Zváranie

Zváranie pod vodou

Zváranie je technológia spájania dvoch taviteľných materiálov pomocou lokálneho roztavenia, zliatia a následného ochladenia. Oblasť spojenia materiálov sa volá zvar. Odbor zaoberajúci sa zváraním sa nazýva zváračstvo

Základné pojmy

Úvod

Základné pojmy z oblasti zvárania kovov definuje norma STN 05 0000.

Všeobecné pojmy

• Zváranie - proces vyhotovenia nerozoberateľného spoja vytvorením medziatómových väzieb medzi zváranými časťami pri ohreve alebo plastickej deformácii alebo pôsobením oboch.

• Zváraná konštrukcia - je kovová konštrukcia vyrobená zvarením jednotlivých častí (zvarkov)

• Zvarok alebo zvarenec - je element konštrukcie, v ktorej sa zvárajú navzájom pripojené časti, obsahuje aspoň jeden zvar.

• Zvarový spoj - je nerozoberateľné spojenie vyhotovené zváraním

• Zvar - je časť zvarovaného spoju vytváraná v dôsledku kryštalizácie roztaveného kovu alebo plastickej deformácie pri tlakovom zváraní.

• Naváranie - je nanášanie vrstvy kovu na materiál pomocou zvárania. ´Táto vrstva sa nazýva navar.

Spôsoby zvárania

Úvod

Norma STN 05 0000 delí zváranie podľa:

• Základných metód
• Podľa stupňa automatizácie

Podľa základných metód

Tavné

Lokálne stavenie zváraných častí bez použitia tlaku. rozlišujú sa podľa zdroja ohrevu:

• Plameňové - najčastejšie acetylénový plameň, nedokáže zvariť antikor (alebo oceľ s vyšším obsahom molybdénu alebo volfrámu). Plameň dokáže zvariť aj meď za pomoci tavidla boraxu a mosadzných drôtov. Mosadzou sa dajú zvárať všetky kovy ktoré sa zváraju plameňom.
• Oblúkové - buď obalovanou odtavujucou elektródou (rutilové,bázické,rutil-bázické,kyslé),netaviacou elektrodou v ochrannej atmosfere plynov(TIG,WIG), alebo odvíjanou elektródou (MIG-MAG) v ochrannej atmosfére CO₂, alebo CO₂ s Argónom (Metal Inert Gas, Metal Active Gas). Pri použití argónu sa zvar lepšie "rozlieva" resp čím väčsie množstvo argónu tým je zvar "krajší"
• Elektrotroskové - je metódou oblúkového zvárania. Teplo vzniká pri prechode elektrického prúdu medzi elektródou a zvarencom, pričom zvar je pokrytý roztavenou troskou. Troska (obvykle v práškovej forme) je sypaná do zvaru zváracím automatom. Medzi výhody tejto metódy patrí vysoká metalurgická čistota, malé nebezpečenstvo zakalenia, malá spotreba taviva. Používa sa na zváranie hrubostenných nádob, valcovacích stolíc, rámov lisov alebo kotlov a pod.
• Elektrónové
• Laserové - pre jemné zvary a vysokú rýchlosť zvárania; využíva sa CO₂ laser alebo neodýmový laser (tzv. pevný laser); nepoužíva sa dodatočný zvárací materiál, len základný materiál, dokáže aj hĺbkové zvary
• Aluminotermické

Tlakovéupraviť | upraviť zdroj

Vyžaduje ešte pôsobenie vonkajšieho tlaku:

• Odporové zváranie - v mieste stlačenia tečie prúd a z neho vzniká zvarové teplo
• Trecie - ohrev vzniká dôsledkom trenia vyvolaného vzájomným pohybom zváraných častí
• Kováčske - najstaršie, plastickou deformáciou pri skúvaní, zvárané miesto sa ešte posype boritom, aby spálil kyslík a tým sa dosiahne perfektné spojenie oboch materiálov.
• Difúzne - spoj vzniká dlhodobým pôsobením teploty a malej deformácie čím vznikne difúzia povrchových atómov stýkaných častí (postup je blízky normalizačnému žíhaniu). Dajú sa zvárať aj atypické materiály ako napríklad keramika + oceľ.
• Zváranie za studena - pri veľkej plastickej deformácii bez vonkajšieho zdroja tepla.
• Ultrazvukové zváranie - využíva sa ultrazvukové kmitanie

Postupyupraviť | upraviť zdroj

Podľa hrúbky materiáluupraviť | upraviť zdroj

Pri tenkých materiáloch sa používa zvar I alebo prekrývací zvar, pričom zvary sú len na povrchu. Pri menších nárokoch na pevnosť sa používajú bodové zvary.

Pri hrubých materiáloch sa používajú zvary V alebo X. Zvar V je, keď sú zvarové okraje šikmo zbrúsené, takže pri dotyku zvarencov vznikne tvar V. Tento priestor sa postupne (veľmi pracne) vyplní zváracím materiálom. Zvar tvaru X je to isté ako V, len je obojstranný. Používa sa pri extrémnych hrúbkach. Pred a počas zvárania je potrebné mať materiál upevnený. Buď sa drží ručne alebo fixovacími zvierkami, alebo magnetickým uholníčkom. Pri zváraní rozmernejších materiálov je potrebné urobiť fixovacie bodové zvary. Pri nadkladaní zvarov (kladení zvarov na seba) je potrebné tieto nahrubo očistiť drôtenou kefou (odstrániť trosku z tavidla). Pri zváraní v ochrannej atmosfére toto nie je potrebné, pretože troska nevzniká.

Podľa materiáluupraviť | upraviť zdroj

Oceľupraviť | upraviť zdroj

Oceľ sa najlepšie zvára v ochrannej atmosfére. Ale celkom dobre sa dá zvárať aj bez nej. Kyslík musí byť ale ešte predtým spálený obaľovacím materiálom, aby sa nedostal do styku s elektródou a zváraným materiálom.

Hliníkupraviť | upraviť zdroj

Hliník sa zvára pod ochrannou atmosférou (argón) MAG,WIG resp. TIG, plameňom za pomoci hliníkových drôtov a pasty, pretože kyslík je pri zváraní hliníka silne oxidujúci alebo sa používa zváranie hliníkovou elektródou.

Dodatočné prepracovanieupraviť | upraviť zdroj

Pri zvaroch vznikajú pomerne vysoké zvyškové napätia. Preto treba zvary následne žíhať alebo popúšťať, inak by boli lámavé. Toto pozoroval Ing. Jozef Čabelka koncom 40-tych rokov na zvaroch lodných trupov a vynašiel metódu dodatočného žíhania zvarov.

Kalené zvary sú silnejšie v statickom namáhaní ale nemajú elasticitu a pri dynamickom zaťažovaní alebo nárazoch môžu prasknúť.

Pre dynamicky zaťažované zvary sa zvary popúšťajú alebo bainitujú. To sa robí popúšťačkou, čo je zariadenie podobné ako zváračka, čo dokáže pomocou elektrického prúdu s definovanou frekvenciou izotermicky žíhať zvary, aj s presným žíhacím programom.

V praxi ale stačí na ešte rozpálený zvar (austenit) prsknúť (napr. rozprašovačom) krátko 3 po sebe vodu (alebo iné chlad. médium), aby sa táto zakaždým v zlomku sekundy vyparila (neúplná bainitická reakcia). Toto ale vyžaduje určitý cvik. Pri menších nárokoch na pevnosť ale stačí nechať zvar pomaly vychladnúť.

Ďalej sa zvary pri kvalitných produktoch ešte dobrusujú.

V praxi je zvar vždy pevnejší ako zváraný materiál. Samozrejme pri kvalitnom zvare a prevarení koreňa.

Kvalita zvarovupraviť | upraviť zdroj

Chyby a nedostatky zvarovupraviť | upraviť zdroj

Nepríjemnou poruchou zvarov môžu byť napr. vzduchové bubliny. Tým sa treba vyhnúť. Chyby vo zvaroch sa zisťujú: Nedestruktivne skúšky rengen tvaru, ultrazvukova kontrola zvaru. Povrchové chyby zisťuju pomocou kapilarnych skúšiek magnetická skúška.