červeno-hnědě s bílou. Tlak v lahvi 1,5MPa.
  • H2 (vodík) – používá se pro pájení a řezání. Lahev se označuje modro-zeleně. Tlak v lahvi 15MPa.
  • C3H8 (propan) – používá se pro svařování a řezání.
  • C4H10 (butan)

Přídavný materiál – svařovací drát (1,6-8 mm)

  • označení G105 – nelegované oceli
  • označení G315 – legované oceli
  • označení G518 – pro navařování

Tavidla

Slouží k čištění a ochranně prostoru svaru. Jsou to prášky nebo pasty.

Plamen

  • rozdělení z hlediska výtokové rychlosti:
    • měkký – používá se na měď
    • střední – používá se ve většině případů
    • ostrý – k předehřívání
  • rozdělení z hlediska poměru O2 : C2H2:
    • neutrální – 1:1 – většina svařování
    • oxidační – 1,2:1 – svařování bronzů a mosazí
    • redukční – <1 – svařování hořčíku, nauhličování
  • rozdělení podle způsobu použití:
    • levostranné – snazší, méně kvalitní svar, neprovaří kořen
    • pravostranné – kvalitnější svar, menší pnutí

Hořáky

Hořáky slouží ke směšování O2 a plynu. Mají různé velikosti.

  • rozdělení podle použití:
    • svařovací
    • pájecí
    • nahřívací
    • řezací
  • rozdělení z hlediska principu
    • vysokotlaké se směšovací komorou
    • nízkotlaké s injektorem

Svařování elektrickým obloukem

Zdrojem tepla je elektrický oblouk mezi elektrodou a svařovaným materiálem. Využívá stejnosměrný proud, jehož zdrojem jsou usměrněné transformátory nebo rotační agregáty, a střídavý proud, jehož zdrojem jsou transformátory. Svařovací napětí se pohybuje mezi 10-50V, svařovací proud je v rozmezí 50-2000A a určí se z rovnice I=(40÷50)*d, kde d je průměrem elektrody.

Teplota oblouku je 5000°C a více.

Elektrody

Volba elektrody je závislá na druhu svařovaného materiálu, jeho tloušťce, namáhání svaru, na prostředí ve kterém se svarové spoje budou vyskytovat (koroze, teplota,…) nebo poloze při svařování.

  • netavné – uhlíkové, wolframové
  • tavné – mají podobné složení jako svařované materiály a tvoří přídavný kov
    • obalové elektrody
      • A – kyselý obal – obsahuje křemičitany, živce nebo železné rudy
      • B – bazický obal – vápenec, feroslitiny
      • C – organický obal – celulóza, škrob
      • R – rutilový obal – kysličník titaničitý (rutit), křemičitany, vápenec, živce

Svařování elektrickým obloukem pod tavidlem

Při svařování touto metodou vzniká úzká tepelně ovlivnitelná oblast a využívá se zejména pro svařování ocelových svařenců dlouhými a nepřerušovanými svary nebo ocelových vinutých trub. Tyto svarové spoje provádějí automaty.

Přídavným materiálem je automaticky podávaný svařovací drát nebo svařovací páska. Pro ochranu svarové lázně je využíváno tavidlo ve formě granulí (podobné složení jako u obalů obalovaných elektron), které se sype do svarového úkosu před hořící elektrický oblouk. Tavidlo se teplem roztaví a uvolní se z něj plyny, které ochrání svarovou lázeň před účinky okolní atmosféry. Tavidlo kromě ochranné funkce slouží také ke zlepšení vlastností svaru, k čemuž využívá prvky, které ho tvoří.

Svařování elektrickým obloukem v ochranné atmosféře

V tomto případě není svar chráněn tavidlem, ale plynem. Podle druhu použité elektrody (tavná, netavná) a plynu (inertní, aktivní) rozdělujeme toto svařování na metody MIG, MAG a WIG.

Ochranné plyny

  • Argon – inertní, podporuje stabilitu oblouku, zlepšuje pórovitost svaru, vytváří širokou housenku
  • Helium – inertní, přidává se k argonu nebo při svařování plasmou, drahý, lehčí než vzduch
  • Kysličník uhličitý – aktivní, reaguje s lázní, hluboký závar s převýšenou housenkou
  • Kyslík – aktivní, zabraňuje rozstřihu, zvyšuje teplotu svařování
  • Směsné plyny
    • 2 složkové – Ar-He, Ar-CO2
    • 3 složkové – Ar-CO2-O2
Svařování metodou MIG

Oblouk hoří mezi tavnou elektrodou a svařovaným materiálem v proudu inertního plynu (Ar, He). Elektrodou je holý drát na cívce. Svařuje se stejnosměrným proudem – + pól je na elektrodě, – pól je na svařovaném materiálu.

Tato metoda slouží pro svařování hliníku, titanu a neželezných kovů a umožňuje automatizaci.

Svařování metodou MAG

Při svařování metodou MAG dochází k použití tavné elektrody a aktivního plynu, v jehož proudu hoří plamen. Plyn reaguje s tavnou lázní a svar pokrývá vrstvička kysličníků. Drát bývá legovaný křemíkem nebo manganem kvůli dezoxidaci svaru. Svařuje se stejnosměrným proudem, + pól je na elektrodě.

Metoda MAG se používá pro svarové spoje nelegovaných a nízkolegovaných kovů.

Svařování metodou WIG (TIG)

Elektrický oblouk hoří mezi netavnou elektrodou a svařovaným materiálem. Svařovat se může bez přídavného materiálu nebo se přidává ve formě drátu a to buď ručně nebo z odvíječe. Svařuje se většinou ručně.

Pro svařování hliníku a hořčíku se využívá střídavý proud, pro svařování oceli, titanu, mědi, atd. se používá proud stejnosměrný s + pólem na elektrodě. Pro svařování hliníku a hořčíku je nutné očistit povrch od kysličníků.

Elektroda je tvořena čistým wolframem nebo wolframem s přísadou thoria.

 

Svařování elektronovým paprskem

Jedná se o svařování paprskem o vysoké energii, kdy svazek elektronových paprsků je vysílán žhavou wolframovou katodou, urychlován a soustředěn dopadá na svařovaný materiál.

Zařízení pro tento způsob svařování je drahé a používá se v případech, kdy vyžadujeme vysokou kvalitu svarů při obtížně svařitelných materiálech (reaktory, rakety).

Svar je úzký a při jeho tvorbě vznikají malé deformace a pnutí.

 

Svařování laserem

Principem laserového svařování je vznik vynuceného záření (indukovaná emise). Záření je zesilováno a soustředěno do paprsku. Svařovací parametry je možno nastavit.

Tato metoda slouží ke svařování tenkých materiálů. Svar je úzký, bez deformací a pnutí.

Laser se dá používat kromě spojování také k oddělování materiálu.

Svařování teplem a tlakem

Svařování elektrickým odporem

V místě spoje prochází elektrický proud vysoké intenzity. Tam kde je největší odpor se materiál nataví a tlakem vzniká svar. 

Svařování bodové

Postup bodového svařování:

  1. zvýšení tlaku
  2. zapnutí proudu
  3. vypnutí proudu
  4. uvolnění tlaku

Je možné programovat různé hodnoty (čas, proudu, tlak).

Svařování švové

Spoj může být přeplátovaný nebo na tupo.

Svařování výstupkové

Provádí se na lisech. Jeden plech má výstupky elektrody deskového tvaru.

Tato metoda se využívá pro sériovou výrobu, lisy pracují automaticky.

Svařování stykové

Svarové spoje se v tomto případě provádějí buď tlačením plochy (plochy jsou čistě obrobeny a jsou přitlačovány po celou dobu přechodu proudu) nebo odtavením hrubé plochy (přiblížením se zapálí oblouk, dojde k natavení a následně se svařované plochy přimáčknou).

Svařování indukční

Ohřev na svařovací teplotu je zajištěn tepelným účinkem indukovaného střídavého proudu. Ohřívací cívka je konstruovaná podle tvaru svařovaných součástí, provede místní ohřev a tlakové zařízení dokončí svařování.

Používá se pro automatizovanou výrobu trubek.

Svařování třením

Využívá přeměny mechanické energie na tepelnou.

Tlakové svařování

Svařování tlakem za studena

Ke spojení materiálu dojde tak, že stlačíme materiály tlakem vyšším než je mez kluzu a následně dojde k difuzi. Před svařováním je potřeba, aby byly plochy hladké a čisté.

Používá se pro svařování slitin hliníku, hliníkové a měděné vodiče, šperky ze stříbra a mědi.

Svařování ultrazvukem

Svar vzniká působením kmitů ultrazvukové frekvence za současného působení tlaku.

Tato metoda se používá ke spojování fólií, plechů do tloušťky 3mm a plastů.