Zváranie

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

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

• Zváranie - je 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, ktorý je vyrobený zváraním, obsahuje aspoň jeden zvar.
• Zvarový spoj - je nerozoberateľné spojenie vyhotovené zváraním
• Zvar - je časť zvarovaného spoja vytvorená v dôsledku kryštalizácie roztaveného kovu, alebo plastickou deformáciou pri tlakovom zváraní.
• Naváranie - je nanášanie vrstvy kovu na materiál technológiou zvárania. Táto vrstva sa nazýva návar.

Spôsoby zvárania

Norma STN 05 0000 delí zváranie podľa:

• základných metód
• stupňa automatizácie

Rozdelenie podľa základných metód

Za pôsobenia tepla (tavné)

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

• Zváranie plameňom - 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.
• Elektrónovým lúčom
• 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
• Lejárske zváranie

Za pôsobenia tlaku a tepla

Vyžaduje pôsobenie tepla a zároveň vonkajšieho tlaku:

• Odporové zváranie - v mieste stlačenia tečie prúd a z neho vzniká zvarové teplo
• Trecie zváranie - ohrev vzniká dôsledkom trenia vyvolaného vzájomným pohybom zváraných častí
• Kováčske zváranie - patrí medzi spôsoby zvárania za súčasného použitia tlaku a tepla. Ide zároveň o najstarší spôsob zvárania. Zvárané súčiastky sa najskôr ohrejú do cestovitého stavu. Po očistení od okovín sa styčné plochy spájaných častí priložia k sebe a údermi kladiva, alebo bucharu sa spoja. Je vhodné pre nízkouhlíkové ocele, pri nich je teplota ohrevu 1100 °C až 1 200 °C.
• Difúzne zváranie - 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.

Za pôsobenia tlaku

Vyžaduje pôsobenie vonkajšieho tlaku:

• Zváranie za studena - pri veľkej plastickej deformácii bez vonkajšieho zdroja tepla.
• Ultrazvukové zváranie - využíva sa ultrazvukové kmitanie

Postupy pri zváraní

Podľa hrúbky materiálu

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 materiálu

Oceľ

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.

Hliník

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 prepracovanie

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 zvarov

Nepríjemnou poruchou zvarov môžu byť napr. vzduchové bubliny. Tým sa treba vyhnúť. Chyby vo zvaroch sa zisťujú nedeštruktívne skúšky röntgen zvaru, ultrazvuková kontrola zvaru. Povrchové chyby sa zisťujú pomocou kapilárnych skúšok, magnetickou skúškou.