Jak probíhá proces svařování?
Svařování je metoda vytváření trvalých spojů. K tomu se používají různé technologie svařování, ale téměř všechny jsou založeny na stejném principu. Vlivem vnějšího zdroje energie – tepla, tlaku nebo kombinace obojího – se mezi materiály na meziatomové úrovni vytvářejí pevné vazby.
Technologie svařování se liší způsobem působení na materiály, typem jejich ochrany před kyslíkem, řízením procesu, materiály atd. Každý typ se používá k řešení určitých problémů v průmyslu, stavebnictví a každodenním životě. S pomocí našeho článku budete schopni pochopit způsoby upevnění materiálů a jejich nuance.
Principy technologie svařování
Technologie svařování je založena na použití kriticky vysokých teplot. Pomocí obloukového svařování je možné vytvořit nerozlučné spojení mezi kovovými prvky a pevnost švu není nižší než pevnost hlavního materiálu výrobku.
Díky kohezi na molekulární úrovni tak vzniká souvislá struktura.
Elektrické svařování je považováno za nejspolehlivější způsob spojování obrobků. Tato technologie svařování předpokládá, že pod vlivem vysoké teploty tvoří díly jeden celek.
Principem činnosti většiny moderních svařovacích strojů je použití elektrického oblouku, který ohřívá malou plochu kovu na bod tání.
Pro získání elektrického oblouku je nutné zajistit interakci kovu výrobku a elektrody vodivé s kovovým jádrem a ochrannou kompozicí a musí mít různé náboje.
V místě, kam směřuje oblouk, se kov obrobku začne tavit. Elektroda se přitom roztaví, její částice spadnou do zóny, kterou řemeslníci nazývají svarová lázeň.
doporučené články
- Ložisková ocel: třídy a vlastnosti
- Výroba nerezových nádrží: jak zvolit optimální parametry produktu
- Označení svarů: jak správně číst výkres
Současně dochází k destrukci ochranného povlaku elektrody, což vede k uvolňování plynů, které chrání svarovou lázeň před kontaktem se vzduchem. Roztavená struska pokrývá horký kov, což mu umožňuje udržovat požadovanou teplotu. Pamatujte, že bez strusky na povrchu lázně je nemožné dodržet technologii svařování.
K vytvoření švu dochází paralelně s pohybem lázně, když svářeč pohybuje elektrodou. Je však nutné, aby se spotřební materiál pohyboval správnou rychlostí a svíral určitý úhel vzhledem k povrchu výrobku. Tyto parametry, stejně jako proudové charakteristiky, se volí podle typu konkrétního připojení.
Svařování lze provádět stejnosměrným nebo střídavým proudem. V prvním případě se volí střídače a ve druhém je potřeba transformátor, což je obtížnější. Faktem je, že střídavý proud způsobuje obloukové rázy a samotné zařízení je velké a těžké.
Je třeba vzít v úvahu, že oblouk a transformátor vytvářejí hlasitý hluk a samotná jednotka přetěžuje síť a způsobuje napěťové rázy. Ten může být nebezpečný pro domácí spotřebiče.
Většina měničů je napájena ze sítě 220 V, jsou podstatně menší než transformátory a jejich hmotnost se pohybuje v rozmezí 3–8 kg. Taková zařízení pracují tišeji a prakticky nejsou schopna měnit síťové napětí. Oblouk vytvořený stejnosměrným proudem „neskáče“, což usnadňuje svařování. S přihlédnutím ke všem těmto výhodám odborníci doporučují zvládnout svařovací technologie pomocí invertorových zařízení.
Metody svařování
Metod svařování je mnoho. Je důležité, aby je mistr znal a měl představu o různých typech svarových spojů, aby nedošlo k chybám při výběru zařízení, spotřebního materiálu a režimů. To znamená vytváření vysoce kvalitních, krásných a spolehlivých spojení. Každá metoda má své klady a zápory, stejně jako jemnosti aplikace.
Existují technologie svařování, které jsou založeny na teple, tlaku nebo dvou přístupech najednou. Proto jsou všechny známé typy svařování rozděleny do dvou skupin: tavné a tlakové.
Svařování zahrnuje vytváření vazeb mezi atomy kovových výrobků za účelem vytvoření pevných, trvalých spojení. Proto v první fázi práce musí mistr umístit obrobky v minimální vzdálenosti od sebe.
To však pro vzájemné pronikání atomů nestačí, protože budoucí produkt má běžnou teplotu. Proces upevňování dílů je ztížen tvrdostí kovu a nedostatkem plného kontaktu mezi povrchy, a to i při nejlepším zpracování.
Kromě toho na materiálu zůstávají nečistoty, oxidy a mastné filmy, které narušují vytvoření spolehlivého spojení.
Silný tlak nebo natavení hran obrobků umožňuje zajistit silný fyzický kontakt. Jakýkoli z přístupů vám umožňuje zbavit se mezery mezi částmi, v důsledku čehož tvoří jeden celek.
Při práci lze použít odtavné i nekonzumovatelné elektrody – při výběru konkrétního typu vycházejí ze stručného popisu hlavních druhů svařování. Je důležité pochopit, že jakákoli technologie svařování vyžaduje použití speciálního vybavení.
Klasifikace svařovacích technologií
Tepelné svařování
Níže uvedené technologie svařování jsou spojeny s tvorbou svarové lázně, která se skládá z tekutých kovových částí a elektrody nebo přídavného materiálu.
Obloukové svařování
Kov se taví vlivem tepla vznikajícího při hoření oblouku mezi elektrodou a obrobkem. Pro zapálení oblouku se elektroda dotkne povrchu výrobku, poté se odstraní o 2–5 mm.
V tomto případě platí pravidlo: čím kratší je délka oblouku, tím vyšší teplotu má.
Svařování plynem
U této technologie svařování trvá ohřev a chlazení materiálu déle než u prvního způsobu. Plynová metoda je proto vhodná pro zpracování tenkostěnné oceli, neželezných kovů a navařovacích operací. Svařování lze navíc provádět i v místech, kde není připojení k elektrické síti.
Svařování paprskem
Kov se taví laserovým paprskem nebo proudem elektronů generovaným elektronovým dělem. Tyto způsoby jsou nejrozšířenější v oblasti elektronické výroby, protože se výborně hodí pro spojování a upevňování nejmenších dílů. Laser umožňuje vytvářet vysoce přesné spoje.
Při svařování paprskem je eliminováno zahřívání oblastí přiléhajících ke švu, takže se nemusíte obávat deformace ani tenkého materiálu.
Svařování termitem
Metoda je založena na použití termitu, tedy prášku obsahujícího oxidy hliníku, hořčíku a železa. Jeho spalování vede k uvolňování tepla – jeho působením se taví okraje spojovaných částí.
Samotný termit se také taví a mísí se základním materiálem a vytváří během procesu krystalizace spolehlivý šev.
Elektrostruskové svařování
Tato technologie svařování umožňuje spojovat ocelové obrobky o tloušťce od 5 cm do 3 m. Díly jsou umístěny svisle a mezera mezi nimi je oboustranně uzavřena pohyblivými měděnými šoupátky s vodním chlazením. Vrstva tavidla se nalije na podnos, po kterém se pod ním zapálí oblouk.
Termomechanické svařování
Následující přístupy jsou považovány za kombinované a umožňují vám upevnit malé díly, když jiné metody nemohou zajistit spolehlivé spojení.
Kovářské svařování
Tato metoda byla používána člověkem od starověku, kdy ještě neexistovaly moderní typy svařovacích technologií. Princip fungování je tento: díly se zahřejí v kovárně, položí se na sebe a pak se spojí úderem kladiva.
Dnes existuje mechanizovaná verze kovářského svařování – lisování. Liší se tím, že horké obrobky jsou stlačovány lisem.
Tento přístup má nízkou produktivitu a spolehlivost spojů a také umožňuje zpracovávat pouze kovy s vysokou tažností, takže se používá zřídka.
kontaktní svařování
Zahřívání kovu je zajištěno proudem, který prochází oblastí kontaktu obrobků. Poté jsou horké části stlačeny nebo rozrušeny.
Tato metoda se obvykle vyskytuje v podnicích ve strojírenském průmyslu, protože ji lze snadno automatizovat: zařízení je součástí robotických komplexů.
Difúzní svařování
Taková technologie svařování vyžaduje vzájemnou penetraci, to znamená difúzi atomů kovu v důsledku hustého stlačení obrobků. Díky ohřevu je možné zvýšit rychlost výměny částic. Práce se provádějí ve vakuové komoře nebo pod ochranou inertního plynu, s minimální stlačovací silou 20 MPa.
Vnější vrstvy materiálu se přivedou na teplotu blízkou bodu tání přivedením elektrického proudu na ně. Pro dosažení co největší spolehlivosti švů jsou obrobky na chvíli fixovány ve zvolené poloze, přičemž je zachována dodávka elektřiny.
Mechanické svařování
Tyto metody zahrnují tavení kovu teplem z energie tření, výbuchu, tlaku a ultrazvuku.
Třecí svařování
Tato metoda je považována za jednu z nejslibnějších. V souladu s tím je jedna část pevná, poté se druhá otočí a přitlačí ji k první.
Svařování za studena
Díly jsou stlačovány razníky silou 1–3 GPa a pro bodové svařování se používají tyče, přičemž švové svařování není možné bez válečků. Existují dvě možnosti provedení práce: jednoduché stlačení nebo posunutí prvků po stlačení.
Kvalitu spoje ovlivňuje především příprava spoje, dále míra stlačení a charakter dopadu. Ten může být vibrační nebo statický. Technologie svařování za studena se používá při zpracování kovů s nízkým bodem tavení, například hliníku, mědi, zinku, stříbra.
Svařování výbuchem
Aktivně se používá v průmyslu pro spojování rozdílných materiálů, i když ještě nebyla vyvinuta podrobná technika. Technologie je nezbytná pro vytváření bimetalických spojů, velkých dílů a obrobků a nanášení vrstev obkladu až do tloušťky 45 mm.
ultrazvukové svařování
Hlavním zařízením je v tomto případě převodník ultrazvukových vln na mechanické vibrace kombinované s mírným tlakem. Oxidový film je z kovového povrchu odstraněn suchým třením, po kterém se materiál roztaví, což umožňuje eliminovat fázi přípravy spoje.
Aby se vytvořily švy s největší pevností, jsou obrobky předem zahřáté.
Tato technologie svařování umožňuje spojovat jakékoli, dokonce i žáruvzdorné kovy, stejně jako vyrábět výrobky z plastu, kůže a tkanin. Sklo a keramiku můžete svařovat kovem, fólií o tloušťce 0,001 mm nebo mezi díly vytvořit vrstvu kovu či plastu.
Vlastnosti svařovacích technologií pro různé kovy
Zpracování různých kovů má své vlastní nuance. Hlavním problémem při svařování uhlíkových ocelí je kalení svarové zóny, vysoká pravděpodobnost praskání materiálu. Proto je důležité předem uvést obrobky na +100…+300 °C, vytvořit vícevrstvý šev a zvolit obalené elektrody.
Po dokončení prací je nutné výrobek temperovat na +300 °C.
Práce s feritickými oceli s významným podílem chrómu je nebezpečná, protože zrna karbidů chrómu mohou během ochlazování vypadávat. To negativně ovlivňuje odolnost kovu vůči korozi. Této situaci lze předejít volbou nízké intenzity proudu, a tedy zvýšením rychlosti chlazení.
Žíhání po svařování navíc umožňuje vyrovnat množství chrómu v zrnech a na hranicích.
Výrobky z litiny se vaří pomocí elektrod vyrobených z podobného kovu, které předehřívají části. Průměr spotřebního materiálu se volí v rozmezí 8–25 mm.
Měď může být hůře svařitelná kvůli kyslíku, vodíku a olovu, které obsahuje. Aby se s tímto problémem vyrovnali, uchýlili se k technologii svařování plynem. Obloukovou metodu můžete použít i v kombinaci s uhlíkovými nebo kovovými elektrodami.
Zpracování hliníkových obrobků je komplikované kvůli oxidovému filmu – řemeslníci jej rozpouštějí pomocí tavidel.
Dnes existuje více než sto svařovacích technologií, které umožňují zpracování kovů i nekovů. Kvalita švů a veškeré práce je dána kompetentním výběrem konkrétní metody a zařízení.
Vedoucí obchodního oddělení