3.9.1.4 OBLOUKOVÉ SVAŘOVÁNÍ

Nejpoužívanější způsob svařování

Zdrojem tepla je elektrický oblouk, který vznikne mezi elektrodou a svařovaným materiálem (nebo mezi dvěma elektrodami), jestliže je zapojíme na elektrický zdroj

Teplem elektrického oblouku dojde k místnímu natavení a spojení (svaření) svařovaných součástí

Tepelný výkon Q elektrického oblouku je množství tepla, které z oblouku do svaru

m ... Účinnost (závislá na druhu svařování) bývá 0,7 až 0,85
U ... Napětí
I ... Proud

Při svařování se používá stejnosměrný nebo střídavý proud o
Napětí:10 až 50 V
Proudu:50 až 2 000 A

Z výše uvedeného vyplývá, že nemůžeme odebírat proud přímo ze sítě (230/400 V)
Teplota oblouku je přes 5000 °C

Zdrojem
Stejnosměrného proudu:Točivé svařovací agregáty
Střídavého proudu:Svařovací transformátory

Důležitým údajem svářečky je její charakteristika

a) Statická charakteristika

- Udává závislost proudu na napětí v ustáleném stavupro různá zařízení svářečky při určitém nastavení regulátoru svařovacího proudu

b) Dynamická charakteristika-
- Udává hodnoty napětí a proudu při náhlých změnáchběhem svařování
- Sklon označujeme jako dynamickou strmost, který určuje zda má zdroj strmou nebo plochou charakteristiku
- Strmost má vliv i na zapálení a udržení oblouku

Další údaje (konstrukční data, zapojení) jsou uvedeny v katalozích

Každý svařovací proces vyžaduje vhodnou charakteristiku jinak by nebylo dosaženo optimálních výsledků

Vznik elektrického oblouku - Svářecí postup

Uzavřený okruh tvoří: Zdroj napětí, svařovací kabely, elektroda, elektrický svařenec a a obrobek

Po zapojení zdroje napětí zatím proud neteče

Proud začne téct, až se zažehne oblouk

• Elektroda se musí krátce dotknout materiálu
• Oddálením elektrody vznikne ionizace vzduchu mezi elektrodou a materiálem ->Elektrický oblouk je zažehnut
• Ionizace zvyšuje obal elektrody, který ještě podporuje plynulé hoření oblouku
• Ze záporného pólu (katoda) proudí elektrony velkou rychlostí ke kladnému pólu (anoda)
• Z kladného pólu proudí kladné ionty ke katodě (záporný pól)
• Ionizované plyny jsou vodivé a tvoří a tvoří základní podmínku hoření elektrického oblouku
• Elektrony naráží velkou rychlostí na obrobek a taví jej (teplota až 4 000°C) -> Vzniká svar
  
• Pohybová energie elektronů se mění na tepelnou -> Vzniká vysoká teplot a (asi 3 500 °C) -> Tavení elektrody i materiálu
• Díky vysoké teplotě elektrické=ho oblouku je elektroda, obal a oblast povrchu obrobku natavena -> Přídavný materiál elektrody se spojuje s amteriálem součásti až do hloubky závaru, který musí být dostatečně hluboký a je ovlivňován intenzitou proudu a typem elektrody
• Na krabicích s elektrodami je vyznačena příslušná intenzita proudu

Způsob práce při svařování elektrickým obloukem
Elektrodu držet pod úhlem 50° proti směru svařování
Obrobek před svařováním zbavit rzi, okují, barvy, oleje, mastnoty a ostatních nečistot
Při každém přerušení oblouku ztuhne tavící lázeň a vytvoří se "kráter"
- Před novým nasazením elektrody a zapálením oblouku odstranit ocelovým kartáčem a svářeckým kladivem strusku a očistit svar
- Oblouk zapálit před "kráterem" a tlačit jej ke hmotě materiálu (k povrchu svařence)
Velké koutové svary jsou svařovány v několika vrstvách

Svářečky

Elektrody

1. Netavné

Uhlíkové
Jsou z grafitového uhlíku nebo z grafitu
Poskytují nestabilní oblouk
Svar je nízké jakosti
Použití:
Pro svařování stejnosměrným proudem (normální polarita)
Pro svařování mědi a tenkých ocelových plechů

Wolframové
Slouží jen jako prostředek k vytvoření oblouku
Neposkytují svarový kov

2. Tavné

Mají zpravidla stejné nebo podobné složení jako svařovaný materiál
Teplem oblouku se odtavují a dodávají do svaru přídavný kov

Mohou být:

a) Holé

Při svařování se většinou utavují a tvoří přídavný svarový kov
Není-li k elektrickému oblouku přiváděno tavidlo, ochranný plyn -> vzniká nejakostní svar

Použití:
- Pro svařovaná v ochranných plynech, pod tavidlem
- Elektrostruskové svařování
- Plazmové svařování

- Vibrační navařování


b) Obalené

Úkolem obalu je:
Stabilizovat oblouk
Chránit svarový kov před účinky atmosféry
Zpomalit chladnutí svaru vytvořenou struskou
popř. dodat do tavné lázně některé přísadové prvky (chrom, nikl, molybden, vanad)

Používají se jak pro stejnosměrný tak pro střídavý proud

Polarita proudu závisí na druhu obalu
A - kyselé- obal obsahuje železné a magnetické rudy, křemičitany, živec, dolomit
B - bazické- Obal je složen z vápence, mramoru, feroslitin
C - Organické- Obal obsahuje celulózu, dextrin, škrob, dřevitou moučku, rašelinu
R - Rutilové- Základem obalu je rutil - oxid titaničitý, křemičitany, magnezit, živec
RA - Kombinace rutilového a kyselého obalu
RB - Kombinace rutilového a bazického obalu
RC - Kombinace rutilového a organického obalu
RR - Tlustostěnný rutilový obal
Se solemi halových prvků - Pro svařování hliníku a jeho slitin
Zvláštní - Obal obsahuje grafit a nikl

Podle tloušťky obalu rozeznáváme elektrody(poměr obal:drát)
Tence obalené (do 1,2)
Středně obalené (1,2 až 1,45)
Tlustě obalené (1,45 až 1,8)
Velmi tlustě obalené (nad 1,8)

c) Konstrukční elektrody- Elektrody pro spojovací svary (které přenáší sílu), které musí mít určité mechanické vlastnosti

d) Návarové elektrody- Elektrody určené k navařování

Snaha pro vyšší produktivitu u ročního svařování vedla k výrobě speciálních druhů elektrod, jedná se o elektrody větších průměrů tzv. elektrody(hlubokozávarovéa vysokovýkonové)

Při volbě druhů elektrod se musí brát v úvahu:
Základní svařovaný materiál (složení, mechanické/technologické vlastnosti, tloušťka materiálu)
Druh a velikost namáhání svarku (tah, tlak, statické/dynamické namáhání)
Prostředí, kterému bude svarek vystaven
Poloha při svařování

Rozhodující vliv na jakost svarupři ručním svařování má vliv
Průměr elektrody
Svařovací proud
Délka oblouku
Rychlost svařování

Průměr elektrody se volí:
Tloušťka svařovacího materiálu
Tvaru, rozměru, polohy svaru
Druh obalu

Svařovací proud se určuje podle průměru elektrody



Konstruktér po dohodě se svařovacím technikem musí na výkres uvést druh elektrody (nejlépe ví jaké budou na svar kladeny požadavky)

Tavidla

Synteticky připravené anorganické látky určitého chemického složení a zrnění
Nejčastěji křemičitany a mangan

Po dobu svařování:
Zakrývají oblouk
Chrání svařovací lázeň před přístupem vzduchu
Zúčastňují se metalurgického procesu svařování

3.9.1.4.1 OBLOUKOVÉ SVAŘOVÁNÍ OBALENOU ELEKTRODOU

• Teplem oblouku se taví svařovaný materiál, kovové jádro elektrody i obal
  
• Struska vytvořená z obalu chrání odtavené kapky kovu před škodlivými účinky vzduchu
  Obaluje kapky kovu
  Vytváří plynovou clonu, která zabraňuje přístupu vzduchu (kyslíku a dusíku) ke kapkám kovu
  
• Svarová lázeň postupně tuhne a na povrchu svaru se z roztaveného obalu elektrody vytvoří struska
  
• Struska se odstraňuje oklepáním svářečským kladivem a očistí drátěným kartáčem
  
• Svařuje se nejčastěji ručně ve všech polohách
  
• Oblouk má na tavnou část přímý vliv

3.9.1.4.2 OBLOUKOVÉ SVAŘOVÁNÍ V OCHRANÉM PROSTŘEDÍ

1.) Svařování pod tavidlem

Elektroda (holý drát) se odvijí z cívky a podává do místa svaru, které bylo předtím pokryto vrstvou zrněného anorganického tavidla

Svařuje se nejčastěji automaticky
Stejnoměrným proudem
Použití: Tenké plechy
Při nízké intenzitě zajišťuje stabilitu elektrického oblouku
Střídavým proudem

Návarové plochy musí být pečlivě připraveny
Zbaveny nečistot, mastnoty, rzi
Podloženy vhodnou podložkou -> Zajišťuje provaření svaru a zabraňuje protékání svarového kovu

Výhody:
Velká produktivita (až 5x vyšší než ruční svařování)
Oblouk neozařuje okolí
Metalurgické reakce mezi svarovým kovem a aktivní (natavenou) částí tavidla příznivě ovlivňují jakost svaru

Teplo oblouku je soustředěno do úzkého pásma -> lze svařit plech tloušťky 15 mm oboustranně bez úkosů

Vývojové směry vedou ke svařování více elektrodami, tzv "tandem" -> Používá se tomu svařovacích automatů s dvojitou hlavou -> Zvýšení rychlosti a produktivity svařování
Svařují se důležité konstrukce (mosty, kotlové pláště) tupými nebo koutovými svary

Výhody:
Vhodné pro svařování nízkolegovaných konstrukčních ocelí
Mechanické vlastnosti vyhovují největším požadavkům
Tloušťka svařovaných částí může být 2 až 200 mm


2.) Svařování elektrostruskové

Elektroda (poř. skupina elektrod), tj holý drát zasahuje do tavidla, které je v pevném skupenství nevodivé
Po zažehnutí oblouku začne tavidlo měnit své skupenství -> nabývá elektrické vodivosti
Po určité době oblouk zanikne a tekuté tavidlo je dále zahříváno odporově
Teplem strusky se odtavují konce elektrody a natavuje se svařovaný materiál
Svařuje se směrem zdola nahorů v celém průřezu najednou
Formování a ochlazování svarového kovu obstarávají měděné vodou chlazené příložky, které se posouvají současně s vlastním zařízením
Je-li tloušťka svařovaného materiálu větší než průřez tavné lázně, koná skupina elektrod přímočarý vratný pohyb v příčném směru s určitou výdrží v úvrati
Kde nestačí příčný pohyb drátů, použije se elektrod deskových nebo se svařuje dvěma automaty umístěnými proti sobě
Svařují se materiály tloušťky 16 až 1 500 mm tupými svary
Vzdálenost návarových ploch je 25 až 30 mm
Svařuje se výhradně automaticky střídavým nebo stejnosměrným proudem (zdrojem proudu je transformátor nebo rotační měnič)

Výhody:
Vysoká tepelná účinnost až 80%
Značná produktivita (roste s tloušťkou součástí)
Možnost zhotovit obvodové svary a návary

Použití:
Svařování materiálů tlustších než 50 mm
Kotlové pláště
velké celky z odlitých nebo vykovaných součástí

3.9.1.4.3 OBLOUKOVÉ SVAŘOVÁNÍ V OCHRANÉM PLYNU

Svarový kov lze před účinky okolní atmosféry ochránit tak, že se oblouk a natavený kov obklopí umělou atmosférou, vytvořenou vhodným plynem

Podle použitého ochranného plynu a použité elektrody rozlišujeme i způsoby svařování



Ochranné plyny

Na volbě plynu závisí zejména:
- Hloubka závaru
- Šířka svaru
- Povrch svaru
- Mechanické vlastnosti
- Metalurgická struktura svaru
- Rozstřik svarového kovu

Výše zmíněné vlastnosti mají vliv na ekonomiku svařování
Množství plynu určeného ke svařování je zhruba desetinásobek průměru elektrody litrů za minutu

Argon
Dobře ionizovatelný
Podporuje klidný a stabilní oblouk
Vytváří široký závar i svar
Do čistého argonu se přidávají některé plyny
- Hélium při svařování hliníku - Zlepšuje závar a snižuje pórovitost
- Oxid uhličitý a kyslík při svařování oceli - Zlepšuje svařovacího oblouku a přechod svarového kovu do kovu základního

Hélium
Netečný (inertní plyn)
Velmi drahý
Čistý se používá jen ke svařování metodou MIG, kde je potřeba vysoká energie
Teplejší svařovací oblouk
Lehčí než vzduch -> Svařování ve vodorovné poloze může být obtížnější
Větší spotřeba plynu (až 3x)

Oxid uhličitý
Aktivní plyn
Bez barvy a zápachu
Pravidelný a hluboký závar
Úzká a převýšená svarová housenka
Použití: Svařování nelegovaných ocelí (méně často ke svařování nízkolegovaných)

Kyslík
Bez barvy a zápachu
Nehořlavý, ale hoření podporuje
Používá se jako přídavný plyn
Široká mírně převýšená svarová housenka
Malý rozstřik svarového kovu
Zvyšuje svařovací teplotu
Jemné kapky svařovacího kovu

Směsné plyny
Vhodným mísením spojují výhody čistých plynů -> na svar lze klást vyšší požadavky
Dvousložkové
Argon + Hélium
Argon + Oxid uhličitý
Argon + Kyslík
Třísložkové
Argon + Oxid uhličitý + Kyslík



Přídavné materiály pro automatické svařování a navařování

Svařovací dráty
Nejčastěji kruhový průřez, ale může mít i tvar destiček nebo trubiček
Několik pevnostních tříd
Průměry jsou odstupňovány od 0,6 mm do 2,5 mm
Nejčastěji používané průměry drátu jsou 0,8 až 1,6 mm
Navinuté na cívce o hmotnosti 15 kg
Při svařování se drát odvijí z cívky a posuv do místa je řízen automaticky (obdoba svařování pod tavidlem)

Trubičkové dráty
Mají plášť z ocelového plechu o tloušťce 0,2 až 0,5 mm
Náplní je tavidlo, které má stejnou funkci jako obal elektrod
Zvyšují výkon a rozšiřují možnosti použití automatů
Vzniká velké množství škodlivých plynů - > NUTNOST ZABEZPEČENÍ JEJICH DOKONALÉHO ODSÁTÍ

Tavidla
Ve vhodné kombinaci s elektrodou jsou rozhodující pro dosažení požadovaných mechanických mechanických a chemických vlastností svarového kovu
Téměř všechny druhy obsahují křemík i mangan
Zrnitost je 2 mm

Rozdělujeme:

Podle chemické povahy:
Kyselá
Zásaditá

Podle metalurgických reakcí:
Aktivní
Pasivní

3.9.1.4.3.1 SVAŘOVÁNÍ V OCHRANNÉ ATMOSFÉŘE ARGONU TAVNOU ELEKTRODOU (METODA MIG)

• Elektrický oblouk hoří mezi tavnou elektrodou a svařovaným materiálem v proudu netečného plynu argonu nebo helia nebo jejich směsi
  
• Elektroda (holý drát) je plynule dodávána do místa svaru
  
• Výhoda směsného plynu:
  Zajištění rychlého ohřevu
  Dostatečné tekutosti
  Odplynění roztaveného kovu
  
• Svařuje se (poloautomaticky i automaticky) stejnosměrným proudem při kladné polaritě elektrody
  
• Svařují se materiály tloušťky 30 až 50 mm
  
• Použití: Svařování
  Hliníku
  Mědi
  Titanu
  Neželezných kovů

3.9.1.4.3.2 SVAŘOVÁNÍ V OCHRANNÉ ATMOSFÉŘE OXIDU UHLIČITÉHO TAVNOU ELEKTRODOU (METODA MAG)

• Elektrický oblouk hoří mezi kovovou elektrodou (holý drát průměru 0,8 až 2,4 mm) a svařovaným materiálem v aktivní atmosféře oxidu uhličitého nebo směsi oxidu uhličitého, argonu a kyslíku
  
• Svařovací pochod se podobá ochranné atmosféře netečného plynu
  
• Oxid uhličitý však není netečný plyn a při svařování částečně oxiduje tavnou lázeň
  
• Jakost svaru se zlepší tím, že elektroda (drát) je legována manganem a křemíkem, které se slučují s kyslíkem lépe než se železem (rovněž dezoxidují tavnou lázeň)
  
• Vzniklé oxidy vytvoří na povrchu svaru nepatrné množství strusky
  
• Plyn musí mít čistotu alespoň 99,5 %
  
• Při tomto poloautomatickém či automatickém se svařuje převážně stejnosměrným proudem při kladné polaritě elektrody
  
• Nejrozšířenější způsob plynové ochrany (oxid uhličitý je levný)
  
• Hluboký závar a úzký svar umožňuje svařovat plechy do tloušťky 12 úkosů
  
• Při svařování v oxidu uhličitém lze přivádět současně s plynem magnetické tavidlo
  
• Účinkem svařovacího proudu je zmagnetizován drát, na jehož povrchu se zachytí tavidlo
  
• Vlastnosti tavidla
  Zvýšení stability elektrického oblouku
  Chrání svar vrstvou struskou
  
• Svařování magnetickým tavidlem se používá pro materiály tloušťky do 3 mm
  
• Použití:
  Svařování nelegovaných, nízkolegovaných, vysokolegovaných ocelí
  Navařování ocelí
  
• Svařovací zařízení je stejné jako pro metodu MIG, mění se jen ochranný plyn, popř. drát
  
• Často se uvádí označení Svařování MIG/MAG
  
• Výhody:
  Nízká cena plynu
  Čistota pracovního prostředí
  Velká odtavovací rychlost elektrody
  Velká produktivita
  Velká bezpečnost proti vzniku póru
  

Impulzní svařování

V průběhu svařování se mění hodnota svařovacího proudu (pulzuje)
Rozsah impulzů závisí na použitém zdroji (tyristor nebo tranzistor) a je v rozsahu 10 až 400 impulzů za sekundu

Výhody:
Velká stabilita svařovacího oblouku
Možnost svařovat tenké plechy
Šetření přídavného materiálu
Minimální rozstřik
Proměnná hloubka závaru

Metoda rotujícího oblouku (TIME)

Význam zkratky: Transfered Ionized Molten Energy
Princip spočívá v tom, že elektromagnetické síly, vznikají v důsledku vysoké proudové hustoty způsobující odklon oblouku od nataveného konce elektrody (drátu) ze směru pohybu drátu a uvádějí ho do rotačního pohybu
Počet otáček: 800 až 1000 za sekundu

Zároveň musí být splněna správná kombinace:
Vhodné charakteristiky zdroje proudu
Elektronické svařovací zařízení s mikroprocesorem
Proud: Až 600 A
Napětí: 50 V
Přesné složení ochranného plynu
65% argonu
26,5% helia
8% oxidu uhličitého
0,5% kyslíku

Výhody:
Stabilizace svařovacího oblouku
Vysoký odtavovací výkon (až 450 g/min)
Velká rychlost svařování
Téměř žádný rozstřik
Možnost svařovat ve všech polohách
Dobré mechanické vlastnosti (zamezení oxidace při svařování)

Tip: Vodo instalo Brno - Voda Topení Plyn, děkujeme.

3.9.1.4.3.3 SVAŘOVÁNÍ V OCHRANNÉ ATMOSFÉŘE ARGONU NETAVNOU ELEKTRODOU (METODA WIG)

• Elektrický oblouk hoří mezi wolframovou elektrodou a svařovaným materiálem v proudu netečného plynu (argonu, hélia nebo jejich směsí)
  
• Netečný plyn chrání svarový kov před přístupem vzduchu a zvyšuje stabilitu svařovacího oblouku, protože má nízké ionizační napětí
  
• Svařuje se zpravidla ručně
  
• Svařovací napětí:
  Střídavý proud: Hliník, hořčík a jejich slitiny
  Stejnosměrný proud: Ocel, měď, titan a jejich slitiny
  
• Svařuje se bez přídavného materiálu nebo s přídavným materiálem, který se do svařovacího oblouku přivádí ručně nebo podavačem drátu
  
• Svařovací elektrody: jsou buď nebo
  Z čistého wolframu (při svařování se špička nataví)
  S přísadou oxidu thoria (zůstává v pevném stavu)
  
• Velikost závaru záleží v úpravě konce elektrody
  Válcový - Cylindrický
  Kuželový - Špičatý
  
• Elektroda připojená na plus (obrácená polarita)
  Dopadají kladně nabité ionty argonu na povrchovou vrstvu oxidu, kterou rozrušují - čistí
  Svar mělký, široký
  Elektroda je tlustá
  
• Elektroda připojená na minus (přímá polarita)
  Argon nemá čistící účinek
  Svar úzký a hluboký
  Elektroda je tenká
  
• Při zapojení na střídavý proud se využívám kladné půlperiody k čistění argonem
  
• Druh zapojení se volí podle velikosti a druhu oxidické vrstvy na svařovaném materiálu
  
• Použití: Svařování
  Korozivzdorné a žáropevné oceli
  Lehké kovy a jejich slitiny
  Mosazi, nikl, titan

3.9.1.4.4 BEZPEČNOST A OCHRANA ZDRAVÍ PŘI OBLOUKOVÉM SVAŘOVÁNÍ

Svařovací agregát a usměrňovač NESMÍ při ručním svařování překročit napětí naprázdno 100 V

Svařovací transformátor NESMÍ při ručním svařování překročit napětí naprázdno 70 V
- V nebezpečných prostorech NESMÍ napětí překročit 42 V

Vlhké lidské tělo (zpocené) nebo mokrý oděv (za deště) je malý elektrický odpor (lepší vodivost) -> Styk těla s elektrodou a svařovacím materiálem může způsobit úraz elektrickým proudem, který může být i SMRTELNÝ

Nikdy nesvařujte bez ochranných rukavic
Svařovací stůl musí být uzemněn
Svářeč stojí na dřevěné nebo pryžové rohoži
Při výměně svařovacího kabelu je nutné svařovací přístroje vypnout


Nebezpečí záření od elektrického oblouku

Oči a obličej se musí chránit ochranným štítem s ochranným sklem
Z elektrického oblouku vychází ultrafialové paprsky, které způsobují záněty spojivek a rohovky
Popáleniny kůže vznikají tehdy, není-li chráněno tělo oblekem a ruce svářečskými rukavicemi


Nebezpečí způsobené působením plynů a par

Vývin plynů při svařování z elektrod a částic obalu je tak silný, že je NUTNÝ NEUSTÁLÝ PŘÍVOD ČERSTVÉHO VZDUCHU
Ochrana dýchacích orgánů svářeče se dociluje odsáváním plynů nebo přívodem vzduchu (né kyslíku z lahve)
Plyny jsou odstraňovány pomocí odsávajících zařízení


Nebezpečí způsobené teplem

Žhavý kov, struska a struskové jiskry ohrožují okolí místa svařování -> Pozor na hořlavé látky v blízkosti svařování
Rukavice, zástěry a ochranné obleky i impregnovaných látek nebo kůže chrání před jiskrami, před teplem a zářením
K manipulaci s obrobky používejte vhodné kleště a držáky
Pískem a práškovými hasicími přístroji lze účinně zdolávat vzniklé požáry

3.9.1.5 OBLOUKOVÉ VIBRAČNÍ NAVAŘOVÁNÍ

• Použití: Renovace opotřebených součástí
  
• Jde o automatický způsob, při němž je navařována vrstva tloušťky asi 3 mm
  
• Elektroda (holý drát) se odvijí z bubnu a vykonává kmitavý pohyb (50 až 100 Hz)->
• Elektrický oblouk je neustále zapalován a hašen
  
• Elektrický proud má nízké napětí (6 až 12 V)
  
• Návar je intenzivně chlazen 4 až 6 % roztokem kalcinované vody

3.9.1.6 ZVLÁŠTNÍ ZPŮSOBY TAVNÉHO SVAŘOVÁNÍ

1.) Svařování elektronovým paprskem

Použití: Kde jsou velké nároky na svařovací techniku
Svařování vysokolegovaných ocelí a těžkotavitelných slitin
Raketová technika
Stavba reaktorů

Princip:
Svazek elektronů vyslaný rozžhavenou wolframovou katodou (emisním prvkem) je urychlován velkým potenciálním rozdílem (urychlovací napětí dosahuje až 150 kV) mezi katodou anodou (clonou)
Rychlost elektronů může dosáhnout až 165 km/s
Svazek paprsků prochází otvorem v anodě, je fokusován (zaostřen) elektromagnetickými čočkami, které jej soustřeďují do místa svaru
Kinetická energie elektronů dopadající na svařovaný materiál se mění na energii tepelnou
Teplota v místě styku může dosáhnout 5 000 až 6 000 °C
Pohybem svařovaného předmětu se vytvoří potřebný svar
Zařízení je umístěno ve vakuové komoře z korozivzdorné oceli, kde se dosahuje vakua 0,000 1 Pa, popř. polovičního vakua 0,1 Pa
Moderní svařovací zařízení jsou již bez vakuové komory -> rozšíření uplatnění
Možnost naprogramování svařovacího procesu a jeho sledování (místo svaru) na obrazovce

Výhody:
10x rychlejší svařování než metodou WIG
Možnost regulace hloubky svaru
Možnost svařování přes stěnu (elektronový paprsek proniká celou tloušťkou svařovaného materiálu) -> Dosahuje se velmi úzkých svarů (poměr šířka:hloubka je 1:30 a více) a prakticky tloušťka je stejná po celé délce svaru
Svařování se provádí bez přídavného materiálu (používá se výjimečně při přemostění trhlin nebo metalurgických příčin)
Vzniká svar s malou šířkou ovlivněného pásma -> minimální deformace způsobené svarem
Úspora pracnosti svařování
Možnost automatizace -> Dosáhnutí vysoké produktivity

Nevýhoda:
Svářečky s urychlovačem, které mají napětí vyšší než 15 kV jsou zdrojem rentgenového záření -> NUTNÁ ochrana obsluhy



2. Svařování laserem

Obdoba svařování elektronovým paprskem
Podstatou je soustředění energie elektromagnetického záření viditelného světla na malou plochu do místa svaru
Generátorem paprsků vysoké intenzity je laser
Z vysílače, jehož základem je xononová výbojka a rubínový krystal, vychází mnohonásobně zesílený světelný paprsek, který je do místa svaru soustředěn čočkou (fokusován)
Přeměnou energie tohoto záření (až 10 000 J) na energii tepelnou se místo dopadu (svaru) ohřeje na teplotu značně převyšující teplotu svařování (až několik desítek tisíc °C)
Svařovací parametry se dají velmi přesně nastavit
Při pulzním svařování jsou časy 1 až 10 ms
Charakter svaru je podobný svaru vytvořeným elektronovým paprskem
Dosud se laserové svařování užívalo k svařování malých součástí s vysokým bodem tání
V současné době nastává prudký rozvoj laserů -> zlepšují se jejich technické parametry -> rozšiřuje se oblast použití

Výhody:
Svařovací pochod neprobíhá ve vakuové komoře
Ovlivnění svařovaného materiálu je minimální -> umožnění svařování malých tlouštěk materiálu mm
Lze svařovat metodou průchozího paprsku
Vzájemně lze kombinovat materiály, které jsou jiným způsobem nesvařitelné
Velké uplatnění při dělení kovových i nekovových materiálů (řezání, protavování) -> dosáhne se velké čistoty řezu
Široké využití laseru v netechnických oborech (např. lékařství)



3.) Svařování plazmou

Zdrojem tepla pro natavení vzájemně spojovaných součástí je úzký svazek vysokotlakého plazma o teplotě řádově 10 000 °C vystupující nadzvukovou rychlostí z trysky plazmového hořáku

Plazmový oblouk
Stabilní
Mimořádně dlouhý (až 300 mm)
Velmi málo se rozšiřuje
Svarová lázeň je malá

Jako plazmový plyn používá pro:
Ocel - čistý dusík
Neželezné kovy - argon a vodík

Plazmový hořák je chlazen vodou
Svařování se provádí jak střídavým tak stejnosměrným proudem
Vysoká hustota plazmového plynu v místě svaru umožňuje použít svařování průchozím paprskem, který při průchodu celou tloušťkou svařovaného materiálu současně natavuje obě plochy svařovaných dílů -> Přednost před svařováním metodou WIG, že do tloušťky 12 mm lze svařovat bez úkosu a přídavného materiálu (při větších tloušťkách je zkosení podstatně menší než u metody WIG)
Svařovat lze všechny druhy materiálů, které se svařují metodou WIG

Výhody:
Malé deformace
Dobrý vzhled svaru
Ovlivnění svařovaného materiálu je minimální -> umožnění svařování materiálů malých tlouštěk
Svařování těžkotavitelných kovů
Mikroplazmové svařování umožňuje svařovat fólie o tloušťce 0,06 až 1 mm pomocí speciálních miniaturních hořáků a svařovacích zdrojů
Svařování součástí malých rozměrů (např. svařování miniaturních teplotních čidel, součásti automobilové, letecké, rádiové, raketové techniky)
Možnost použití plazmového zdroje k navařování slitin se speciálními vlastnostmi, k provádění kovových nástřiků (povlaky mají dobrou odolnost proti korozi a erozi, jsou žáruvzdorné) práškových materiálů na bázi niklu, hliníku, magnézia, zirkonu
Velký význam má použití plazmového zdroje při dělení (řezání, protlačování) materiálu -> dosáhne se velké čistoty řezu

3.9.2 SVAŘOVÁNÍ ZA PŮSOBENÍ TEPLA A TLAKU

• Při svařování dochází k natavení stykových ploch a vyvození tlaku, kterým nastane svaření
  
• Z metalurgického hlediska je jedno, jaký zdroj tepla se použije -> volí se způsob který nejlépe vyhovuje praktickým požadavkům

3.9.2.1 SVAŘOVÁNÍ ELEKTRICKÝM ODPOREM

Svařovaným materiálem protéká v místě spoje elektrický proud -> je zde největší přechodový odpor -> Materiál se ohřeje na teplotu svařování a talkem se spojí (svaří)

Teplo (Q), které vzniká, je dáno Joulovým zákonem



I ... Intenzita elektrického proudu
R ... Celkový elektrický odpor v místě svaru
t ... Svařovací čas

Vzhledem k nízkým hodnotám pracovního napětí (0,5 až 20 V) a elektrického proudu (součásti krátké a masivní) se musí použít vysokých proudů (100 000 A i více)

Potřebné teplo pro svařování se získá:
- Působením vysokých proudů v krátkém čase (tvrdý režim)
- Působením nižších proudů po delší dobu (měkký režim)

U moderních svářeček se dává přednost tvrdému režimu

Použití:Kusová a sériová výroba

Výhoda: Možnost mechanizace a automatizace

Každá odporová svářečka má dvě části:

a) Mechanickou
Skládá se z upínacího a přitlačovacího zařízení

b) Elektrickou
Skládá se z svařovací transformátoru, který slouží k ohřevu na teplotu svařování

Všechny odporové svářečky pracují tak, že nejprve sevřou svařované součásti dosedacím tlakem a teprve potom do elektrod pustí svařovací proud
Po svaření se nejprve přeruší přívod proudu a až potom se zruší dosedací tlak

Podle druhu získaného spoje je svařování odporem:
- Stykové (na tupo)
- Bodové
- Švové
- Výstupkové

3.9.2.1.1 STYKOVÉ SVAŘOVÁNÍ

• Střídavý proud se přivádí ze sítě na svorky primárního vinutí transformátoru
  
• V sekundární cívce se indukuje proud o napětí 1 až 12 V
  
• Svařování probíhá nejčastěji odtavovacím způsobem
  
• Stykové plochy nemusí být pečlivě očištěny a upraveny, protože nerovnosti se odstraní odtavením
  
• Součásti se přivedou do elektrického kontaktu -> Tím se okolí stykových ploch ohřeje na odtavovací teplotu
  
• Po zažehnutí oblouku nastává vlastní odtavení a ze svarových ploch srší jiskry (ochrana proti oxidaci spoje), protože materiál ubývá, musí se součásti k sobě přibližovat
  
• V další fázi se součásti (bez přerušení jiskření) k sobě přitlačí (tím se ještě odstraní zbylé nečistoty a vytvoří charakteristický otřep) a svaří
  
• Natavený materiál tuhne ve tvaru čočky
  
• Svar má velmi dobrou jakost

3.9.2.1.3 ŠVOVÉ SVAŘOVÁNÍ

• Obdoba bodového svařování
  
• Elektrody, které jsou chlazené vodou mají tvar kotouče
  
• Lze zhotovit průběžné svary
  
• Plechy tloušťky 1 mm se svařují nepřerušovaným střídavým proudem (za sekundu vznikne 100 proudových impulzů -> 100 svarů)
  
• Plechy větších tlouštěk se svařují přerušovaným proudem
  
• Zhotovené spoje mohou být:
  Přeplátované
  Tupé

3.9.2.1.2 BODOVÉ SVAŘOVÁNÍ

• Součásti se přeplátují, sevřou mezi dvě elektrody a zapne se elektrický proud
  
• Roztavení a svaření nastane ve stykových plochách obou součástí v místě největšího přechodového odporu
  
• Jakmile je svar proveden, vypne se nezávisle na obsluze svařovací okruh
  
• Svar dále tuhne pod tlakem -> je zabráněno vzniku staženin
  
• Elektrody:
  Jsou z mědi nebo jejich slitin
  Uvnitř jsou chlazeny vodou -> Vlivem chladícího účinku má svar jemnou krystalizaci
  
• K časovému omezení proudů se používá elektromagnetických stykačů (do 0,1 s) nebo elektronických prvků
  
• Svařovací tlak i proud probíhají v určité časové závislosti
  
• Svařovací stroje:
  Jsou mechanické nebo rychlobodovací automatické (až 500 bodů za minutu)
  V sériové výrobě rozměrnějších součástí, např. karosérii se užívá mnohobodových svářeček -> na jeden zdvih se zhotoví větší počet svarů
  Moderní svařovací stroje jsou vybaveny programovým řízením, které umožňuje složitější cykly

3.9.2.1.4 VÝSTUPKOVÉ SVAŘOVÁNÍ

• Nejproduktivnější způsob odporového svařování
  
• Ke koncentraci svařovacího proudu a tlaku do místa svaru složí výstupky vhodného tvaru, které se zhotoví lisováním nebo obráběním
  
• Stroje pro tento způsob svařování se nazývají svařovací lisy, které pracují automaticky a podle předem daného programu
  
• Deskové elektrody nejprve stisknou obě součásti a po dolehnutí výstupků se zapne svařovací proud -> v místě styku obou součástí dojde k natavení a svaření
  
• Nejčastěji se svařují legované a nelegované oceli

3.9.2.1.5 IMPULZNÍ ODPOROVÉ SVAŘOVÁNÍ

• Nová metoda rozšiřující klasické odporové svařování
• Potřebná energie se akumuluje baterii a během svařování se tato energie vybíjí krátkým impulzem přes primární vinutí impulzního transformátoru
• Na sekundárním vinutí se indukuje proudový impulz
  Doba: od 1,2 do 0,014 s
  Proud: 3 až 300 kA
  Energie: 50 až 24 000 J
• Opakovací cyklus je obvykle 1 až 3 sekundy
• Svarový průřez MUSÍ být předem konstrukčně vymezen (předlisováním bradavek, výstupků, lemů)
• Celý proces je programově řízen (zvyšování protékajícího proudu, zvyšování přítlačné síly
• Použití:Sériová a hromadná výroba (automobilový průmysl při spojování čepů nebo svorníků s tenkostěnnými součástkami, navařování matic na výlisky z plechu)
• Svařovat lze ušlechtilé oceli se slitinami niklu, slinutými karbidy a jiné kombinace
• Svařování se provádí bez ochranné atmosféry, protože povrch svaru je vystaven oxidaci jen nepatrnou dobu
• Hlavní znaky impulzního odporové svařování
  Zkrácení svařovacího cyklu
  Snížení spotřeby energie
  Zmenšení tepelného ovlivnění okolí svaru
  Snížení pnutí a deformací
  Přenos tepla na elektrody je minimální a většinou není třeba jejich hlazení -> zjednodušení jejich konstrukce

Impulzní odporové navařování

• Perspektivní technologie renovace (oprav)
• Princip:Odporové navařování přídavného materiálu (drátu) na otáčející se válcovou plochu (základní materiál) silnými impulzy elektronicky modulovaného a přerušovaného elektrického proudu
• V okamžiku impulzu proudu dochází v místě styku základního a přídavného materiálu (drátu) k místnímu natavení jejich povrchů (drát je v polotekutém - plastickém stavu)
• Drát je navařovací kladkou odporově navařen a další kladkou je rozválečkován na základní materiál (opravovanou válcovou součást)
• Celý cyklu se nepřetržitě opakuje s frekvencí danou celkovým svařovacím postupem
• Výsledkem je vytvoření rovnoměrné a poměrně hladké nové povrchové vrstvy
• Dokončení renovace je buď soustružení nebo broušení na požadovány rozměr a jakost povrchu
• Výhody:
  Možnost navařování:
  Běžných nelegovaných ocelí
  Vysokolegovaných ocelí
  Nevzniká tavná lázeň -> nedochází k vzájemnému promísení navařovaného kovu se základním kovem (opravovanou součástkou)
  Minimální tepelné ovlivnění základního kovu
  Nedochází ke spalování legujících prvků
  Ztráty přídavného kovu jsou minimální
  Nedochází k exhalacím a záření svařovacího oblouku -> odpadá úprava ovzduší -> zvýšení hygieny práce
  Vysoký navařovací výkon

3.9.2.2 INDUKČNÍ SVAŘOVÁNÍ

• Podstatou je ohřev na teplotu svařování (asi 150 °C pod teplotu tavení) tepelným účinkem indukovaného střídavého proudu
  
• Ohřívací cívka (induktor), konstruovaná podle tvaru svařovaných součástí provede místní ohřev a tlakové zařízení dokončí svařování
  
• Výhody:
  Velká rychlost svařování
  Velmi úzce tepelně ovlivněné místo
  
• Použití: Automatizovaná výroba trub

3.9.2.3 SVAŘOVÁNÍ TŘENÍM

• Princip: Přímá přeměna mechanické energie v energii tepelnou
  
• Svařované součásti se upnou do svařovacího zařízení tak, aby se navzájem dotýkaly svarovými plochami
  
• Otáčením jedné součásti (2 až 4 m/s) a za současného působení tlaku (30 až 80 MPa) se vlivem tření svarové plochy rychle ohřejí na teplotu svařování
  
• Ke svaření dojde vyvozením pěchovacího tlaku (80 až 100 MPa) po zastavení stroje
  
• Lze svařovat:
  Konstrukční legované a nelegované oceli
  Neželezné kovy (měď, mosaz)
  Ve vzájemné kombinaci
  Kruhového i mezikruhového průřezu
  
• Používají se svářečky vyvozující maximální pěchovací sílu 200 kN

3.9.2.4 DALŠÍ ZPŮSOBY SVAŘOVÁNÍ ZA PŮSOBENÍ TEPLA A TLAKU

1.) Svařování vodním plynem



Obdoba kovářského svařování

Vzhledem k nekvalitnímu svaru se již nepoužívá

Tlustostěnné součásti se ohřívali hořákem, do kterého se přiváděl vodní plyn získaný v šachtových pecích, v nichž rozžhaveným koksem proudila směs vzduchu a vodní páry





2.) Tlakové svařování termitem



Na rozdíl od tavného svařování termitem působí při tlakovém kromě tepelné energie i energie mechanická

Svařovacího tlaku se dosahuje stažením šrouby, tlakem pružiny, apod.

Použití:Svařování hliníkových součástí s ocelovými





3.) Pěchovací svařování plamenem



Stykové plochy spojovaných součástí se ohřívají na svařovací teplotu (těstovitý stav nebo natavení) kyslíkoacetylénovým plamenem

Ohřev probíhá buď za současného tlaku nebo samostatně před stlačením

Pěchování se provádí ručně nebo pneumaticky

Svářečky se konstruují i jako programově řízené automaty



Výhody:

Levný provoz

Nízká cena svářečky

Možnost svařovat v terénu (např. při opravách)



Použití:

Svařování trub dálkových komunikací

Vysokotlaké parní kotle

Chladicí zařízení

Opravy a výroba železničního zařízení

Spojování betonových výztuží ve stavebnictví

3.9.3 SVAŘOVÁNÍ ZA PŮSOBENÍ TLAKU

• Podstata:Ve vzájemném přiblížení spojovaných součástí na vzdálenost odpovídající řádově parametru jejich krystalové mřížky
  
• Ke spojení dojde vlivem difuze, jy se ve stykových plochách vytvoří vazby mezi hraničními mřížkami

3.9.3.1 SVAŘOVÁNÍ TLAKEM ZA STUDENA

• Svařované součásti se přiloží k sobě plochami zbavených oxidů a čelistmi se stlačí tak, aby bylo ve stykových plochách dosaženo tlaku vyššího než je mez plasticity základního materiálu
  
• Tlak závisí hlavně na druhu materiálu a bývá 300 až 3 800 MPa
  
• Nejlepších výsledků bylo dosaženo: u hliníku a jeho slitin, které neobsahují více než 3% křemíku nebo hořčíku
  
• Dobře se svařují:
  Nikl
  Olovo
  Měď
  Stříbro
  
• Tloušťka svařovaných plechů nepřesahuje 5 mm
  
• Spoje se dělají:,
  Přeplátované
  Bodové
  Stykové
  
• Použití: Výroba konzervovaných krabic, nádrží, trubek

3.9.3.2 SVAŘOVÁNÍ ULTRAZVUKEM

• Spojované materiály jsou vystaveny účinkům ultrazvuku za současného působení tlaku
  
• Mechanické kmity (14 až 20 kHz) jsou přenášeny vlnovcem (sonotrody), jejichž úkolem se soustředit tlakovou sílu a mechanické kmity do místa svaru
  
• Při svařování kovů působí tlaková síla a mechanické kmity ve vzájemně kolmých směrech
  
• Kromě kovů (od 0,005 až 3 mm), lze svařovat i plasty
  
• Omezená je jen tloušťka svařované součásti,, druhá může být libovolně tlustá
  
• Spoje se dělají přeplátované (bodové nebo švové)

3.9.3.3 SVAŘOVÁNÍ EXPLOZÍ

Potřebná mechanická energie se získá řízenou explozí

Spojovaný materiál musí být dostatečně houževnatý, aby odolával vysokému dynamickému namáhání, které provází průběh svařování

Uplatňují se dvě metody:

1.) Nastřelování
Na svařovacím lisu pomocí razníku, který získá explozí pohybovou energii (rychlost až 1 000 m/s), která se mění na mechanickou -> svařovací tlak
Použití: Spojování drobných součástí

2.) Plátování
Výbušnina se umisťuje nad svařovaný materiál a tlakovou vlnou exploze horní materiál přitlačen ke spodnímu
Použití: Pro jednoduché i tvarově složité stykové plochy velké až 5 000 mm2

3.9.4 SVAŘOVÁNÍ PLASTŮ

Svařovat lze jen termoplasty (teplem se taví)

Ke svařování se používá horký plyn (vzduch, dusík), který se ohřívá ve svařovací pistoli

Přídavný materiál (drát) je z téhož plastu jako svařované součásti

Způsoby svařování i druhy svarů jsou podobné jako u kovů -> vždy záleží na vlastnostech tloušťce svařovaných plastů

Materiály tlustší než 2 mm se NEMŮŽE svařit celá šířka najednou, ale postupným přivařováním jednotlivých housenek



Svařování kovovým topným tělesem se používá u:

Svarů přeplátovaných

Svarů natupo







1. Svařování horkým plynem



Přídavný materiál i stykové plochy se ohřejí na svařovací teplotu horkým plynem (vzduchem, dusíkem, oxidem uhličitým), který se získává ve svařovací pistoli teplotu 250 až 300 °C

Přídavný materiál se neodtavuje jako při svařování kovů, ale je za plastického stavu vtlačován do svarové spáry

Svar vznikne stlačením (působením mechanické energie)



Používané svařovací pistole jsou :



a) Plynové

- Pro acetylen, vodík, propan-butan

- Snadněji se reguluje teplota

- Plyny mohou nepříznivě působit na svařovaný materiál

- Svařují se jimi:

Měkké i tvrdé PVC

Polyamid

Polypropylen

Polystyrén

Polymethylakrylát



b) Elektrické - odporové







2.) Svařování dotykovým teplem topného tělesa



Stykové plochy spojovaných součástí se ohřívají na svařovací teplotu vsunutými topnými tělesy tvaru klínu, desky, kolečka a jiné

Tělesa se ohřívají na 200 až 300 °C

Tepelným zdrojem může být i elektrické pájedlo

Svar vzniká stlačením, které většinou působí přítlačný váleček

Součásti se často sestavují ve spoje přeplátované a jen výjimečně stykové







3.) Svařování tepelnými impulzy



Spojované fólie se v krátkých časových intervalech (po zlomky sekund) ohřívají elektrickým vytápěným pásem



Svařují se fólie z:

Měkčeného PVC

Polymethylmetakrylátu

Polyamidu







4.) Svařování utavením



Použití: Ke spojení fólii z

- Polyamidu

- polyetylenu

Sálavé teplo plamene svítiplynu utavuje úzká pásma na sobě položených materiálů, které vyčnívají z upínacích lišt







5.) Svařování topným drátem nebo páskem



Do jedné ze svařovaných součástí se v místech spoje vloží elektrické odporové dráty nebo pásky, jež se krátkodobým průchodem proudu rozžhaví a nataví stykové plochy vznikajícího svaru

Použití: Svařování trubek z Polystyrénu







6.) Svařování třením



Princip i postup je shodný se svařováním kovových materiálů

Vhodné pro spojování součástí rotačního průřezu

Teplo potřebné k dosažení svařovací teploty se uvolňuje při tření stykových ploch

Po natavení se zastaví rotační pohyb součástí (svařovat lze na soustruhu) a svar vzniká stlačením



Spojují se součásti z:

- Tvrdého PVC

- Polymethylmetakrylátu







7.) Svařování s ohřevem v komoře



Spojované součásti se zdrsněnými stykovými plochami se ohřejí v komoře na 380°C a působením mechanické energie se uskutečňuje svar

Používá se při svařování teflonových součástí







8.) Dielektrické vysokofrekvenční svařování



Tepelná energie potřebná k dosažení svařovací teploty není dodávána vnějším zdrojem, ale uvolňuje se při fyzikálních procesech, které probíhají uvnitř plastů a dalších dielektrik (izolantů, polovodičů), pokud se vloží do vnějšího střídavého pole, např. mezi dvě maximálně vodivé elektrody z tvrdé mosazi

Zdrojem vysokofrekvenčního napětí je generátor

Svařovací teploty se dosahuje dielektrickým prohříváním, jež využívá ztrát provázející polarizaci dielektrika

Působením vnějšího střídavého pole se uvnitř nevodivé hmoty (dielektrika) přemísťují elektrické náboje a část elektrické energie se přeměňuje na tepelnou (ztráty elektřiny podmiňují ohřev spojovaného materiálu na svařovací teplotu)



Dielektrického prohřívání se používá k:

Předehřívání tvrditelných plastů před lisováním a k polymeraci

Vulkanizaci pryže

K sušení netrvalých slévárenských forem, dřeva potravin



Svářečky se konstruují jako lisy nejčastěji pro bodové nebo švové svařování

Kmitající elektroda vytváří řadu obdélníkových svarů, např. při výrobě plášťů do deště



Použití: Spojování fólií

Z měkkého i tvrdého pláště PVC

Vinylchloridu

Vynylacetátu

Polyamidu

Polymethylmekrylátu







9.) Svařování ultrazvukem



Podstata stejná jako u svařování kovového materiálu

Pracovní hrot koná ultrazvukový pohyb o frekvenci 20 až 30 kHz a současně vyvíjí svařovací tlak

Svařuje se bodově, švově, za zvýšené teploty i bez působení tepelné energie







10.) Svařování nabobtnáním



Svařování probíhá za normální nebo zvýšené teploty

Na stykové plochy působení nejdříve vhodná rozpouštědla vyvolávající jejich nabobtnání

Svar vzniká následným stlačením

3.9.5 HLAVNÍ TECHNOLOGICKÉ ZÁSADY

3.9.5.1 SVAŘITELNOST KOVOVÝCH MATERIÁLŮ

Svařitelnost je technologická vlastnost, kterou se rozumí komplexní charakteristika materiálu vyjadřující vhodnost kovu pro požadované svařované spoje předepsané jakosti a konstrukční spolehlivosti

Vhodnost kovu ke svařování je charakteristika, která vyjadřuje změnu vlastností kovu v

důsledku svařování ->

Je podmíněna následujícími činiteli:
Chemické složení
Metalurgický způsob výroby
Způsob lití a tváření
Tepelné zpracování

Technologická možnost svařování kovu je charakteristika, která vyjadřuje vliv použitého druhu svařování na vlastnosti svarového spoje -> Hodnocením svařitelnosti se určuje:
- Vhodnost materiálu na svařování za určitých technologických, případně konstrukčních podmínek
- Technologické podmínky svařování určitého materiálu na dosažení funkčně vyhovujícího spoje

Svařitelnost jednotlivých kovových materiálů a jejich slitin je velmi rozdílná -> Je uváděná v normách jakosti (materiálové listy)

Nelegované oceli

Tavná svařitelnost je ovlivněná především obsahem uhlíku
- Do 0,22% - Dobře svařitelné (pro tloušťky nad 25 mm musí být předehřáty
- Nad 0,5% - Nedoporučuje se ke svařování, zejména ne v sériové výrobě

Čím větší obsah uhlíku, tím je horší svařitelnost, která je způsobená rychlím lokálním (místním) ohřevem a rychlým ochlazením po svaření ->
- V přechodovém pásmu vzniká tvrdý a křehký martenzit
- Vzniká i vnitřní pnutí -> Možnost vzniku trhlin a praskání svaru

Dobře kalitelné oceli jsou obtížně svařitelné

Legované oceli

Tavná svařitelnost se posuzuje zejména podle prokalitelnosti

Vliv jednotlivých prvků (které působí na vznik martenzitu jako uhlík) se vyjadřuje ekvivalentem, který má být nižší než 0,5%

t .. tloušťka materiálu

Základní charakteristika vhodnosti ke svařování elektrickým obloukem nelegovaných, nízkolegovaných a středně legovaných tvářených ocelí a ocelí na odlitky je vyjádřena ekvivalentem

Odporová (tlaková) svařitelnost je vlastnost materiálů vytvořených pomocí odporového tepla a působení tlaku vytvořit pevné spojení požadovaných vlastností
- Měřítkem odporové svařitelnosti oceli je komplexní působení jednotlivých prvků na její prokalitelnost
- Vyjádřená ekvivalentním obsahem uhlíku

Výše uvedené vztahy jsou jen informativní a nemusí vždy platit -> Pro správnou volbu svařování legovaných ocelí je nutná znalost diagramu IRA

Oceli na odlitky

Obdoba tvářených ocelí
Odlitky se před svařováním většinou normalizují nebo zušlechťují

Litiny

Obtížná -> Vysoký obsah uhlíku
Přechází z pevného stavu do tekutého bez těstovitého stavu
Špatný vodič tepla -> Svar praská
Před svařováním se musí předehřát a po svařování vyžíhat
Tvárné druhy lze dobře svařovat -> Lze je použít na svařované konstrukční prvky v kombinaci s prvky ocelovými

Neželezné kovy a jejich slitiny

Lze svařovat téměř všemi způsoby tavného a odporového svařování
Tvářené materiály: Dobrá svařitelnost
Lité materiály: Horší svařitelnost -> vyžadují předehřátí, popř. zvláštní pracovní postupy, např. při plamenovém svařování se musí použít tavidlo, bez něj lze svařovat jen v inertní atmosféře

Měď a její slitiny
Svařitelnost ovlivňuje hlavně kyslík (max obsah do 0,02%)
Lze svařovat téměř všemi způsoby tavného svařování
Pro dosažení stejným mechanických vlastností jako měl základní materiál se měď prokovává (kovací teplota musí být vyšší než 800°C)
Při svařování některých bronzů a mosazí nejsou některá způsoby svařování vhodné (praskání svaru, odpařování zinku, odstraňování oxidu) -> Svařitelnost dané slitiny a daného způsobu ověřit v materiálovém listu

Hliník a jeho slitiny
Velmi ovlivňuje tenká vrstva oxidu, jehož teplota tavení je asi 2 050°C
Odstraňuje se různými tavidly (chloridy, alkálie)
Nevýhoda: Hliník se taví aniž je pozorována změna barvy
Při svařování tvářených materiálů se mění původní struktura v litou
Zlepšení mechanických vlastností lze provést tepelným zpracováním
Hliník a jeho slitiny se svařují všemi běžnými způsoby tavného svařování
Zejména v elektrotechnice (spojování měděných a hliníkových vodičů) se uplatňuje i svařování za studena

Hořčík a jeho slitiny
Velmi obtížná
Vhodná je TIG metoda
Vždy je nutné předchozí dokonalé odstranění povrchové vrstvy oxidů a vhodný mírný předehřev (300°C)

Titanové slitiny
Při svařování je většinou nutné použít vhodný přídavný materiál a žíhání na snížení vnitřního pnutí nebo žíhání na zlepšení tažnosti a lomové houževnatosti
Některé druhy titanových slitin je nutné svařovat s předehřevem

3.9.5.2 SVAROVÁ PNUTÍ A DEFORMACE

Při svařování dochází následkem nerovnoměrného ohřevu ke vzniku vnitřního pnutí -> k deformacím (smrštěním) svarku



Podle polohy svaru dělíme deformace


Podélné
Vznikají podélným smrštěním svarového kovu u tupých a koutových svarů
Projevují zkrácením délky svarku


Příčné
Vznikají příčným smrštěním svarového kovu u tupých a koutových svar
Projevují se zkrácením šířky svarku


Úhlové
Vznikají příčným smršťováním, protože v horní části svaru mají větší rozměr a smrští se víc než dolní







Pnutí a deformace spolu úzce souvisí, protože většinou platí, kde nejsou deformace jsou tam pnutí
Před zvolením svařovacího postupu je nutné se rozhodnout pro deformace nebo pro pnutí


Pravidlo: Kde není obava z vnitřního pnutí, snažíme se zamezit všemi prostředky deformacím
- Zachová se přesný tvar
- Sníží se přídavky na obrábění
- Odpadá vyrovnávání (někdy je drahé)


Vnitřní pnutí lze snížit žíháním nebo vibracemi


Varianty svařování konstrukcí :
Celá konstrukce sestehuje a pak se svaří v tuhý celek
Svaří se nejprve malé celky (podskupiny), ty se sestehují a svaří v celek (vhodné u velkých konstrukcí)


U ocelí náchylných k zakalení v přechodovém pásmu se volí obrácený postup -> snažíme se zabránit vnitřnímu pnutí a deformace vyrovnáváme předběžným předehnutím a větším přídavkem na obrábění


Na volbu svařovacího postupu mají vliv i součásti
- Tenkostěnné - Větší vliv deformací
- Tlustostěnné - Vždy vzniká vnitřní pnutí


V jednom místě svařované konstrukce se NESMÍ hromadit více svarů -> vznikají velká vnitřní pnutí