TECHNOLOGIE SVAOVÁNÍ Studijní opory pro výuku v kurzech 5TE, ETV, ETV-K ÚST, odbor svaování a PÚ Autor: J.Kubíek

Transkript

1 TECHNOLOGIE SVAOVÁNÍ Studijní opory pro výuku v kurzech 5TE, ETV, ETV-K ÚST, odbor svaování a PÚ Autor: J.Kubíek 1. Teorie vzniku svarového spoje Svaováním kov a jejich slitin je definováno jako nerozebíratelná spojení s využitím tepelné, mechanické nebo radianí energie. Spojení nastane psobením meziatomových sil, a adhezních vazeb na teplem nebo tlakem aktivovaných kontaktních plochách. Pevné látky mohou mít rzný typ vazby, která odpovídá rzným typm rozložení elektron a iont. Ionty jsou v atomu uspoádány tak, aby potenciální energie krystalu byla co možná nejmenší. Základem vazby je mrak valenních elektron, které mohou voln pecházet od atomu k atomu. Ke kovové vazb tedy dochází, pokud pitažlivé síly mezi kovovými ionty a elektronovým mrakem pevyšují odpudivé síly elektron v tomto mraku. Ionty jsou uspoádány podle pesn definovaného rozložení, podle nhož v pevných látkách existují mezi ionty síly pitažlivé a odpudivé. Proces svaování vyžaduje aktivaci kontaktních ploch, tj. dodání energie aktivace pro pekonání bariery potenciální energie povrchových atom Pro svaování lze použít následující formy aktivaní energie: termická aktivace tavné svaování pružné a plastické deformace mechanická aktivace tlakové svaování elektronové, fotonové nebo iontové ozáení radianí aktivace tavné svaování Všechny bžné metody svaování lze rozdlit na dv velké skupiny: tavné svaování a tlakové svaování. U tavného svaování je vytvoení spoje dosaženo pívodem tepelné energie do oblasti svaru, kdy dochází k natavení základního, pípadn pídavného materiálu. Tekutá fáze je vázána na povrch tuhé fáze adhezními silami a pi tuhnutí taveniny se slabé adhezní síly mní na chemickou vazbu ve form krystalové mížky. Rostou nová zrna a pvodní rozhraní tavenina a tuhá fáze zaniká. Rst zrn je orientován proti smru odvodu tepla a kolmo na izotermy. Svarový kov je charakterizován tzv. dendritickou krystalizací, piemž velikost dendrit závisí na množství pivedeného tepla na jednotku délky svaru. Tlakové metody svaování jsou založeny na psobení mechanické energie. Aktivací povrchových atom a makro nebo mikro deformací se piblíží spojované povrchy na vzdálenost psobení meziatomových sil, piemž vznikne vlastní spoj. Pro snížení zatžovací síly lze kontaktní místo ohát pod teplotu tavení. U obou zpsob svaování je teba pekonat energetickou hladinu potenciální energie na rozhraní spojovaných ploch obr. 1.

2 W o potenciální energie nutná pro zmnu polohy iontu uvnit krystalu W p vliv povrchu krystalu na velikost potenciální energie (energie nutná pro zmnu polohy iontu) W r potenciální energie na rozhraní fází Obr. 1. Energetické bariéry potenciální energie. U tavných metod svaování je kolem roztavené ásti tzv. svarový kov pásmo, kde dosáhla teplota hodnoty pekrystalizaních pochod a probhla alespo ástená pekrystalizace tato oblast se nazývá tepeln ovlivnná oblast obr.2. Obr.2 Svarový spoj vytvoený tavným svaováním Rozdlení metod svaování Všechny bžné metody svaování lze rozdlit na dv velké skupiny a to metody tavného svaování a metody tlakového svaování. U tavného svaování je vytvoení spoje dosaženo pívodem tepelné energie do oblasti svaru a dendritickou krystalizací roztaveného svarového kovu. Tlakové metody svaování jsou založeny na psobení mechanické energie, která formou

3 makro nebo mikrodeformace piblíží spojované povrchy na vzdálenost psobení meziatomových sil piemž vznikne vlastní spoj. Rozdlení metod svaování je uvedeno v norm SN EN ISO 4063 Svaování a píbuzné procesy Pehled metod a jejich íslování. U každé metody svaování je v kulaté závorce uvedeno i íselné oznaení metody svaování, tak jak je toto oznaení metody svaování uvedeno v dalších materiálech u svaování, nap. u WPS technologické postupy, oznaování zkoušek sváe apod. A) Metody tavného svaování(0) 1. Svaování elektrickým obloukem (1) a) Obloukové svaování tavící se elektrodou(101) b Runí obloukové svaování obalenou elektrodou (111) c) Gravitaní obloukové svaování obalenou elektrodou(112) d) Obloukové svaování plnnou elektrodou bez ochranného plynu(114) e) Vibraní svaování a navaování f) Pod tavidlem(12) g) Obloukové svaování v ochranné atmosfée(13) h) Obloukové svaování tavící se elektrodou v inertním plynu-mig (131) i) Obloukové svaování tavící se elektrodou v aktivním plynu-mag(135) j) Obloukové svaování plnnou elektrodou v aktivním plynu (138) k) Obloukové svaování plnnou elektrodou v inertním plynu(132) l) Obloukové svaování netavící se elektrodou v ochranné atmosfée inertního plynu-wig (141) 2. Elektrostruskové svaování(72) 3. Svaování plazmové(15) 4. Svaování plazmové MIG svaování(151) 5. Svaování magneticky ovládaným obloukem(185) 6. Elektronové svaování (76) 7. Plamenové svaování(3) a)kyslíko-acetylenové svaování(311) b)kyslíko-vodíkové svaování(313) 8. Svaování slévárenské 9. Svaování svtelným záením(75) 10. Laserové svaování(751) 11. Aluminotermické svaování(71) 12. Elektroplynové svaování(73) 13. Indukní svaování(74) B) Metody tlakového svaování(4) 1. Tlakové svaování za studena(48) 2. Odporové svaování(2) a) stykové ) stlaovací stykové svaování(25) ) odtavovací stykové svaování(24) b) peplátováním ) bodové odporové svaování(21) ) švové odporové svaování(22) ) rozválcovací švové svaování(222) ) výstupkové(23) ) vysokofrekvenní odporové svaování(291)

4 3. Svaování indukní(74) 4. Svaování v ohni a) kováské svaování(43) b) tlakové svaování s plamenovým ohevem(47) 5. Tecí svaování(42) 6. Ultrazvukové svaování(41) 7. Výbuchové svaování(44) A) TAVNÉ SVAOVÁNÍ 2. Plamenové svaování a související procesy V oblasti tavného svaování zaujímá svaování plamenem stále dležité místo, i když objem konstrukcí svaovaných plamenem je dnes minimální. Velká výhoda procesu je v jeho univerzálnosti, mobilnosti a nezávislosti na zdroji elektrické energie. Samotné zaízení lze krom svaování využívat také na ezání kyslíkem, pájení, rovnání plamenem, navaování, ohev, ištní (otryskávání) plamenem a žárové nástiky. Pedností acetylenu je rzný redukn-oxidaní úinek svaovacího plamene, který lze snadno nastavit a regulovat. Svaování plamenem se vyznauje dobrým pemosováním mezer, není nutná žádné nebo jen minimální opracování svár, i jednoduchá píprava svarové plochy. Bezproblémové nasazení je také cenné i pi svaování v obtížných polohách napíklad pi montážním svaování potrubí v plynárenství, kde jiné svaovací metody zpravidla vbec nepicházejí v úvahu nebo jsou nehospodárné. Naopak ke svaování se rozšiuje navaování vrstev speciálních slitin kov v oblasti renovací i prvovýroby. Existují nap. speciální pídavné materiály s rozmrnými karbidy, které nelze jinak než plamenem navait nebo pájet na tvrdo. Plamenové svaování je založeno na využití tepla chemické energie, která vznikne hoením smsi okysliujícího a holavého plynu. Vlastnosti plamene se ídí použitými plyny viz. tab.2.1 U kyslíko-acetylenového plamene je maximální teplota plamene 3162 C, teplo primárního plamene 19 MJ m -3, teplo sekundárního plamene 36 MJ m -3 a hustota energie W.cm -2 Rychlost hoení plamene v kyslíku je 11,5 m s -1 a zápalná teplota v kyslíku je 296 C. Holavé plyny Holavých plyn používaných v technické praxi pro plamenové svaování je celá ada. Pro svaování má nejvtší význam acetylén pro jeho velmi dobré vlastnosti. Acetylén C 2 H 2 Acetylén patí mezi nenasycené uhlovodíky a je v R nejpoužívanjší plyn pro svaování s dlouhou tradicí. Má typický nasládlý esnekový zápach, který jej detekuje i pi nízkých koncentracích ve vzduchu. Vyrábí se z karbidu vápníku, který reaguje s vodou dle rovnice 2.1 CaC 2 + H 2 O = C 2 H 2 + Ca(OH) 2 + Q (2.1) 1kg + 0,56kg = 1,156kg + 344,5l kJ Molekula acetylénu je složena ze dvou molekul uhlíku pojených trojnou vazbou a dvou symetrických atom vodíku. Díky trojné vazb uhlíku není za vyšších tlak nad 0,2MPa stabilní, dochází k jeho rozkladu a následnému výbuchu. Z tchto dvod je tlak v hoáku a hadicích omezen na 0,15MPa. Sluovací teplo uvolnné pi rozpadu acetylénu je z holavých plyn nejvyšší a proto je acetylén nejlepší plyn na svaování. Skladování acetylénu je možné jen v tlakových lahvích naplnných vysoce pórovitou hmotou obsahující rozpouštdlo aceton, na kterém jsou molekuly acetylénu absorbovány a uvolují se v závislosti na odbru plynu

5 z lahve. Velkou výhodou acetylénu je, že je lehí než vzduch (relativní hustota 0,91) a pi pípadném úniku stoupá do atmosféry. Kyslík O 2 Kyslík je neholavý plyn, ale oxidaní hoení podporuje. Je tžší než vzduch s hustotou 1,429 kg.m 3 a relativní hustotou 1,11. Pi atmosférickém tlaku má teplotu varu 183 C. V oblasti svaování se používá jako oxidovadlo pi svaování plamenem a pro spalování ocelí pi ezání kyslíkem. Vyrábí se destilací zkapalnného vzduchu stejn jako dusík a argon. Princip je založen na expanzi vyištného (molekulová síta) a stlaeného (tystupový turbokompresor) vzduchu v protiproudém chladii, kde dochází ke zkapalnní. Teplota kapalného vzduchu je pi atmosférickém tlaku cca C. Kapalný vzduch se nastikuje do rektifikaní kolony, kde na základ rozdílných teplot varu plyn (dusík 196 C, argon -185 C a kyslík 183 C ) dochází k jejich oddlení. Plyny se skladují v kryogenních tancích v kapalné form a distribuce probíhá v tlakových lahvích jako plyn nebo pomocí kryogenních nádob jako kapalina. Kyslíko acetylenový plamen. V neutrálním plameni je svaovací plamen oste ohranien a záí oslniv bíle. Proces spalování probíhá ve dvou fázích: I. C 2 H 2 + O 2 = 2 CO + H kj.m 3 II. 2 CO + H 2 + 3O = 2 CO 2 + H 2 O kj.m -3 V prvé fázi spalování probíhá nedokonalé spalování na povrchu svaovacího kužele. Acetylen se rozkládá, uhlík se spaluje na oxid uhelnatý a vodík zstává z vtší ásti volný. Oblast plamene do vzdálenosti asi 10mm od vrcholu svaovacího kužele má díky volnému vodíku redukní úinky. V druhé fázi hoení ve vnjším kuželu dochází ke spalování oxidu uhelnatého s kyslíkem na oxid uhliitý a vodík shoí na vodu. Kyslík potebný k reakci si plamen odebírá ze vzduchu se znaným pebytkem, takže vnjší plamen má oxidaní úinky. Jednotlivé typy kyslíko-acetylenového plamene podle rozdlení na plamen neutrální, redukní a oxidaní jsou uvedeny na obr. 3. Obr.3 Rozdlení plamene kyslíko-acetylenového podle pomru kyslíku a acetylenu a) neutrální b) redukní(s pebytkem acetylénu) c) oxidaní(s pebytkem kyslíku)

6 Legenda: 1-svaovací kužel oste ohraniený, oslniv bílý, 2-redukní oblast plamene, 3-svaovací plamen oslniv bílý, pekrytý blavým závojem, 4-blavý závoj, 5-svaovací oxidaní plamen zkrácený, modrofialový, 6-vnjší oxidaní plamen, 7-svaovací hubice Tento plamen se podle pomru kyslíku a acetylenu dlí na následující druhy: neutrální, pomr O 2 : C 2 H 2 = 1 až 1,1 :1 redukní, pomr O 2 : C 2 O 2 < 1 oxidaní, pomr O 2 : C 2 H 2 = 1,2 : 1 Neutrální plamen se v praxi používá pro svaování ocelí, slitin niklu,mdi a dále pro nahívací plamen pi ezání kyslíkem. Plamen s pebytkem acetylenu (pebytek acetylenu 5 až 15%) se používá pro svaování hliníku, hoíku a jejich slitin z dvodu vysoké afinity ke kyslíku. Dále k navaování tvrdokovu a k cementování plamenem. Pebytek acetylenu v plameni lze také urit podle délek svítících kužel L 1 a L 2, viz obr. 2.1b. Plamen s pebytkem kyslíku (pebytek kyslíku 5 až 20%) se používá pro svaování mosazi a bronz z dvodu vytvoení oxidické vrstvy bránící odpaování zinku, pípadn cínu z tchto slitin. Rozdlení plamen dle výstupní rychlosti: Mkký - výstupní rychlost m/s, nestabilní, náchylný ke zptnému šlehnutí, malé víení tavné lázn, používá se minimáln - jen pro návary, kde požadujeme rovinnost povrchu svaru. Stední - výstupní rychlost m/s, stabilní, pimený dynamický úinek, zaruuje dobrou jakost svaru a dostatený výkon. Pro svaování ocelí i ostatních kov. Ostrý - výstupní rychlost vtší než 120 m/s, má velký dynamický úinek na svarovou láze, rozpouští se více plyn ve svarové lázni a zvtšuje tepelné ovlivnní. Vyšší výkon pi svaování na úkor jakosti svaru.. Technika svaování Svaování vped pídavný materiál je veden ped hoákem ve smru svaování. Je mén nároný zpsob svaování, než vzad. Tímto postupem je vtší nebezpeí nedokonalého provaení koene svaru vlivem pedbíhání svarové lázn. Plamen pedehívá základní materiál, ale netemperuje a nechrání vytvoený svar- vyšší oxidace a tvrdost svaru. Použití tohoto postupu je vhodné pro tenké plechy do tloušky 4 mm. pohyb drátu pohyb hoáku Obr. 4 Svaování vped - tupý V svar Vedení hoáku a drátu: 1- tenké plechy, 2- svar I do 4mm, 3- svar V do 8mm, 4- svar V nad 8mm, 5 nesprávné vedení hoáku

7 Svaování vzad - pídavný materiál postupuje za hoákem a tvaruje povrch svarové housenky Plamen je smrován na tavnou láze i na chladnoucí svar, který je spalinami chránn a ohevem se snižuje rychlost chladnutí. Dochází tím k ochran tavné lázn i tuhnoucího svaru ped nepíznivými úinky okolní atmosféry. Svaováním vzad dosáhneme kvalitnjší svary, zaruené provaení koene, menší pnutí a deformace. Tento zpsob je pedepsaný pro namáhané svary nejrznjších konstrukcí. pohyb drátu pohyb hoáku Obr. 5 svaování vzad tupý V svar Oblasti použití plamenového svaování Plamenové svaování patí mezi klasické metody svaování vyznaující se dlouhou tradicí. Svoji dominantní úlohu a postavení si stále zachovává v emeslech jako jsou topená, instalatér, potrubá, klempí, automechanik a další. Nezastupitelnou úlohu má v opravárenství a renovacích.velmi asto se mžeme setkat se svaováním plamenem pi navaování tvrdých i jiných návar. Snad více než u ostatních metod svaování ovlivuje emeslná zrunost sváee výsledky svaování plamenem. Hlavní oblast použití svaování plamenem je pro svaování slabých plech do tloušky 4mm. I v této oblasti je však z dvod vznikajících deformací a vnitních pnutí nahrazováno svaování plamenem metodou svaování MAG. Zaízení pro svaování a bezpená manipulace se zaízením pi svaování. Zaízení pro svaování plamenem se skládá z tlakových lahví s láhvovými ventily. Láhve jsou kované s tlouškou stny 8 mm pro tlak 200bar (kyslík a další stlaitelné plyny) a min 3 mm pro acetylén. Láhve musí být zajištné proti pádu a minimální vzdálenost od oteveného ohn je 3m. Vodní objem lahví je 10, 20, a dnes nejastji 50l. U acetylénové láhve je maximální odbr 1000 l/hod a v pípad poteby vtšího odbru plynu se používají svazky lahví s jedním místem pipojení na rozvod. Láhvové ventily je možné otevírat pouze rukou, plynule a bez použití náadí. Nelze-li ventil otevít rukou, láhev je nutno vrátit píslušnému distributorovi technických plyn, ponvadž pi násilném otevení se mže poškodit tsnní a láhev nepjde zavít. U kyslíku se ventil nesmí otevírat prudkým trhnutím nebezpeí vzplanutí pípojky redukního ventilu. Ped pipojením redukního ventilu na kyslíkovou láhev je teba nakrátko otevít ventil, aby se vyfoukly neistoty z pípojky. U acetylenového ventilu se neistoty odstraní mechanicky. Redukní ventily jsou pipojeny k lahvovým ventilm tmenem u acetylénu a šroubením u kyslíku. Slouží ke snížení vysokého tlaku z láhve na pracovní tlak vhodný pro svaování a

8 zajištní konstantního prtoku v prbhu svaování. Redukní ventily se skládají z vysokotlaké ásti s manometrem lahvového tlaku spojenou škrtící kuželkou s nízkotlakou ástí. Ovládání pracovního tlaku se dje pomocí rovnováhy na membrán mezi silou pružiny a tlakem v nízkotlaké ásti ventilu. Pi odbru acetylénu klesá pracovní tlak a síla pružiny zvedá škrtící kuželku, ímž pepouští plyn z vysokotlaké ásti do pracovní. Suchá pedloha je významná souást svaovací soupravy a pipojuje se za redukní ventil na oba svaovací plyny. Obsahuje tyi bezpenostní prvky- zptný ventil k zabránní zptnému proudní plynu,- zhášecí vložku, která zabrauje zptnému šlehnutí plamene tepelný uzavírací ventil a tlakový uzavírací ventil. Hadice slouží pro vedení plynu od ventil do hoáku. Používají se barevn odlišené vysokotlaké hadice s textilní vložkou, které mají rzný vnitní prmr (acetylén 8mm a kyslík 6,3mm), jejich délky je min 5m a podle normy SN se zkouší nejvyšším pracovním petlakem 1x za 3 msíce na tsnost vetn spoj. Nejvyšší pracovní petlak je u acetylenu - 0,15 MPa a u kyslíku v rozmezí 0,8 1,5 MPa. Svaovací hoák se skládá z rukojeti s regulaními ventily a vymnitelného nástavce hoáku. Hoáky se používají injektorové a rovnotlaké. Ve svaovacím hoáku injektorovém (obr. 2.x). je acetylén nasáván kyslíkem proudícím pod vysokým tlakem a u rovnotlakého se mísí oba plyny pi stejném tlaku ve smšovací komoe. Pro svaování plamenem injektorovým hoákem se nastavuje pracovní tlak kyslíku asi 0,3 až 0,5MPa, acetylénu 5 až 100 kpa a pi zapalování se nejprve pustí malým prtokem kyslík a pak pracovním acetylén. Po zapálení se nastaví požadovaný typ plamene. Pídavné materiály Jako pídavný materiál pro svaování plamenem se používá drát podobného nebo stejného chemického složení a mechanických vlastností jako základní materiál. Dráty se dodávají v délkách 1m a jsou leskle tažené, pípadn pomdné s oznaením na prolisu u jednoho konce. Prmry drát jsou 1,6-2,0-2,5-3,2-4,0-5,0-6,3-8,0-a 10,0mm. Pro oznaování platí norma SN EN 12536, Svaovací materiály - Dráty pro plamenové svaování nelegovaných a žáropevných ocelí Klasifikace. Znaení drát jsou O - Z,I,II,III,IV,V až VI. obr.6 Injektorový svaovací hoák K výbav sváe patí i ochranné brýle pro možnost sledování tvorby tavné lázn a ochranu ped rozstikem kovu pi svaování a ezání. Tmavost skel je uvedena v tabulce 2.2 a 2.3. Tab.2.2 Tmavost skla pi ezání kyslíkem: Spoteba kyslíku v l/hod Stupe ochrany - íslo skla Do Nad 8000

9 Tab.2.3 Tmavost skla pi svaování acetylén s kyslíkem: Spoteba acetylenu v l/hod upe ochrany - íslo skla Do Nad 800 Rovnání plamenem Pi tavném svaování nebo výrobních postupech, pi nichž je materiál tepeln ovlivnn, dochází v dsledku nerovnomrného ohevu k naptím a plastickým deformacím. Rovnávání plamenem pedstavuje úinný a po dlouhou dobu osvdený zpsob opravy deformovaných dílc. Nkdy je rovnání plamenem asto jedinou možností opravy konstrukce a je podstatn levnjší než výroba nových díl. Rovnání plamenem je založeno na známém fyzikálním principu, roztažnosti kov pi ohevu a smršní pi ochlazování. Pi lokálním ohevu kovu na teplotu odpovídající výraznému poklesu meze kluzu se materiál plasticky deformuje. Okolní studený materiál brání roztažení, ímž vzniká tlakové naptí a plastická deformace. Po rychlém ochlazení (vodou) plastické deformace zstanou, dané místo se smršuje a vzniklé tahové naptí srovnává danou souást. Nízkouhlíkovou ocel ohíváme na teplotu 600 až 700 C, legované oceli na teplotu 400 až 600 C a pi velké deformaci je možno ohev provést nkolikrát. V závislosti na tvaru souásti lze pi rovnání plamenem využít následující zpsob ohevu: bodový a árový ohev pro tenké plechy klínový ohev pro rovnání profil pásový ohev pro rovnání konstrukcí prstencový ohev pro rovnání trubek U jednoduchých tvar profil, trubek, tyí atd. je rovnání snadné, ale u prostorových konstrukcí vyžaduje dlouhodobou zkušenost pracovník. Tenké plechy a desky do tloušky až 15 mm lze vyrovnávat standardním hoákem. Pro vyrovnávání velkých desek, jako jsou paluby a stny palubních nástaveb na lodích, je k dispozici zaízení se temi nebo více tryskami opatené koleky pro snadné vedení po rozmrných plochách. Obr. 7 profil Zpsob ohevu u rovnaných Drážkování kyslíkem Drážkování kyslíkem se používá k odstraování svarového kovu pi odstraování vadného svaru ped opravou, pi píprav koenových svar (podložený koen) a pro pípravu tvarov složitých svarových ploch. Princip je velmi podobný ezání kyslíkem, kdy se kov v proudu kyslíku spaluje na tekutou strusku a proud kyslíku ji vyfukuje ze spáry. Zcela odlišná je pi drážkování poloha trysky,

10 která je vedena tém rovnobžn s povrchem materiálu pro vytvoení požadované drážky nebo je naklonna dle polohy a hloubky odstraované vady. ištní plamenem Principem ištní (tryskání) plamenem je využití rzného koeficientu teplotní roztažnosti relativn studeného materiálu a oháté vrstvy oxid na povrchu. Vlivem vzniklého naptí se poruší vzájemní vazby a tlakem oxidaního plamene jsou povrchové vrstvy odstranny. Technologie mže být použita k ištní rzných materiál - za tepla válcovaných a kovaných profil a plech s vrstvou okují, ocelových konstrukcí pokrytých korozí nebo nátry, i pobežních systém pokrytých vodní vegetací. ištní plamenem se používá také pro termické opracování a pípravu plochy pi oprav betonových povrch a pírodního kamene. Využívá se vzniku naptí mezi studeným podkladem a teplým povrchem a tím vzniku podpovrchových trhlin, které vedou k odloupnutí povrchové vrstvy. 3. Aluminotermické svaování Aluminotermické svaování využívá jako zdroje tepla aluminoexotermické reakce, která je svou povahou a tepelným zabarvením exotermickou reakcí. Pi aluminotermickém svaování probíhá redukce oxidu železa hliníkem, piemž získáme vysoko pehátý kov se znaným tepelným obsahem. Tento získaný kov slouží jednak jako zdroj tepla pro svaování a jednak jako pídavný materiál (svarový kov) pro svarový spoj. Pro vlastní svaování se v praxi používá aluminotermická dávka, která obsahuje: oxidy kov pídavného materiálu, hliník, legující písady. Zápalná teplota smsi je 800 až 1100 C a délka trvání reakce je nkolik vtein. Výtžnost aluminotermické dávky je v pípad oceli pibližn 50% ocele a 50% strusky. Teplota vyredukovaného kovu je asi 2100 až 2200 C. Pro aluminotermické svaování oceli lze použít do aluminotermické dávky jeden ze tí oxid, které tvoí železo. V pípad použití oxidu železitého (Fe2 O3) probhne následující exotermická reakce: Fe2 O3 + 2Al = Al2 O3 + 2Fe + (teplo) 1 kg 476g 524g 3550kJ 4. Svaování elektrickým obloukem. 4.1 Elektrický oblouk. Elektrický oblouk využitelný ve svaování je nízkonapový elektrický vysokotlaký výboj, který hoí v prostedí ionizovaného plynu. Stabiln hoí za pedpokladu naptí dostateného pro ionizaci daného prostedí a proudu udržujícího plazma oblouku v ionizovaném stavu. Charakteristické znaky oblouku jsou: 1) malý anodový úbytek naptí 2) malý potenciální rozdíl na elektrodách 3) proud ádov ampéry až tisíce ampér 4) velká proudová hustota katodové skvrny 5) intenzivní vyzaování svtelného záení z elektrod i sloupce oblouku. 6) intenzivní vyzaování UV záení. ásti elektrického oblouku:

11 a)katodová skvrna je oste ohraniená oblast, která termickou emisí emituje prvotní elektrony dležité pro zapálení oblouku a ionizaci plynného prostedí. Elektrony získávají v oblasti katodového úbytku naptí tak velkou kinetickou energii, že jsou schopny pi srážkách ionizovat neutrální atomy na kladné ionty a sekundární elektrony. Teplota skvrny je cca 2600 C. Obr. 8 Elektrický oblouk b) Anodová skvrna Anodovou skvrnou jsou neutralizovány a odvádny dopadající záporné ástice. Kinetická energie ástic se mní na tepelnou a z ásti i na elektromagnetické záení. Teplota anodové skvrny je cca 3000 C. c) Sloupec oblouku je záiv svítící oblast disociovaného a ionizovaného plynu ve form plazmy mezi elektrodami, která dosahuje vysokých teplot 4000 až 7000 C Voltampérová charakteristika oblouku

12 obr. Voltampérová charakteristika oblouku P pracovní bod, Z zápalný bod Obr. 9 Voltampérová charakteristika oblouku a zdroje Voltampérová charakteristika oblouku Statická voltampérová charakteristika oblouku vyjaduje závislost proudu na naptí oblouku pi konstantní délce oblouku. Na vlastní tvar a polohu charakteristiky oblouku má znaný vliv chemické složení elektrody, geometrie hrotu elektrody, složení plazmy oblouku i prmr elektrody. Z tchto dvod se nkdy používá tzv. standardní statická charakteristika oblouku: U = ,04. I [V] 4.2 Svaování runí obalenou elektrodou Pro runí svaování elektrickým obloukem se jako pídavné materiály používají obalené elektrody. Tyto se skládají z jádra a z obalu elektrody. Jádro elektrody tvoí drát prmru 1,6 2,0 2,5 3,2 4,0 5,0 a 6,0 mm. Podle složení obalu rozdlujeme elektrody na: - stabilizaní, - rutilové oznaení R, - rutil-celulozové oznaení RC, - rutil-kyselé oznaení RA, - rutil- bazické oznaení RB, - tlustostnné rutilové oznaení RR, - kyselé oznaení A, - bazické oznaení B, - celulózové oznaení C

13 Obr. 10. Obalená elektroda Funkce obalu elektrod: - funkce plynotvorná (pi hoení oblouku vznikají z obalu koue a plyny, které vytváejí druh ochranné atmosféry a brání pístupu vzdušného kyslíku a dusíku ke svarové lázni, nap.celulosa, tepelný rozklad CaCO 3 na CO 2 a CaO ), - funkce ionizaní (slouží v obalu pro usnadnní zapalovaní a hoení oblouku, nap. soli alkalických kov K a Na), - funkce metalurgická rafinace (snížení P a S), desoxidace ( snížení O 2 ) a legování ( pedevším prvk náchylných k propalu Cr,Mo,Ti atd.) Technologie svaování obalenou elektrodou. Svaování el. obloukem obalenou elektrodou je pomrn jednoduchou metodou svaování jak z hlediska parametr svaování, tak i z hlediska poloh svaování. Svaovací proud mže sváe nastavit podle údaj výrobce elektrod. Nemá-li k dispozici údaje o velikosti svaovacího proudu mže použít následujících empirických údaj: - pro elektrody s kyselým a rutilovým obalem iní svaovací proud I(A) I = (40 až 55).d - pro elektrody s bazickým obalem iní svaovací proud I(A) I = (35 až 50).d kde d je prmr jádra elektrody Naptí na el. oblouku nemusí sváe nastavovat a jeho hodnota je dána statickou charakteristikou elektrického oblouku. Pi vedení elektrického oblouku a elektrody je teba postupovat tak, že elektroda je mírn sklonna proti svarové housence, aby roztavená struska nepedbíhala elektrický oblouk a nezpsobovala struskové vmstky ve svarovém kovu (vada svaru). Délka elektrického oblouku má být pibližn rovna prmru jádra elektrody. Zakonení svarové housenky musí být takovým postupem, aby nedošlo vzniku staženiny v koncovém kráteru. Pro sváee to znamená, že musí v koncovém kráteru se pi odtavení svarového kovu provést ješt zatoení se s obloukem a odtavit ješt urité množství svarového kovu, aby bylo ješt z eho dosazovat svarový kov a zabránit tak vzniku staženiny. 4.3 Svaování netavící se wolframovou elektrodou v atmosfée inertního plynu WIG (TIG ). Pi svaování metodou WIG hoí oblouk mezi netavící se elektrodou a základním matriálem. Ochranu elektrody i tavné lázn ped okolní atmosférou zajišuje netený plyn o vysoké istot minimáln %. Používá se argonu, helia nebo jejich smsí. Svaování lze realizovat s pídavným materiálem ve form drátu runím zpsobem, nebo automatické svaování s podavaem drátu s promnnou rychlostí jeho podávání dle postupu svaování.

14 obr. 11 Princip svaování WIG Obecn lze svaování rozdlit dle druhu proudu na svaování stídavým proudem pro hliník, hoík a jejich slitiny a svaování stejnosmrným proudem pro stedn a vysokolegovanou ocel, m, nikl, titan,zirkon, molybden a další. Pro svaování uhlíkové oceli se metoda WIG používá mén z dvodu nebezpeí vzniku pór ve svaru a z ekonomického hlediska. Svaování wolframovou elektrodou se používá i pro spojování obtížn svaitelných materiál s vysokou afinitou ke kyslíku nap. titan a zirkon. Lze svaovat i rznorodé materiály ocel s mdí, bronzem nebo niklovými slitinami a návary v oblasti renovací nap. nástrojové oceli, niklové a kobaltové tvrdonávary. Svaování WIG má výrazný rst objemu sváeských aplikací což se pipisuje vysoké kvalit spoj, operativností ízení procesu svaování a vysokému stupni automatizace a robotizace. Svaování stejnosmrným proudem. Svaování stejnosmrným proudem je základní zpsob zapojení pi svaování metodou WIG. Pi tomto zapojení je elektroda pipojená k zápornému pólu zdroje a svaovaný materiál na kladný ( pímé zapojení ). Rozdlení tepla oblouku je nerovnomrné a pibližn 1/3 tepla pipadá na elektrodu a 2/3 celkového tepla se penáší do základního materiálu. Díky tomu není elektroda tepeln petžovaná a naopak svarová láze má velkou hloubku závaru. Na velkou hloubku závaru má vliv i dopad elektron, které svoji kinetickou energii pemují na tepelnou. Svaování stejnosmrným proudem s pímou polaritou se používá pro spojování všech typ ocelí, mdi, niklu, titanu a jejich slitin. Tento zpsob zapojení se dá použít i pro svaovaní hliníku v ochranné atmosfée smsi argonu a nejmén 75% helia. Pi svaování hliníku stejnosmrným proudem se díky vysoké vodivosti helia pedává do svarové lázn velké množství tepla, které umožuje roztavení i povrchových oxid. Oxidy se vlivem povrchových sil stahují na okraj taveniny a sted tavné lázn je istý. Tento zpsob svaování se používá pedevším pro renovace a opravy rozmrných a silnostnných hliníkových odlitk nebo svaenc. Umožuje spojovat i silnostnné a tenkostnné souásti pedevším koutovým svarem. Nepímá polarita zapojení není z dvodu vysokého tepelného zatížení elektrody využívána a dá se vyjímen použít pro svaování tenkostnných svaenc z hliníku nízkým proudem. Svaování stídavým proudem.

15 Svaování stídavým proudem se používá z dvodu istícího úinku, pi kladné polarit elektrody na svaování hliníku, hoíku a jejich slitin. Výrazným problémem pi svaování hliníku je vrstva oxidu hlinitého, která chrání za bžných podmínek hliník proti další oxidaci. Vrstvika Al 2 O 3 má však vysokou teplotu tavení 2050 C a pi použití stejnosmrného proudu v argonu brání metalurgickému spojení, ponvadž pokrývá povrch roztaveného hliníku jehož teplota tavení je cca 658 C. istící úinek vzniká pi zapojení elektrody na kladný pól zdroje. Na základním materiálu se vytvoí katodová skvrna, která není stabilní a pohybuje se na místa pokrytá oxidy. Tato místa mají nižší emisní energií pro emisi elektron a po zasažení katodovou skvrnou se oxidy snadnji odpaí. Druhá forma istícího úinku se projevuje pi rozložení argonu na kladné ionty a elektrony. Argonové ionty o relativn vysoké hmotnosti, které jsou urychlené smrem k tavné lázni, psobí na oxidy mechanickým úinkem. Dynamickým úinkem tohoto proudu dochází ke stažení vrstvy oxidu k okraji svarové lázn. Pi kladném zapojení elektrody vzniká pouze malý závar. Vysoká hloubka závaru se dosahuje pi zapojení elektrody na záporném pólu zdroje, kdy a do tavné lázn dopadají urychlené elektrony. Svaování impulsním proudem., Impulsní svaování je nejnovjší variantou WIG svaování, pi kterém se intenzita proudu mní pravideln s asem mezi dvma proudovými hladinami a to základním proudem I z a impulsním proudem I p. Podle charakteru zdroje mže být tvar prbhu impuls proudu pravoúhlý, sinusový, lichobžníkový nebo jiný. Základní proud I z jehož hodnota je všeobecn nízká ( cca A ) zajišuje pouze ionizaci oblasti oblouku v ase t z. Pokud je doba základního proudu delší než dvojnásobek doby pulsu dochází k úplnému ztuhnutí svarové lázn, což je výhodné pro svaování vysokolegovaných ocelí. Naopak v prbhu kratší doby láze neztuhne, ale zmenší svj rozmr. Toho se v praxi používá pi požadavku zvlášt hladkého svaru s plynulým pechodem do základního materiálu. Impulsním proudem I p v ase t p dochází k natavení svarové lázn a tím i pídavného materiálu. Rozmry svarové lázn definuje pedevším hodnota amplitudy impulsního proudu a doba trvání pulsu. Tímto je dosažena velice pesná regulace sváecího režimu, dávkování hodnoty vneseného tepla do svaru a tvarování svarové lázn. Prmrná hodnota svaovacího proudu je pi impulsním svaování nižší než pi klasickém zpsobu svaování s konstantním proudem a proto vykazují svary malou TOO i výborné plastické vlastnosti vetn nižší náchylnost na praskání a menší deformace. Souet asu pulsního proudu t p a asu základního proudu t z dává celkový as cyklu t c urující frekvenci pulsního svaování. Obr.12 Prbh impulsního proudu

16 Výhody impulsního svaování: lepší celistvost, mechanické a plastické vlastnosti svar snížení tepelného ovlivnní materiálu a tím menší deformace velmi dobré formování a vzhled svarové housenky snížení náchylnosti svar na vznik mezikrystalické koroze u vysokolegovaných ocelí výhodný prez svaru možnost svaování plech tl. 0,5 až 5 mm bez použití podložek široká oblast regulace svaovacího proudu Výše uvedené výhody impulsního svaování WIG se využívají v tchto oblastech : svaování tenkých plech legovaných ocelí, mdi a mdných slitin, svaování rzných tloušek, jednostrann pístupné svary polohové svary svaování materiál citlivých na pehátí svaování koene trubek vtších tloušek. Netavící se wolframové elektrody. Netavící se elektrody používané pi svaovaní WIG se vyrábjí ze spékaného wolframu, který má teplotu tavení 3380 C, teplotu varu 5700 C, mrný elektrický odpor 5, ohm a hustotu 19,1 g cm -3. Elektrody se vyrábjí isté bez pímsí o istot 99,9 % W, nebo legované oxidy kov thoria (Th), lanthanu (La), ceru (Ce), zirkonu (Zr) nebo ytria (Y), které jsou v elektrod rovnomrn rozptýleny. Písada oxid snižuje teplotu ohevu elektrody o 1000 C, zvyšuje životnost, zlepšuje se zapalování oblouku a jeho stabilitu díky zvýšené emisi elektron. Pehled druh vyrábných wolframových elektrod WP WT 10 WT 20 WT 30 WT 40 WZ 8 WL 10 WC 20 WL 20 WS 2 WLYC 10 Hmotnostní procento oxid ThO 2 0,9-1,2 ThO 2 1,8-2,2 ThO 2 2,8-3,2 ThO 2 3,8-4,2 ZrO 2 0,7-0,9 LaO 2 0,9-1,2 CeO 2 1,8-2,2 La 2 O 3 1,8-2,2 Vzácné zeminy La2 O3 +Y2 O3 + CeO2 0,8 1,2 Barevné oznaení Zelená Žlutá ervená Fialová Oranžová Bílá ervená Šedá Modrá Tyrkysová Zlatá Zásady pro runí svaování hliníku a jeho slitin. Používá se stídavý proud o frekvenci 40 až 250 Hz a inertní plyn Ar nebo Ar % He, nebo stejnosmrný proud s He + 10% Ar. Do tloušky 5 mm se tupé svary svaují bez úkosu a bez mezery,doporuuje se však zkosit spodní hranu svaru cca 0,5 až 1 mm

17 Vtší tloušky se upravují do V úkosu a úhlem rozevení otupením 2mm. Hodnota proudu se volí cca 40 až 60 A na 1mm tloušky materiálu. Prmr pídavného drátu se u tenkých plech rovná tloušce svaovaného materiálu. Jako pídavný materiál se používá AlMg5 vhodný proti vzniku trhlin za tepla. Pro AlSi slitiny je vhodný AlSi3 až 5. Stehování se provádí stídav od stedu svaru po cca 100 mm. Šíka stehu nesmí pekroit šíku budoucího svaru. Délka oblouku 3 5 mm. Pro svaování hliníku se používá svaování doleva. Doporuuje se pedehev 200 až 300 C dle složitosti a tloušky svaence. Pi zaátku svaování pidat pídavný materiál až po prosednutí svarové lázn, které detekuje protavení koene. Pi ukonování svaru použít funkci poklesu proudu a doplnit koncový kráter. Pro ištní povrchu použít kartáování, broušení nebo moení v NaOH pro odstranní oxidu hlinitého. Identifikace slévárenských slitin dle barvy oblouku: bílý oblouk AlSi nazelenalý oblouk - AlMg Identifikace slitin hliníku kapkovou metodou pomocí 20% NaOH ( 5 min ) - bílá skvrna AlMg - erná odstranitelná skvrna AlCuMg - tmav hndá neodstranitelá skvrna AlSi Zásady pro runí svaování vysokolegovaných ocelí. Používá se stejnosmrný proud s konstantním nebo impulsním prbhem.elektroda je na záporném pólu zdroje. Plynová ochrana je zajištna Ar, Ar + He, nebo Ar + H 2, pro austenitické oceli. Heliem i vodíkem se zvyšuje penos tepla do svaru a tím i hloubka závaru a rychlost svaování. Do tl. 2 mm se tupé svary svaují bez styné spáry, do tl. 4mm se stynou spárou cca 1mm a nad 4 mm se upravuje hrana do úkosu V s rozevením s otupením 2 mm. Hodnota svaovacího proudu se volí od 30 do 50 A na 1mm tl. materiálu. Délka oblouku by mla odpovídat prmru elektrody. Svaovat s minimálním možným tepelným píkonem do svaru. U vícevrstvých svar dodržovat teplotu interpass max. 100 C a používat úzké housenky. Používat niobem stabilizované pídavné materiály o rozmrech menších než tl. materiálu. Doporuené množství niobu je desetinásobek množství uhlíku. Pro vtší tloušky svaovaných materiál použít pídavný materiál který dává svarový kov s malým obsahem delta feritu. Vlivem špatné tepelné vodivosti je nutno stehovat v malých vzdálenostech cca 40mm od stedu svaru. I pro svaování steh je nutno použít formovacího plynu pro ochranu koene. Pro tenké plechy používat upínací pípravky a mdné podložky pro snížení deformace. Zásady pro runí svaování mdi a jejích slitin. Z dvodu velmi vysoké tepelné vodivosti aplikovat spoje s nejnižším odvodem tepla ( tupé svary) a dle poteby izolovat povrch svaence tepeln izolaním materiálem. Svaovat mkkým obloukem dlouhým cca 5 až 10 mm s pímou polaritou elektrody. Pi svaování isté mdi možno svaovat jen desoxidovanou m. Pídavný materiál volit nízkolegovaný cínový bronz s cca 1% cínu. Svauje se delším obloukem a svar se nepekovává. Pi použití isté mdi nebo CuAg1 desoxidovaný fosforem, svar pekovat pi teplot 800 až 850 C a istou m svaovat jen na jednu vrstvu, jinak vznikají trhliny. Doporuená ochranná atmosféra je Ar nebo lépe Ar + 50% He.istota plyn 4.5.

18 Pedehev volit dle tloušky materiálu: 2mm C, 3mm C, 5mm C, 7mm C, 8mm C, 10 až 12mm až 600 C. Zajistit dohívání na požadovanou teplotu i bhem svaování. Svaovat stejnosmrným proudem s konstantním prbhem, tenké plechy do 1,5 mm impulsním proudem. Složitjší svaence vyztužit ocelovým skeletem proti zborcení. Runí svaování mosazi lze použít jen do obsahu zinku pod 20% a svaovat malým proudem a malým tepelným výkonem. Zinkové páry musí být intenzivn odsávány. Cínový, hliníkový a niklový bronz svaovat krátkým oblokem, malým proudem, minimálním vneseným teplem a malou rychlostí. Hliníkové, beriliové a ásten kemíkové bronzy se doporuuje svaovat stídavým proudem. Tenké plechy se svaují doleva, pípadn se svaovaný materiál nakloní o od vodorovné polohy. Zásady pro svaování titanu a jeho slitin. V míst spoje zabezpeit kovov istý povrch bez oxidu titaniitého. Používat pídavné materiály stejného nebo podobného chemického složení jako svaovaný materiál s malým obsahem neistot ( C max. 0,05%, O 2 max. 0,01%, N 2 max. 0,02% ). Chránit svarový kov vetn spodní strany svaru, pídavný materiál i tepeln ovlivnnou oblast ochranným plynem nad teplotou 400 C. Pi teplot nad 400 C dochází k oxidaci povrchu a pípustná je pouze kovov lesklá až slab slámov žlutá barva. Mírná oxidace se projeví slámov žlutou barvou, stední oxidace bronzovou až hndou a silná oxidace modrou barvou. Svtle šedou barvou svaru se projevuje vytvoení práškového oxidu na povrchu. Nad uvedenou teplotou dochází také k silné difúzi kyslíku a vzniku trhlin ve svaru. Pednostn používat svary které mžeme vyrobit bez pídavného materiálu. Použít plyn o vysoké istot min Svaovat stejnosmrným proudem s pímou polaritou. Svaování WIG má proti jiným metodám tavného svaování tyto metalurgické a technologické výhody: a) inertní plyn zabezpeuje efektivní ochranu svarové lázn a peháté oblasti základního materiálu ped úinky vzdušného kyslíku, b) inertní plyn zabrauje propalu prvk a tím i vzniku strusky - výsledkem je istý povrch svaru, c) vytváí velmi píznivé formování svarové housenky na stran povrchu i koenové ásti svaru, d) nevyžaduje použití tavidel, ale lze je použít, e) vytváí elektrický oblouk vysoké stability v širokém rozsahu svaovacích proud, f) zajišuje vysokou operativnost pi svaování v polohách, g) zabezpeuje svary vysoké celistvosti i na materiálech náchylných na naplynní a oxidaci pi zvýšených teplotách, h) jednoduchá obsluha a pesná regulace parametr svaování, i) svary mají malou tepeln ovlivnnou oblast a minimální deformace, j) svarová láze je viditelná a snadno ovladatelná, k) možnost velmi pesného dávkování množství tepla vneseného do svaru, l) svaovací oblouk je velmi flexibilní jeho tvar a smr lze snadno ovládat magnetickým polem. Z dvodu výše uvedené charakteristiky se svaování WIG používá v tchto oblastech: svaované konstrukce z vysokolegovaných ocelí pro chemický, farmaceutický a potravináský prmysl, klasickou i jadernou energetiku

19 žárupevné a žáruvzdorné oceli pro stavbu kotl, tepelných výmník a pecí titanové a speciální slitiny v oblasti výroby letadel a kosmické techniky svaování hliníkových slitin v oblasti dopravní techniky i všeobecného strojírenství. 4.4 Svaování tavící se elektrodou v ochranném plynu metodou MIG/MAG. Svaování v ochranné atmosfée aktivního plynu MAG patí vedle svaování obalenou elektrodou v celosvtovém mítku k nejrozšíenjším metodám pro svaování nelegovaných a nízkolegovaných ocelí. Svaování MIG v inertním plynu získává na dležitosti vlivem rstu objemu konstrukcí, staveb, lodí a dopravních prostedk vyrábných z hliníkových slitin. Hlavními dvody rozšíení metody MIG/MAG jsou: široký výbr pídavných materiál a ochranných plyn, snadná možnost mechanizace a robotizace, velký sortiment vyrábných svaovacích zaízení a pedevším významné výhody a charakteristiky uvedené metody svaování. Svaování metodou MIG/MAG je založeno na hoení oblouku mezi tavící se elektrodou ve form drátu a základním materiálem v ochranné atmosfée inertního nebo aktivního plynu. Napájení drátu elektrickým proudem je zajištno tecím kontaktem v ústí hoáku tak, aby elektricky zatížená délka drátu byla co nejkratší. Drát je podáván podávacími kladkami umístnými v podavai, vlastním hoáku, nebo kombinací obou systém z cívky o bžné hmotnosti 15 kg. Proudová hustota je u svaování MAG nejvyšší ze všech obloukových metod Obr. 13 Princip svaování MIG/MAG a dosahuje až 600 A.mm -2 a svaovací proudy se pohybují od 30 A u svaování tenkých plech drátem o prmru 0,6 0,8 mm, až do 800A u vysokovýkonných mechanizovaných metod. Charakter penosu kovu obloukem závisí na parametrech svaování a ochranném plynu, piemž bžný je zkratový pro tenké plechy a sprchový pro vtší tloušky plech. U vysokých proud se mní charakter penosu kovu obloukem a vlivem elektromagnetických sil se dosahuje rotujícího oblouku. Teplota kapek se pi MAG svaování pohybuje v rozmezí 1700 až 2500 C a teplota tavné lázn se v závislosti na technologii, parametrech svaování, chemickém složení a vlastnostech materiálu pohybuje mezi 1600 až 2100 C.

20 Díky vysokým proudm se svaovací rychlosti blíží hranici 150 cm.min -1 a rychlost kapek penášených obloukem pesahuje 130 m.s -1. Ochranná atmosféra se volí podle druhu svaovaného materiálu, ovlivuje však také penos kapek v oblouku, rozstik, rozsah chemických reakcí a teplotní pomry v oblouku. Princip svaování metodou MIG/MAG Metalurgické reakce pi svaování MAG. Nejdležitjšími metalurgickými reakcemi jsou oxidaní a desoxidaní pochody probíhající v kapkách tavící se elektrody a v roztaveném svarovém kovu. Tyto reakce zásadn ovlivují tvar oblouku i povrch svarové housenky, pechod svarové housenky do základního materiálu a vnitní istotu svaru. Na rozsah reakcí má vliv pedevším množství disociovaného kyslíku schopného sluování s prvky v tavenin. Vzniklé kapky svarového kovu jsou obohaceny kyslíkem pi pechodu do tavné lázn a dosahují vysoké teploty, ponvadž oxidaní reakce jsou exotermické. Tyto reakce uvolují teplo,kreré je difúzí vedeno do okolního materiálu a výsledkem je hlubší a oválnjší svarová láze u svaru s ochranným plynem CO 2, který má vtší oxidaní schopnost než u smsí Ar + CO 2, nebo v istém Ar. Sluováním oxidu FeO s C se tvoí bubliny CO, které jsou za uritých podmínek píinou pórovitosti a bublinatosti svar. To je také jeden z dvod, pro se musí provést dokonalá desoxidace taveniny svarového kovu. Desoxidaními prvky Mn a Si jsou pídavné materiály pelegovány v uritém pomru tak, aby vzniklá struska mla vhodnou tekutost a snadno vyplavala na povrch tavné lázn. Doporuený pomr mezi Mn : Si je cca 1,5 : 1 až 1,8 : 1 a optimální složení pídavných materiál je: C = 0,1%, Mn = 1,7%, Si = 1,0%.. Penos kovu v oblouku Penos kovu v oblouku patí mezi základní charakteristiky metody svaování elektrickým obloukem tavící se elektrodou a závisí pedevším na svaovacích parametrech tj. proudu a naptí. Významn však jeho charakter ovlivuje složení ochranného plynu, druh pídavného materiálu a technika svaování Penos kovu v oblouku mžeme rozdlit na jednotlivé typy : a) krátký oblouk se zkratovým penosem kovu b) krátký oblouk se zrychleným zkratovým penosem c) pechodový dlouhý oblouk s nepravidelnými zkraty d) dlouhý oblouk se sprchovým bezzkratovým penosem e) impulzní bezzkratový oblouk f) moderovaný bezzkratový penos g) dlouhý oblouk s rotujícím penosem kovu

21 Obr. 14 Druhy penos kovu obloukem Druhy penos kovu obloukem Zkratový penos se uplatuje v rozsahu svaovacího proudu od 60 do 180A a naptí 14 22V. Výkon navaení pi tchto parametrech se pohybuje v rozmezí 1 3 kg.hod -1. Pi zkratovém zpsobu penosu dochází k perušování oblouku zkratem, pi kterém se oddluje ást kovu elektrody. Sprchový penos je typický pro hodnoty svaovacího proudu do 200 do 500A a naptí 28 až 40V. tento typ penosu se dá realizovat ve smsích plyn Ar s CO 2, pípadn O 2, nebo istém Ar u svaování neželezných kov. Vzhledem k vysokým hodnotám povrchového naptí v CO 2, nelze tento penos realizovat, ponvadž nelze získat dostaten drobné kapky. Charakteristické pro sprchový penos v Ar a smsích bohatých argonem (minimáln 80%) je, že díky snadné ionizaci plynu obklopuje plazma i konec tavicí se elektrody a tím se urychluje ohev drátu, který tvoí ostrý hrot. Svaování impulsním proudem je zvláštní formou bezzkratového penosu kovu, Parametry svaování impulsním proudem pekrývají oblast zkratového i sprchového penosu. Impulsní forma penosu kovu obloukem, jehož prbh je ízen elektronickou cestou, má pravidelný cyklus daný frekvencí amplitudy impulsního proudu. Základní proud je nízký od 20 do 50 A a jeho funkce je udržení ionizace sloupce oblouku, a tím i vedení proudu. Impulsní proud, který se nastavuje, je tvarov i asov ízený a v konené fázi jeho amplitudy je zajištno odtavování kapky pídavného materiálu. V celém prbhu amplitudy impulsního proudu intenzivn hoí oblouk, který ohívá svarovou láze i samotný pídavný materiál. Svaování impulsním proudem má adu výhod : - efektivní hodnota impulsního proudu je nižší než u konstantního, a tím se vnáší mén tepla do svaru s menším deformaním úinkem - lze svaovat tenké plechy i polohové svary bezzkratovým penosem - vysoký impulsní proud taví i dráty vtších prmr, které jsou levnjší - výkon navaení se pohybuje mezi 2 5kg. hod -1 - pravidelná jemná kresba povrchu svaru i koene

22 - velmi vhodný penos pro svaování hliníku a jeho slitin i vysokolegovaných ocelí - díky možnosti nastavení proudu, naptí, frekvence a amplitudy poskytuje zdroj impulsního proudu široké aplikaní možnosti. Obr. 15 Impulsní penos kovu v oblouku Optimální plyn pro svaování uhlíkových ocelí je sms Ar s 8% CO 2 a pro nerezavjící oceli Ar + 2%O 2. U hliníku se používá istý argon. Nejširší uplatnní je v souasnosti pi runím a mechanizovaném svaování nelegovaných, nízkouhlíkových a nízkolegovaných ocelí, pi použití smsného plynu argonu s oxidem uhliitým. Tato metoda svaování se vyznauje tmito výhodami: svaování ve všech polohách od tloušky materiálu 0,8 mm, minimální tvorba strusky,.pímá vizuální kontrola oblouku a svarové lázn, vysoká efektivita, úspory nedopalk tzv. nekoneným drátem, snadný start oblouku bez nárazu svaovacího drátu do svaence, velmi dobrý profil svaru a hluboký závar, malá tepeln ovlivnná oblast pedevším u vysokých rychlostí svaování, vysoká proudová hustota, vysoký výkon odtavení, široký proudový rozsah pro jeden prmr drátu, stabilní plynová ochrana v rzných variantách umožující diferencované typy penosu kovu v oblouku a ovlivnní mechanických vlastností svar, nízká pórovitost, malý nebo žádný rozstik kovu elektrody, snadná aplikace metody u robotizovaných a mechanizovaných systém svaování.

23 Ochranné plyny. Hlavní úlohou ochranných plyn je zamezit pístupu vzduchu do oblasti svaování tj. pedevším chránit elektrodu, oblouk i tavnou láze, její okolí a koen svaru ped úinky vzdušného kyslíku, který zpsobuje oxidaci, naplynní, pórovitost a propal prvk. Ochranné plyny mají také významný vliv na: typ penosu kovu v oblouku, penos tepelné energie do svaru, chování tavné lázn, hloubku závaru, rychlost svaování a další parametry svaování. Jako ochranné plyny pro metodu MAG se používá istý plyn oxid uhliitý CO 2, nebo v souasnosti astji používané vícesložkové smsné plyny se základem argonu Ar + CO 2, Ar + O 2, Ar + CO 2 + O 2 a Ar + He + CO 2 + O 2. Pi svaování metodou MIG se používá vtšinou istý plyn argon a helium nebo jejich dvousložková sms Ar + He. istota plyn a pesnost míchání smsí jsou stanovené normou SN EN 439. Ochranný plyn svým složením a množstvím ovlivuje tyto charakteristiky svaování: vytvoení ionizovaného prostedí pro dobrý start a hoení oblouku, metalurgické dje v dob tvoení kapky, pi penosu kapky obloukem a ve svarové lázni, síly psobící v oblouku, tvar a rozmry oblouku, charakter penosu kovu v oblouku, tvar a rozmry kapek a rychlost jejich penášení obloukem, tvar a rozmry prezu svaru, hladkost povrchu svaru a jeho pechod na základní materiál, kvalitu, celistvost a mechanické vlastnosti svarového spoje. Pídavné materiály. Pro metodu MIG_ MAG se vyrábjí plné a plnné (trubikové) dráty. Plné dráty jsou vyrábny a dodávány v prmrech 0,6 0,8 1,0 1,2 1,6 2,0 a 2,4 mm. Nejastji používané prmry jsou 0,8 až 1,6 mm. Dodávají se na cívkách o hmotnosti nejastji 15 kg. Norma SN EN ISO oznauje klasifikaci pídavných matriál pro svaování nelegovaných a jemnozrnných ocelí MIG/MAG takto: EN ISO A - G 46 3 M G3Si1 kde G svaování v ochranné atmosfée plynu 46 pevnost a tažnost ( dle tabulky je min. mez kluzu 460 MPa, mez pevnosti 530 až 680 MPa a tažnost 20% ) 3 nárazová práce íslo udává desetinu minusové teploty pi které bylo dosaženo nárazové práce 47 J. Trojka znaí, že této hodnoty bylo dosaženo pi 30 C M ochranný plyn M jsou smsné plyny a C platí pro oxid uhliitý G3Si1 chemické složení dle tabulka Plnné elektrody se oznaují podle normy SN EN ISO takto: Plnná elektroda EN ISO A T Ni B M 4 H5 kde EN 758 je íslo normy T plnná elektrody 46 pevnostní vlastnosti 3 nárazová práce 1Ni chemické složení dle tabulky B typ nápln bazická nápl M ochranný plyn smsný plyn 4 poloha svaování. Poloha svaování oznaená 4, platí pro tupý svar v poloze vodorovné shora a koutový svar do úžlabí.

24 H5 obsah vodíku. Oznaení H5 platí pro 5 ml/100g istého svarového kovu. CTM COLD METAL TRANSFER proces svaování MIG/MAG krátkým zkratovým obloukem. Tato nová modifikace svaování CMT tavící se elektrodou v ochranné atmosfée kombinuje horkou fázi hoení oblouku, kdy se taví drát i ZM se studenou ástí procesu, kdy po kontaktu nataveného drátu s tavnou lázní se snižuje intenzita proudu a drát se vrací do hubice. Tím je podpoeno oddlení kapky bez rozstiku a s nízkou hodnotou vneseného tepla do svaru. Celý proces je digitáln ízený a zptný pohyb drátu probíhá až 70 x za sekundu. Procesor se zptnou vazbou udržuje konstantní vzdálenost i rozmr housenky bez ohledu na podmínky svaování. Pro vyrovnání pohybu drátu je do bowdenu zaazen tzv. absorpní len. CTM umožuje zajistit požadavek nízkého tepelného zatížení, dobré pemostitelnosti spáry a co možná nejmenší tepelné deformace (zejména pi spojování hliníku a ušlechtilých ocelí), tak aby se vylouily nároky na následné opracování. Stále výraznji vystupují do popedí také kombinované konstrukce pedevším v automobilovém prmyslu. Požadavky, které klade prmysl na spojovací technologie jsou stále náronjší. Stále vyšší nároky v oboru termického spojování jsou kladeny pedevším na oblast tenkých plech (< 2mm). Proces CTM umožuje napíklad spojovat automatizovaným procesem, bez podložky a na tupo, tenké hliníkové plechy (0,8 mm) svaovacími rychlostmi kolem 2 m/min. Tento proces je zajímavý rovnž v oboru mechanizovaného nebo robotizovaného spojování plech z ušlechtilých ocelí o tlouškách do 1,5 mm, kde nabízí znané možnosti pro automatizaci, jak v dsledku nízkého tepelného zatížení z hlediska metalurgie, tak v dsledku výborné stability oblouku také hledisko spolehlivosti pracovního procesu. MIG procesem je možné realizovat pájené spoje pozinkovaných plech, které se asto využívají v automobilovém prmyslu, s minimálním rozstikem (a tedy prakticky bez nutnosti následného opracování), provádné rychlostí až 1,5 m/min. Kombinace MIG/MAG a laserového svaování METODA LASERHYBRID Princip využívá výhod obou technologií: vysoké rychlosti tavení a hluboké tavné lázn u laseru, spolu s podáváním a pulzním tavením drátové elektrody u MIG metody. Laserový paprsek a elektrický oblouk psobí v jedné svaovací zón a vzájemn se podporují. Rychlost svaování až 14 m.min -1 zajišuje minimální vnesené teplo do svaru. Výhoda je také úspora pídavného materiálu cca 1/2 a zlepšená pemostitelnost mezer pi vysoké rychlosti svaování. Svary se vyznaují vysokou pevností a velmi dobrou povrchovou kresbou. Proces se využívá pro spojování hliníkových konstrukcí, pedevším karoserií automobil, v oblasti letecké techniky a ve stavb lodí. Dále lze svaovat vysokolegované i nelegované povlakované oceli. Tandemové svaování - dvoudrát tavený v jedné tavné lázni Tento moderní zpsob mechanizovaného svaování využívá dv drátové elektrody, které jsou umístné v jedné plynové hubici obr Drátové elektrody jsou vzájemn izolované a jsou napájené dvma ízenými zdroji ízenými jedním ídícím systémem. Svauje se impulsním proudem a jedna elektroda má asov posunutý poátek nárstu proudu v pulsu. Odtavování kapky na jedné elektrod tedy probíhá v dob kdy na druhé elektrod je svaovací proud na základní úrovni. Na pední elektrod se obvykle nastavuje vyšší výkon, kterým je zajištno dokonalé natavení studeného základního materiálu a provaení koene. Pídavný materiál z druhé elektrody láze vyplní a svaovací oblouk prodlouží dobu krystalizace tavné lázn.