Transcript 10) Svařování, p

Svařování, pájení a lepení
materiálů
SVAŘOVÁNÍ
- pevné a nerozebíratelné spojení s přídavným nebo bez
přídavného materiálu
- výhodou spojení je těsnost, trvanlivost a velká pevnost
- nevýhodou je nerozebíratelnost spoje, vznik vnitřních pnutí
a deformací, potřeba kvalifikovaných pracovníků, nebo
robotizovaných pracovišť.
- svařované součásti nahrazují odlitky a výkovky
Svařování působením tepla
Tavné svařování plamenem
Zdrojem tepla je plamen, vzniklý spalováním směsi hořlavého plynu
a kyslíku. Nejčastěji se používá acetylén, popř. vodík nebo propanbutan.
V současnosti se technické plyny dopravují výhradně v ocelových
lahvích.
Označení
plynu
Redukční ventil – nasazuje se na lahvový ventil, slouží ke snížení
tlaku plynu vytékajícího z lahve na svařovací tlak – 0,1 až 0,2 MPa.
Svařovací hadice:
Plyn je veden z lahve k hořáku pomocí pryžových hadic. Aby nedošlo
k záměně, hadice pro kyslík mají vnitřní průměr 6 mm a jsou barvy
modré nebo šedé, hadice pro acetylén mají vnitřní průměr 8 nebo
12 mm a jsou barvy červené.
Protože lahve musí být od otevřeného ohně vzdáleny minimálně
3 m, je stanovena nejkratší délka hadic na 5 m.
Svařovací hořáky
slouží ke smíšení hořlavého plynu s kyslíkem a vytvoření
ovladatelného plamene.
- nízkotlaké (injektorové) – použití acetylénu o nízkém tlaku, např.
z vyvíječe. Proudící kyslík pomáhá nasávat hořlavý plyn.
- vysokotlaké (směšovací) – pro plyn z tlakových lahví
Acetylénový vyvíječ - výroba acetylénu rozkladem karbidu
vápenatého vodou:
Svařovací plameny:
a) Plamen neutrální poměr
kyslíku a plynu je 1:1,
svařovací kužel je ostře
ohraničený, plamen
nezpůsobuje v lázni
žádné změny.
b) Plamen redukční
s přebytkem acetylénu –
obohacuje svár uhlíkem
(hliník, hořčík).
c) Plamen oxidační –
s přebytkem kyslíku –
vypaluje legující prvky
(mosaz, bronz).
Druhy styku spojovaných součástí
Tupý
Součásti leží v jedné rovině
Přeplátovaný
Součásti leží konci přes sebe
Přeplátovaný
se styčnou
deskou
Součásti leží v jedné rovině
a jsou přeplátovány další
spojovací deskou
Kolmý
Jedna součást stojí kolmo
na druhou
Druhy styku spojovaných součástí
Křížový
Rohový
Dvě součásti stojí kolmo na
třetí
Dvě součásti se stýkají
svými konci – libovolný
úhel
Vícenásobný
Tři nebo více součástí se
stýká svými konci
Základní názvy při svařování:
ZÁKLADNÍ ZNAČKY SVARŮ DLE ČSN EN 22553
Lemový svar
I - svar
V- svar
½ V - svar
Y - svar
Y - svar
U - svar
½ U - svar
Koutový svar
Děrový svar
Bodový svar
Švový svar
V-svar se strmým
úkosem
½ V-svar se strmým
úkosem
ZÁKLADNÍ ZNAČKY SVARŮ DLE ČSN EN 22553
Lemový svar
I - svar
V- svar
½ V - svar
Y - svar
Y - svar
U - svar
½ U - svar
Koutový svar
Děrový svar
Bodový svar
Švový svar
V-svar se strmým
úkosem
½ V-svar se strmým
úkosem
ZÁKLADNÍ ZNAČKY SVARŮ DLE ČSN EN 22553
Lemový svar
I - svar
V- svar
½ V - svar
Y - svar
Y - svar
U - svar
½ U - svar
Koutový svar
Děrový svar
Bodový svar
Švový svar
V-svar se strmým
úkosem
½ V-svar se strmým
úkosem
Svar „V“
s > 4 mm
ZÁKLADNÍ ZNAČKY SVARŮ DLE ČSN EN 22553
Lemový svar
I - svar
V- svar
½ V - svar
Y - svar
Y - svar
U - svar
½ U - svar
Koutový svar
Děrový svar
Bodový svar
Švový svar
V-svar se strmým
úkosem
½ V-svar se strmým
úkosem
Svar „X“
s > 12 mm
ZÁKLADNÍ ZNAČKY SVARŮ DLE ČSN EN 22553
Lemový svar
I - svar
V- svar
½ V - svar
Y - svar
Y - svar
U - svar
½ U - svar
Koutový svar
Děrový svar
Bodový svar
Švový svar
V-svar se strmým
úkosem
½ V-svar se strmým
úkosem
ZÁKLADNÍ ZNAČKY SVARŮ DLE ČSN EN 22553
Čelní plochý svar
Doplňující značky svaru
Návary
Tvar povrchu a kořene svaru
Plochý
Přeplátovaný spoj
Převýšený
Sdrápkový spoj
Vydutý
Oblý svar
Opracované přechody
½ Oblý svar
W -svar
UV - svar
M
MR
Přivařená podložka
Odnímatelná podložka
Podložení svarem
POLOHY SVAŘOVÁNÍ
PODLE ČSN EN ISO 6947
SVISLÉ SVARY
SKLONĚNÁ OSA
PA
Vrchol svaru
PF
ORIENTAČNÍ
PŮLKRUH
PC
L=45°
PG
Vrchol svaru
PE
L=60°
Způsoby svařování:
1) zprava doleva – přídavný drát je před hořákem, plamen
předehřívá svařovaný materiál, svařování probíhá rychleji, ale
svár také rychle chladne.
2) Zleva doprava – přídavný materiál je z pohledu postupu
svařování za hořákem, plamen směřuje na tavnou lázeň,
svár chladne pomaleji – má lepší mechanické vlastnosti.
Svařování elektrickým obloukem – zdrojem tepla je elektrický
oblouk. Nejrozšířenější způsob svařování.
Elektrody slouží k vytvoření oblouku a často i jako přídavný materiál.
-
Svařování uhlíkovou elektrodou
Svařování obalenou elektrodou
Svařování pod tavidlem
Svařování v ochranné atmosféře oxidu uhličitého CO2 (MAG –
Metal Aktiv Gas)
- Svařování v argonu netavnou elektrodou WIG (Wolfram Inert Gas)
Svařování uhlíkovou elektrodou
Vyrobena z grafitu, svařovat lze pouze stejnosměrným proudem,
elektrodu připojujeme na záporný pól. Svar se vytvoří roztavením
základního, popř. přídavného materiálu (lemové spoje). Svařovat
můžeme jen v poloze PA (vodorovné).
Svařování obalenou elektrodou
Lze využít stejnosměrný i střídavý proud. Teplem el. oblouku se
roztaví svařovaný materiál, kovové jádro elektrody i obal. Struska
z obalu chrání odtavované kapky kovu před vzdušným kyslíkem. Do
obalu se také přidávají legující prvky, které při roztavení přejdou do
svaru. Obalovanou elektrodou lze svařovat ve všech polohách.
Svařování pod tavidlem
Elektroda – holý drát podávaný ze zásobníku se odtavuje el.
obloukem pod vrstvou tavidla, ze kterého se vytváří struska jako
u obalovaných elektrod. Nevýhoda – speciální pracoviště a svary jen
v PA – ve vodorovné poloze.
Svařování v ochranné atmosféře oxidu uhličitého
Metoda MAG – Metal Aktiv Gas
Elektrický oblouk hoří mezi kovovou elektrodou a svařovaným
materiálem v atmosféře CO2. používá se výhradně stejnosměrného
proudu při kladné polaritě elektrody.
Svařování v argonu netavnou elektrodou
Metoda WIG – Wolfram Inert Gas
El. oblouk hoří mezi wolframovou elektrodou a svařovaným
materiálem v proudu netečného plynu – argonu, který chrání svar
před okysličováním. Existují tři způsoby:
- elektroda – kladný pól – obrácená polarita – kladně nabité ionty
argonu čistí povrch zoxidovaného kovu.
Závar je mělký a široký, elektroda tlustá.
- elektroda – záporný pól – přímá polarita – argon nemá čistící
účinek. Závar je úzký a hluboký, elektroda
tenká.
- Zapojení na střídavý proud – spojení obou předchozích vlastností.
Zvláštní způsoby svařování
Svařování elektronovým paprskem – svazek elektronů vysílaný
rozžhavenou wolframovou katodou je urychlován velkým rozdílem
napětí mezi katodou a anodou. Svazek prochází otvorem v anodě a
je elektromagnetickým polem usměrňován do místa svaru. Kinetická
energie elektronů se v místě dopadu mění na teplo – 5 až 6 tisíc °C.
Použití – svařování nerezových a žáruvzdorných ocelí.
Proces je však zdrojem rentgenového záření – obsluha musí být
chráněna.
Svařitelnost kovů
- Vhodnost kovu na zhotovení svarku.
- Pro nelegované, nízko legované a středně legované ocele je
základní charakteristika vhodnosti na svařování vyjádřena
uhlíkovým ekvivalentem Ce:
Ce = C +
𝑀𝑛
6
+
𝐶𝑟+𝑀𝑜+𝑉
5
+
𝑁𝑖+𝐶𝑢
15
Za značky prvků se dosadí hmotnostní procenta obsahu prvku v oceli.
Ocel vhodná ke svařování musí mít Ce ≤ 0,45
Přehled ocelí vhodných pro svařování je uveden ve ST
Svařování elektrickým odporem
- Nejprve se svařovaný materiál upne – sevře – potom se do
elektrod vpustí svařovací proud, který v místě styku materiál nataví.
Po svaření se nejdříve přeruší přívod proudu a potom přestane
působit dosedací tlak.
Svařování bodové
Součásti se přeplátují a sevřou mezi dvě měděné elektrody, potom
se sepne elektrický proud. Natavení a svaření nastane v místě
největšího přechodového odporu – ocelového plechu. Elektrody
jsou duté vodou chlazené.
Svařování švové
- Obdoba bodového svařování, elektrody mají tvar kotouče, svar je
průběžný.
Zvláštní způsoby svařování
Svařování tlakem za studena – podstata metody je stlačit spojovaná
místa na vzdálenost odpovídající parametru jejich krystalické mřížky
až dojde k vytvoření vazby mez hraničními mřížkami.
Svařování ultrazvukem – mechanické kmity vyvolané ultrazvukem
jsou soustředěny do místa svaru. Dojde ke svaření třením.
Svařování plastů
Svařovat lze jen termoplasty
Svařování horkým plynem – ve svařovací pistoli se vzduch zahřívá na
teplotu 150 až 250 °C, je vháněn na svařované hrany, které měknou
a tlakem se spojí.
Svařování topným tělesem – mezi spojované díly se zasune topný
klín, který je zahříván elektro odporově, zahřeje spoje a tlakem
dojde ke svaření.
Svařování trubek
Pájené spoje
- nerozebíratelné spojení stejných nebo různých kovů
v tuhém stavu roztaveným přídavným kovem nižších
mechanických vlastností - pájkou.
Spojované materiály se neroztavují, pájka má nižší tavící teplotu.
Spojení nastává difúzí -prolínáním- pájky do spojovaného materiálu.
Podle velikosti tavící teploty rozeznáváme pájky měkké (do 450 °C)
a pájky tvrdé (nad 450 °C).
Hlavní složky měkkých pájek – cín a olovo – použití zejména
v elektrotechnice
Hlavní složky tvrdých pájek jsou hliník, měď (mosaz) a stříbro – pro
silové zatížení.
Výhody pájení:
- Možnost spojování různých materiálů – i nesvařitelných.
- Nedochází k natavení spojovaných materiálů – vlastnosti se
působením tepla nenaruší.
Nevýhody:
- Poměrně malá pevnost spojů.
- Složité tvary spojů – pracnost.
Pájené spoje
Spoj provedený plátováním plechů
Spoj podložený styčnou deskou
Spoj s přehybem
Pájené spoje
Spoj trubek pomocí vnějšího kroužku
Spoj s rozehnaným koncem jedné
z trubek
Pájené spoje
Spoje trubek nebo tyčí s plechem
Lepené spoje
- nerozebíratelné spoje s materiálovým stykem.
Podstata lepení:
Adheze – přilnavost – lepidlo vniká do pórů a nerovností povrchu
lepeného materiálu.
Koheze – soudržnost – výslednice přitažlivých sil molekul lepidla.
Lepené spoje
Výhody:
-
Lepený spoj nezeslabuje konstrukci děrami
V lepeném spoji nejsou podél švů koncentrace napětí
Struktura materiálu se nemění vysokými teplotami
Lze spojovat různé materiály – např. kov + sklo
Spoje jsou těsné vůči plynům i kapalinám
Spoj nezpůsobuje korozi
Lepené spoje
Nevýhody:
- Lepený spoj má nižší pevnost oproti svařování
- Nehodí se pro vyšší provozní teploty
- Nižší odolnost proti stárnutí (ultrafialové záření, kolísání teplot,
vlhkost apod.)
Lepidla
Podle teploty tuhnutí:
- Lepidla tuhnoucí při normální teplotě ~ 20 °C
- Lepidla tuhnoucí při zvýšené teplotě – 20 až 200 °C
- Lepidla tuhnoucí při vysoké teplotě – nad 200 °C
- Lepidla tuhnoucí při vysoké teplotě za současného působení
vnějšího tlaku
Na stykovou plochu se mohou nanášet za studena, nebo za tepla.
Lepidla
Podle složení:
- Jednosložková – osahují tvrdidla
- Dvousložková – tvrdidlo se musí namíchat těsně před upotřebením
Tvrdidlo – látka umožňující a urychlující vytvrzení lepidla ve spoji
Vývoj lepidel přináší stále nové typy, nutno sledovat trh a určení
lepidel. Základní složkou jsou zpravidla epoxidové pryskyřice.