Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky Projekt MOST-TECH. Příprava výukových textů

Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky Projekt MOST-TECH Příprava výukových textů Technologie propojení součástek v systému pájení a svařování 2011 Ing. Kristýna Friedrischková

Osnova: 1 ÚVOD... 3 2 OBECNÝ ÚVOD DO PROBLEMATIKY... 3 3 PÁJENÍ... 5 3.1 Spotřební materiál... 5 3.1.1 Pájka... 5 Pájka SnPb... 5 Bezolovnaté Pájky... 6 Spojovací materiál a volba pájecí slitiny... 6 3.1.2 Tavidlo... 7 3.2 Trafopájka... 8 3.2.1 Princip... 8 3.2.2 Vytvoření pájecího očka... 9 3.2.3 Postup při pájení trafopájkou... 9 3.3 Mikropájka... 10 3.3.1 Postup při pájení mikropájkou... 10 3.3.2 Možné příčiny vzniku neakceptovatelných spojů... 12 3.4 Pájecí pracoviště... 12 3.4.1 Tlakový dávkovač... 13 3.4.2 Manipulátor... 13 3.4.3 Reflow pec... 14 3.4.4 Postup při práci na pájecím stanovišti... 14 4 SVAŘOVÁNÍ... 15 4.1 Základní pojmy... 15 4.1.1 Výhody a nevýhody svarků... 16 4.2 Bodové svařování... 18 5 LITERATURA... 19

1 ÚVOD Obsahem tohoto materiálu je seznámit studenty s technologií pájení a svařování, které se nacházejí v laboratořích Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava. Obě tyto technologie studenti využijí při absolvování seminářů Sluneční poskakovač a Vodíkový jezdec. Kde si studenti pod odborným dohledem samí postaví malá vozítko na solární či vodíkový pohon. Problematiku pájení uplatní při realizaci řídících jednotek uvedených vozítek a problematiku bodového svařování uplatní při realizaci nosné konstrukce vozítek. 2 OBECNÝ ÚVOD DO PROBLEMATIKY V laboratořích VŠB TUO se studenti seznamují s technikou pájení pomocí mikropájky a trafo pájky. Z technologického procesu spojování dvou materiálů pak jde především o bodové svařování. Pájení je obecný název technologie, při které jsou kovy spojovány - pájeny pomocí pájky. V případech, které nás zajímají nejvíc, tzn. pájení součástek či různých materiálů převážně z barevných kovů a jejich slitin běžně dostupnými páječkami (pájkami), hovoříme o tzv. měkkém pájení. Existuje i pájení tvrdé, rozlišujícím činitelem je teplota. Hranice není úplně přesně definována, pro hrubou orientaci můžeme říci, že při teplotách do cca 330 C hovoříme o pájení měkkém, při teplotách nad cca 500 C o pájení tvrdém. Princip měkkého pájení spočívá ve spojování - pájení kovů pomocí pájky, která má bod tavení nižší, než bod tavení spojovaných - pájených kovů. V našem zájmovém případě měkkého pájení je pájkou slitina cínu a dalších vhodných kovů, u tvrdého pájení jde obvykle o slitinu mědi, hliníku a stříbra. Aby se kovy mohly spojit, vyžaduje většina svařovacích metod vytvoření vysoké lokální teploty. Typ zdroje ohřevu označuje často svařovací metodu, např. svařování plamenem, obloukové svařování. Jedním z hlavních problémů při svařování je, že kovy reagují s atmosférou rychleji, když stoupá jejich teplota. Metoda, jak chránit horký kov před atakem atmosféry, je druhým nejdůležitějším rozlišujícím znakem. Technika sahá od svařování pod tavidlem, které vytváří ochrannou strusku, až po svařování v ochranné atmosféře. Nejstarším způsobem tepelné spojovací techniky je pájení zlata, stříbra a mědi, které bylo známo již kolem r. 3000 př. N. l. Spojování kujného železa svařováním v ohni se používalo od r. 1000 př. N. l. Další vývojový stupeň ve svařování ale dal na sebe dlouho čekat. Bylo to až za dlouhou dobu svařování pomocí plamenem (dříve nazýváno autogenní svařování), jehož technický rozvoj nastal kolem roku 1900. Začátkem dvacátých let získává na významu elektrické ruční obloukové svařování a odporové svařování. Další způsoby svařování se dostávají do technické praxe relativně rychle a to v pořadí: Svařování pod tavidlem a metodou WIG (1935), MIG (1942), třecí (1949), ultrazvukové (1950), plazmové a elektronovým paprskem (1956), difuzní (1960), laserové (1965). [2] [1]

Některé metody byly vyvinuty pro velmi konkrétní aplikace, zatímco jiné jsou flexibilní a pokrývají široký sortiment svářečských prací. Ačkoliv se svařování užívá zásadně pro spojování stejných i nestejných kovových částí, užívá se stále více k opravám a renovacím opotřebovaných nebo poškozených součástek. Roste také počet aplikací pro navařování nových součástek, jejichž výsledkem je povrch odolný proti korozi, otěru, nárazu a opotřebení. V těchto případech se pomocí svařování ukládá vrstva vhodného materiálu na levnější nebo houževnatější základní kov. Metoda svařování obloukem, poprvé zavedená koncem 19. století, však zůstává nejvýznamnější a nejvíce používanou technikou. Jak název napovídá, zdrojem tepla je elektrický oblouk vytvořený nejčastěji mezi svařovaným dílem a elektrodou nebo svařovacím drátem. Elektrická energie přeměněná na teplo vytváří oblouk o teplotě až 7 000 C (10 000 F), čímž se kovy roztaví a spojí. Zařízení se mohou lišit co do velikosti a komplexnosti, ale hlavní rozdíl spočívá v použití typu svařovacího materiálu. Do obloukového svařování patří ruční svařování elektrodami, svařování v ochranných plynech, TIG a svařování pod tavidlem. Svařování se s výhodou uplatňuje ve strojírenské výrobě, u silničních a železničních vozidel, při stavbě lodí, v ocelových konstrukcích (např. jeřáby, mosty, dálkovody), u tlakových nádob pro chemii a energetiku, v elektrotechnice, při výrobě zařízení a strojů pro průmysl potravinářský aj. [3] [1] [3]

3 PÁJENÍ 3.1 Spotřební materiál 3.1.1 Pájka Pájka SnPb V elektrotechnice se používá nejčastěji pájka skládající se z podílu 60-63 hmotnostních % cínu Sn a 40-37 hmotnostních % olova Pb díky svým specifickým vlastnostem: teplota tavení slitiny 183-189 C vyhovuje z hlediska návrhu (používané součástky a substráty), technologického procesu i běžných pracovních teplot elektronických zařízení cín vykazuje velmi dobré smáčecí charakteristiky, oxidy cínu lze odstranit relativně málo aktivovanými tavidly pájecí slitina nevytváří křehké intermetalické fáze příznivá cena Obr. 1: Fázový diagram SnPb SnPb pájka s různým podílem složek se dodává ve formě trubiček, drátů, kuliček, tyčí, fólií. Trubičkové pájky se používají pro ruční pájení. Zpravidla mají několik jader, která jsou vyplněna tavidlem. Pro vlastní pájecí proces je rozhodující: typ slitiny, typ tavidla, množství tavidla v trubičkové pájce, průměr trubičkové pájky, způsob čištění tavidlových zbytků po pájení.

Kuličky pájky se používají do pájecích past i pro samostatné aplikace (reballing u BGA oprav aj). Rozhodujícím parametrem kromě typu slitiny, rozptylu hodnot požadovaného průměru kuliček je i množství oxidů. Pro strojní pájení se užívá měkká pájka v tyčích zejména Sn63Pb37 (eutektická) ev. Sn60Pb40, používají se i pájky s příměsí fosforu (P), india (In). Předností vakuově přetavovaných pájek je zejména nižší viskozita, zlepšení smáčecí schopnosti, jasnější spoje. Fólie pájky (často plněné tavidlem) definovaných tloušťek se používají pro speciální aplikace. V mnohých případech se na jejich přednosti i aplikace zapomíná. Bezolovnaté Pájky Snaha o náhradu pájecí slitiny Sn63Pb37 je nejen z důvodu toxicity, ale i pevnosti pájeného spoje. Bezolovnaté pájky mají větší podíl cínu ve slitině a potřebují vyšší teplotu pájení, mají větší tendenci k oxidaci i teoreticky lepší smáčecí charakteristiky. Odpovídající smáčecí charakteristiky se ale uplatní pouze v dusíkové atmosféře. Bezolovnaté slitiny musí vyhovovat těmto požadavkům: kompatibilita s používanými zařízeními i postupy (vlnové pájení, HAL, vhodnost pro ruční pájeni ve formě trubičkového drátu i použitelnost pro pájecí pastu zejména noclean aplikace), ekvivalentní a lepší materiálové charakteristiky než stávající slitiny, teplota tavení >185 C, minimální rozsah plastického stavu, optimálně 4-15 C. Bezolovnaté pájky (lead free solder LSF) mají výrazně odlišné zpracovatelské charakteristiky ve srovnání se slitinami obsahujícími olovo. Při implementaci bezolovnatých pájek do výrobního procesu se řeší zpravidla tyto 3 oblasti: volba typu slitiny a odpovídajícího procesu, eliminace halogenovaných retardantů ze základních organických substrátů, teplotní odolnost ZM, volba součástek, používaných plastů, povrchových úprav i chemie, jejich slučitelnost i vhodnost pro vyšší teploty. Příměsi In, Zn, Bi, Sb v bezolovnatých pájkách vykazují špatné smáčecí charakteristiky. Smáčecí úhly pro bezolovnaté pájecí slitiny na Cu substrátu jsou ve srovnání s Sn63Pb37 jsou o poznání vyšší Nové slitiny dosahují srovnatelných smáčecích a fyzikálních charakteristik. Některé vykazují i lepší mechanické vlastnosti a charakteristiky tečení. Teploty tavení se zpravidla pohybují kolem 215-220 C. Otázkou zůstává cena i ekonomie provozu těchto slitin. Spojovací materiál a volba pájecí slitiny Výběr slitiny pájky závisí na: [4] [3]

druzích spojovaných materiálů i jejich povrchové úpravě, mechanických vlastnostech, požadované teplotě slitiny (solidus/liquidus), technice zpracování, množství příměsí. V Tab. 1. jsou uvedeny kompatibilní i nekompatibilní pájky pro spojování různých kovů. U pájek plněných tavidlem je třeba volit odpovídající typ tavidla, jeho aktivitu i hmotnostní podíl v pájce. Spojovaný materiál Kompatibilní pájka Nekompatibilní pájka Au, Ag, Pd, Pt In,InPb,InPbAg,AuSn všeobecně slitiny s Sn Cu a slitiny Cu SnPb,SnPbAg,SnPbBi všeobecně slitiny s In Ni nejméně 50% Sn, SnPbAg není Sn a slitiny SnPb všeobecně,snbi slitiny s In Nerez ocel nejméně 50% Sn ne Pb pro potraviny Tab. 1: Kompatibilita materiálů při pájení Trubičkové pájky s Ag, Cu a jejich přednosti Pro pájení povrchové montovaných prvků se používají pájky s obsahem Ag. Pro některé aplikace je výhodné použití pájecího drátu a externího tavidla. Pájka s příměsí Ag vykazuje větší pevnost v pájených spojích, brání rozpouštění terminálů obsahujících stříbro a má i menší povrchové napětí než slitina Sn63Pb37. Pro pájení měděných lanek se preferuje pájka s obsahem Cu. 3.1.2 Tavidlo Tavidlo urychluje smáčecí proces a tak napomáhá k vytvoření spolehlivého pájeného spoje. Má následující funkce: odstraňuje nečistoty a reakční produkty ze spojovaných povrchů a umožní tak pájce, aby se dobře roztekla - tj. fyzikální funkce, zlepšuje přenos tepla - tj. fyzikální funkce, odstraňuje oxidy ze spojovaných povrchů a brání jejich reoxidaci - tj. chemická funkce. Jedná se převážně o kapalnou, plynnou nebo pevnou látku, která při ohřátí zrychluje nebo podporuje smáčení pájených materiálů pájkou. Tavidla pomáhají za působení tepla odstranit z povrchu pájeného materiálu oxidy, nečistoty a chrání jej i proti oxidaci během procesu pájení. Reakce tavidla s oxidy zapříčiní zvýšení povrchového napětí a tím zlepšeni smáčivosti. Přísady, pomocí nichž je dosaženo dobrých pájecích výsledků se nazývají [4]

aktivátory. Nejstarší typ tavidla je kalafuna - tj. přírodní pryskyřice, která se skládá zejména z organických kyselin. Tavidlo volíme zejména s ohledem na: pájitelnost součástek a DPS, způsob nanášení, vlastnosti pájecího zařízení i technologii pájení, snadnou odstranitelnost zbytků po pájení, pokud budeme čistit, nekorozivní zbytky se stabilním a vysokým SIR i ve vlhkosti po klimatických zkouškách (nebudeme-li čistit), minimální zbytky po pájení pro splnění náročných vzhledových kritérií, testováni / znečištění testovacích jehel/. Základním požadavkem je při výběru tavidla zajistit spolehlivý pájecí proces s reprodukovatelnou kvalitou pájených spojů a s minimálním zbytkovým obsahem nečistot po pájení, které mohou způsobit v klimaticky náročnějších prostředích zhoršeni izolačních vlastností DPS příp. i korozi vývodů součástek a přerušeni vodivých obrazců na DPS. 3.2 Trafopájka Trafo pájka umožňuje ve spojovací technice spojovat dva materiály pomocí páječky. 3.2.1 Princip Trafopájka obsahuje několik set závitů primárního vinutí, aby bylo vytvořeno optimální magnetické pole. Sekundární vinutí, obsahuje pár závitů z obdélníkového vodiče, které jsou vyvedeny ven z těla trafopájky na železné tělo pájky, na které se upevňuje pájecí očko. Díky tomu, že sekundární vinutí obsahuje pár závitů, nevzniká nebezpečné napětí a trafopájkou prochází velký proud. Pokud mezi vyvedené železné tělo trafopájky je upevněno tenké (poměrně) pájecí očko, prochází jim zkratový proud, který očko zahřívá. [4] [4] Obr. 2: Trafopájka

3.2.2 Vytvoření pájecího očka Vytvoření pájecího očka a jeho následné upevnění je velmi jednoduché. Pájecí očko je možno koupit ve specializovaných obchodech s elektrotechnickými potřebami. Obr. 3: Pájecí očko Takto zakoupené očko, je třeba ohnout pomocí kulatých tvarovacích kleští dle směru utahování šroubků na čelistech trafopájky. Není-li k dispozici kupované očko, je možné si je snadno vyrobit například ze svařovacího drátu nebo z tlustšího propojovacího drátu. Obr. 4: Upevnění pájecího hrotu na trafopájku 3.2.3 Postup při pájení trafopájkou Obecně platí, že zapneme trafopájku, jakmile je hrot dostatečně teplý (během několika sekund) nabereme spičkou očka potřebné množství cínu, které aplikujeme na dané místo. Trafopájka musí být stále v sepnutém stavu. Například při pocínování drátu, drát nejprve zatočíme, aby nedocházelo k uvolnění drátků, nabereme potřebné množství cínu, přiložíme k místu, které chceme pocínovat (pájka je stále zapnutá) a čekáme až se dané místo prohřeje na danou teplotu k protavení cínu části drátku. Tento proces opakujeme do té doby, než je drátek celý pocínovaný a cín je lesklý a hladký, viz. obr. 5.

3.3 Mikropájka Obr. 5: Postup při pocínovaní drátu Mikropájka pracuje na obdobném principu jako trafopájka s tím rozdílem, že teplo je vyvedeno na pevný hrot mikropájky. 3.3.1 Postup při pájení mikropájkou Obr. 6: Mikropájka Dle použité páječky, nastavte teplotu, obvykle 300 C. Počkejte, než indikace na pájce pohasne, nemá-li mikropájka led diodu, která signalizuje stav dosažené teploty, použijte kousek páječky, jakmile se začne na pájce tavit a rozlévat je pájecí hrot dostatečně nahřát. Oproti trafopájce nenanášíme na hrot cín, ale přiložíme hrot pájky na požadované místo a jemně vtlačujeme páječku do místa styku hrotu s objektem, který chceme zapájet. Pájka nesmí být ani hodně ani málo nahřátá, po odejmutí hrotu páječky by místo spoje mělo být lesklé a hladké.

Obr. 7: Postup při pájení klasických součástek Obr. 8: Akceptovatelné stavy spoje Obr. 9: Neakceptovatelné stavy spoje Obr. 10: Neakceptovatelné stavy zakončení spoje Při pájení SMD součástek postupujeme následovně: Nejprve naneste pájku na jednu pájecí plošku, [7]

Vezměte do pinzety SMD součástku a přiložte na požadované místo, Nahřejte pájku a jemně vtlačte pinzetou SMD součástku na pájecí plošku, Po zatuhnutí, přiložte hrot mikropájky na druhou stranu SMD součástky a vtlačte trochu cínu do místa styku páječky a SMD součástky, Po odejmutí páječky by měla být pájka lesklá a hladká. Obr. 11: Akceptovatelné pájení Obr. 12: Neakceptovatelné pájení [7] 3.3.2 Možné příčiny vzniku neakceptovatelných spojů Mezi hlavní příčiny vzniku neakceptovatelných spojů při pájení patří nedostatečné nahřáti pájky, nedostatečné prohřátí cínu či pájecího místa. Všechny tyto problémy lze odstranit opětovným prohřátím místa či přidáním pájky. 3.4 Pájecí pracoviště Při osazování většího počtu SMD součástek na plošný spoj se používá pájecích pracovišť, které rozdělujeme na dvě základní podle postupu osazování a to: ruční pájecí stanici, automatickou pájecí stanici. V laboratořích VŠB TUO se používá ruční pájecí pracoviště. Toto pájecí stanoviště je opatřeno manipulátorem, tlakovým dávkovačem a pecí.

3.4.1 Tlakový dávkovač Dávkovač je založen na principu kompresoru. Přes hadici je vzduch přiváděn do zásobníku s pájkou ve formě pasty (obsahuje v sobě lepidlo, tavidlo a vodivou směs) a pístem. Zásobník má tvar injekční stříkačky a má i podobnou funkci. Dávkování se může spouštět nohou, nebo tlačítkem na zásobníku. Je zde také možnost nastavit délku dávkovacího cyklu. Po stisku pedálu elektromagnetický ventil pustí tlak vzduchu na píst do zásobníku a je vytlačena pasta, kterou umístíme na PAD (pájecí ploška). Obr. 13: Tlakový dávkovač [6] 3.4.2 Manipulátor Manipulátor (obr. 14) je výborný pomocník pro osazování DPS pro SMT montáž SMD součástkami. Manipulátor má pohyblivé rameno ve všech třech osách, díky tomu je výrazně usnadněno osazování součástkami. Vakuová pinzeta je umístěná na konci ramena a potřebný podtlak pro uchopení SMD součástek je vytvářen vývěvou. Obr. 14: Manipulátor [6]

3.4.3 Reflow pec Jedná se o horkovzdušnou pec s možností programovatelného programu. Obr. 15: Reflow pec 3.4.4 Postup při práci na pájecím stanovišti Při použití pájecího stanoviště je nutno dodržet následující postup. Upevnit DPS do uchopných části na manipulátoru. Nanést část tavidla na DPS pomocí tlakového dávkovače (pracujete-li rychle a SMD součástek není příliš mnoho, můžete nanést pastu na celou DPS, pracujete-li pomalu doporučuji nanést pastu jen na část, po zaschnutí pasty totiž SMD součástky nepřilnout a bude nutné pastu odstranit či odpájet součástky po zatavení v peci). Osadit SMD součástky od nejmenších (odpory, diody, cívky, kondenzátory, tranzistory a jiné, je li na DPS umístěn integrovaný obvod, doporučuji začít nejprve jím). Následuje vložení DPS do reflow pece.

4 SVAŘOVÁNÍ 4.1 Základní pojmy Svařování je proces zhotovování nerozebíratelných spojů dosažením meziatomových vazeb mezi spojovanými díly při jejich ohřevu nebo plastické deformaci, případně při společném působení ohřevu a plastické deformace. V zásadě se proto jedná o následující dva způsoby svařování: 1) Svařování tavné vykonávané místním ztavením spojovaných částí bez použití tlaku. 2) Svařování s použitím tlaku při něm je k dokonalému svaření dílů tlak nevyhnutelný. Svarový spoj je nerozebíratelné spojení zhotovené svařováním (viz obr. 16) Obr. 16: Schéma svarového spoje provedeného tavným svařováním Svar je část svarového spoje, vytvořená v důsledku krystalizace roztaveného kovu (v případě tavného svařování) nebo plastické deformace (svařování s použitím tlaku). Teplem ovlivněná oblast (TOO) je část základního materiálu, která nebyla roztavená, ale její struktura a vlastnosti se změnily v důsledku ohřevu při tavném svařování. Při svařování dojde ke spojení dvou nebo více základních materiálů ve svarovém spoji. Přitom se k vytvoření svarového spoje buď použije či nepoužije přídavný materiál (např. elektroda, holý drát), který umožní nebo usnadní vytvoření svarového spoje. Přídavný materiál je při přechodu do svarové lázně taven, mísí se s roztaveným základním materiálem a po ztuhnutí vytváří svarový kov. Pájení je srovnatelné se svařováním, avšak přídavné materiály pro pájení pájky mají nižší teplotu tavení než-li má spojovaný základní materiál. Energie pro vytvoření svarového spoje se přivádí pomocí topných těles (např. odporové topné články), kapaliny (např. tavenina při hoření aluminotermické směsi), plynu (kyslíkacetylén), záření (laserový nebo elektronový paprsek), tření (pohyb svařovaných součástí) nebo výbojem v plynu (elektrický oblouk). Pro svařování se někdy používají jako základní

materiály kromě kovů také jiné látky, např. keramické materiály či kombinace různých materiálů. Svařování se principiálně uplatňuje ve dvou oblastech. První oblast je výroba strojních dílů (svarků) a svařovaných konstrukcí, kdy jsou navzájem připojované části tvořeny buď polotovary hutní výroby (plechy, tyče, trubky aj.) nebo v kombinaci s výrobky a odlitky. Druhou oblastí využití svařování je opravárenství. Pod pojmem svařování je nutno rozumět nejen svařování ve smyslu spojení dvou a více dílů do jednoho nerozebíratelného celku, ale i navařování vrstvy materiálu na povrch základního materiálu k doplnění resp. zvětšení opotřebovaného objemu materiálu nebo k získání povrchové vrstvy o předem definovaných vlastnostech, jako je např. ochrana proti korozi a otěru. 4.1.1 Výhody a nevýhody svarků Svarky místo odlitků Výhody: Vyšší pevnost konstrukce, menší citlivost proti nárazům, úspora hmotnosti až o 50%, úspora pracnosti 20 50%. Větší volnost při návrhu tvaru, menší přídavek na opracování (svarek 8-12%, odlitek až 20%) Nevýhody: Vyšší tepelná pnutí, menší tlumící účinek, v případě malých dílů (sériově vyráběných) je dražší výroba. Svarky místo výkovků Výhody: Větší volnost při návrhu tvaru, úspora hmotnosti Nevýhody: V případě tvarově jednoduchých malých dílů (sériově vyráběných) je dražší výroba. Praxe potvrzuje, že při svařování jsou nízké výrobní náklady zejména při kusové a malosériové výrobě a nebo tam, kde je možno výrobní proces mechanizovat a automatizovat. Výhody a nevýhody uvedené u odlitků a výkovků platí pouze obecně, neboť pro konkrétní výrobek je ještě nutno uvažovat další vlivy. Zvolí-li se svařovaná konstrukce, musí být pro svařování přizpůsoben materiál a tvar konstrukce, aby bylo zaručeno optimální využití technických a ekonomických výhod svařování. Při návrhu svarku nebo svařované konstrukce je proto nutná spolupráce konstruktéra s technologem, jejíž výsledkem je, že svařovaná konstrukce odpovídá jistým zásadám technologičnosti. Znamená to, že je možno svařovanou konstrukci vyrobit a to při dodržení požadavků nejen na její funkci, ale i na bezpečnost jejího provozu a na hospodárnost výroby. [3]

Výhody svařování 1. Zjednodušení tvaru konstrukcí, snížení jejich hmotnosti. 2. Zvýšení tuhosti a pevnosti konstrukcí. 3. Možnost uplatnění optimální materiálů v konstrukci. 4. Zlepšení povrchových vlastností konstrukcí (např. navaření korozivzdorných vrstev). 5. Jednoduchá možnost oprav konstrukcí. 6. Relativně snadná mechanizace a automatizace procesu svařování. 7. Zvyšování produktivity práce a snižování výrobních nákladů. 8. Velká operativnost při zavádění technologie svařování a při přípravě svařovacího stanoviště. Nevýhody svařování 1. Svařování je zákonitě provázeno tepelně deformačním procesem, který je výsledkem místního ohřevu základního materiálu. V místě svaru dojde při svařování k prudkému nárůstu teploty až nad teplotu tavení základního materiálu. Směrem od osy svaru teplota exponenciálně klesá a mění se navíc po délce svarové housenky s postupem svařování. Výsledkem procesu svařování je proto místně a časově nerovnoměrný ohřev základního materiálu. 2. Ve svařované konstrukcí vznikají následkem nerovnoměrného ohřevu a tuhosti konstrukce vnitřní pnutí a deformace. Jejich velikost závisí na typu a materiálu konstrukce a na použitém způsobu a technologii svařování 3. Následkem tepelně deformačního procesu dochází ve svarovém spoji ke změnám struktury a tím i ke změnám mechanických, fyzikálních a chemických vlastností ve svarovém spoji. 4. Svar může být místem výskytu vnitřních vad (např. trhliny), která mohou v závislosti na provozních podmínkách, na charakteru a velikosti vad nepříznivě ovlivnit bezpečnost a životnost provozu svařené konstrukce 5. Při výpočtu svařované konstrukce je nutno podle normy ČSN 05 0120 Výpočet svarových spojů uvažovat s tzv. Převodním součinitelem svarového spoje α. Ten má hodnotu např. 0,65 pro boční namáhání koutového svaru ručně zavařeného obalenou elektrodou. Ve výjimečných, normou přesně definovaných případech, může α dosáhnout hodnotu až 1,0. V praxi to znamená, že přípustné dovolené namáhání svařené konstrukce je nižší, než použitého základního materiál, neboť platí vztah: kde: - Dovolené napětí ve svarovém spoji [MPa] - Mez kluzu základního materiálu [MPa] - Převodní součinitel svarového spoje N - Součinitel bezpečnosti (volí se 1,5 u svarů staticky namáhaných, 2,0 až 3,0 u svarů dynamicky namáhaných), [3]

4.2 Bodové svařování Nejznámější druh odporového svařování. Spoj je tvořen jedním nebo několika bodovými svary dvou přes sebe přesahujících plechů. Pro svařování se používají zvláštní kontaktní špičky. Bodové svařování je průběžný proces využívající otáčejících se elektrod na překrývajících se plochách. Bodové svařování se používá na výrobu přeplátovaných spojů dílců z tenkého plechu, tloušťky běžně do cca 2,5 3 mm, i když bodově svařovat lze i tloušťky větší. Ze všech metod odporového svařování se pravděpodobně používá v nejširší míře. Pouze světový automobilový průmysl vyrobí každodenně kolem dvou miliard bodových svarů. Do dnešních dnů je to nejpoužívanější spojovací technologie v automobilové výrobě. Kromě výroby automobilů a jiných dopravních prostředků (vagóny, letecká výroba) se bodové svařování používá v mnoha jiných oblastech, např. při výrobě domácích spotřebičů. [5] Obr. 17: Ukázka bodového svařování dvou ocelových strun Obr. 18: Ukázka bodového svařování motoru a ocelové struny

5 LITERATURA [1.] BAHR. Kovovýroba a svářečská škola. Metody svařování, technologie svařování 2004 [17.7.2011]. Dostupné z < http://bahr.kahstudio.cz/technologie.php > [2.] MICHAL NOVÁČEK. Stránky věnované RC autům, scale a expedicím. 2.3.2010 [8.7.2011]. Dostupné z < http://rc.305.cz/view.php?nazevclanku=neco-o-pajeni-cast-1-par-pojmuna-uvod&cisloclanku=2010030001> [3.] R.KOVAŘÍK; F. ČERNÝ. Technologie svařování. Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní, Katedra materiálu a strojírenské metalurgie. 2000 [18.7.2011]. Dostupné z < http://www.kmm.zcu.cz/benesova/skriptasvarovani.doc > [4.] ING. JIŘÍ STARÝ. Výukový materiál Plošné spoje a povrchová montáž. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, garant předmětu: Ing. Petr Bača, Ph.D. [8.7.2011]. Dostupné z < http://files.gamepub.sk/et1/plosne_spoje_a_povrchova_montaz.pdf > [5.] Schinkmann s.r.o. Specialista na bodové svařování. 2008 [8.7.2011]. Dostupné z < http://www.schinkmann.cz/bodove-svarovani?popup=0 > [6.] LUKÁŠ ŠPTĚPÁN. Pájení. Štěpovy osobní stránky. 3.5.2007 [11.8.2011] Dostupné z < http://stepa.wz.cz/index.php?page=pajeni > [7.] PETR CHLEBIŠ. Technologie spojování součástek, materiály do cvičení předmětu Základy konstrukčních technologií. Vysoká škola báňská technická univerzita Ostrava. 2011 [18.7.2011].