Obloukové svařování - svárové spoje

Ruční obloukové svařování obalenou elektrodou

Ruční obloukové svařování (MMA - Manual Metal Arc Welding, SMAW - Shielded Metal Arc Welding) je nejstarší a nejuniverzálnější metoda z obloukového svařování.
Elektrický oblouk vzniká mezi koncem obalené kovové elektrody a svařencem. Roztavené kapky kovu z elektrody se přenášejí obloukem do svarové lázně a jsou chráněny plyny vznikajícími z rozkladu obalu, který je tvořen danými struskotvornými látkami. Roztavená struska se dostává na povrch svarové lázně, kde během tuhnutí chrání svarový kov před přístupem atmosféry a zároveň formuje výsledný svár. Od klasických konstrukčních materiálů až po vysokolegované materiály, neželezné a barevné kovové slitiny. Kromě klasického provedení elektrody jsou k dispozici návarové elektrody jako jsou trubičkové elektrody s vloženými karbidy nebo zrny wolfram karbidu. Nejrozšířenější jsou elektrody s obalem bázickým, rutilovým, kyselým nebo v kombinaci uvedených struskotvorných látek. Používají se i speciální obaly, jako např. celulózový pro svařování shora dolů (spádové elektrody ), grafit-bazický obal pro svařování všech druhů litin, nebo obal na bázi halových solí pro svařování hliníkových slitin, kde je v obalu indikátor vlhkosti ( např. suchá elektroda má obal modrý a při nabrání vzdušné vlhkosti obal zezelená a elektrodu je nutno přesušit). Toto je obecně platné pro všechny obalené elektrody, tedy hlídat přesušení elektrod před svařováním, aby jsme se vyvarovali vyššímu obsahu difůzního vodíku ve svarovém spoji. Proto se také objevují elektrody ve vakuovém balení, které garantují suchý obal elektrody. Další „využití“ obalu je pro dosazení kovových prášků, které zvyšují výtěžnost elektrod (poměr elektroda-svarový kov ), nebo legují svarový kov, případně eliminují propal legujících prvků.

Tato metoda se nejčastěji používá při běžném svařování všech druhů svařitelných ocelí i neželezných kovů a pro navařování. I když je to metoda relativně pomalá z důvodu výměny elektrod a odstraňování strusky, zůstává jednou z nejflexibilnějších a její výhody vynikají v obtížně přístupných oblastech.

Svařování v ochranné atmosféře plynů.

Při svařování v ochranné atmosféře plynu (GMAW - Gas Metal Arc Welding, MIG - Metal Inert Gas, MAG - Metal Active Gas) vzniká oblouk mezi kontinuálně podávaným svařovacím drátem a svařencem. Oblouk a svarová lázeň jsou chráněny proudem inertního nebo aktivního plynu. Tato metoda se hodí pro většinu materiálů a přídavné materiály jsou k dispozici pro široký sortiment kovů.
Svařování MIG/MAG je podstatně produktivnější než MMA, kde se produktivita ztrácí pokaždé, když svářeč zastaví, aby vyměnil spotřebovanou elektrodu. Při MMA vznikají také materiální ztráty při vyhazování nedopalků. Z každého kilogramu prodané obalené elektrody se asi jen 65 % stane součástí svaru a zbytek se vyhodí (vzniklá struska a technologický nedopalek elektrody ). Metody MIG a MAG jsou nevíce používané technologie obloukového svařování, mimo jiné na úkor svařování obalenou elektrodou. Metoda MAG využívá aktivního plynu ( CO2, O2 ) a to i v tzv. argon-mixových směsích. Snižuje povrchové napětí lázně a umožňuje lepší zabíravost lázně. Zároveň ale oxiduje nebo nauhličuje svarovou lázeň. Pro některé kovové slitiny je tato ochranná atmosféra nepřípustná a používá se metoda MIG, kde je plyn inertní a kryje svarovou lázeň ale neúčastní se chemicky na probíhajícím procesu. Jako plyny se používá Argon, Hélium nebo kombinace těchto plynů.

Svařování MIG/MAG je univerzální metoda, kterou je možno ukládat svarový kov ve větším množství a ve všech svařovacích polohách. Používá se pro svařování tenkých materiálů až po těžké ocelové konstrukce a tlakové nádoby. Od klasických konstrukčních materiálů až po vysokolegované materiály, neželezné a barevné kovové slitiny. Tedy tam, kde se vyžaduje vysoký podíl ruční práce svářeče.

Obloukové svařování plněnou (trubičkovou ) elektrodou.

Pokud jde o práci a zařízení, je svařování trubičkovým drátem (FCAW - Flux Cored Arc Welding, dle normy správněji svařování plněnou elektrodou) velmi podobné svařování MIG/MAG. Nesvařuje se však plným drátem nebo elektrodou, ale je to kovový plášť vyplněný tavidlem. Na začátku výroby plněné elektrody (trubičkového drátu) je obvykle páska, která se nejdříve tvaruje do tvaru písmene "U", do ní se potom ukládá tavidlo a legující materiály a nakonec se páska v sérii formovacích kladek uzavírá. Tyto tzv. falcované trubičky nelze pomědit a také je nutno je přesušovat po nějaké době, kdy jsou vyjmuty z obalu ( 72 hod.), protože poté může nastat „nabrání“ vlhkosti z okolní atmosféry a trubičku je nutno přesušit podobně jako obalenou elektrodu. Druhý typ výroby je také z stočením z pásky ale tato je v hlavě vysokofrekvenčně svařena, následně plněna požadovanými látkami, tažena na finální průměr a v lázni je mořena následně poměděna. Tento typ je výhodnější, neboť je zcela uzavřen profil trubičky a nemůže nabírat vlhkost a okolní atmosféry

Plněné trubičkové dráty se vyrábějí v několika typech. Typ s rutilovou náplní, kde tato náplň může být pomalu tuhnoucí, kdy svarová lázeň tuhne ve stejnou dobu jako struska ( hodí se pro polohy PA, PB ). Rozšířenější je rutilová náplň rychle tuhnoucí, kdy struska tuhne dříve než svarový kov. Tím výrazně formuje svarovou lázeň a má velký význam pro svařování v polohách. Umožňuje např. ve svislé poloze podstatně zvýšit parametry svařování na hodnoty uložení svarového kovu které plným drátem nelze dosáhnout a tím se výrazně zvyšuje ekonomika svařování. Druhým typem náplně je bazická. Tyto náplně účinně rafinují a čistí svarový kov a dosahují se výborné mechanické vlastnosti svarového kovu, hlavně v oblasti vrubových houževnatostí při vysokých záporných teplotách. Jsou i vysoko bazické náplně pro opravy odlitků kdy je struskou eliminován vliv nečistot ( fosfor, síra atd. ) a tzv. licí kůry. Vývojově poslední typ je kovová náplň. Dnes jsou tyto typy na takové úrovni, že lze bez problémů svařovat i vysoko pevnostní materiály a jsou dosahovány výborné mechanické hodnoty. Operativní vlastnosti těchto trubiček umožňují svařování ve všech polohách a výtěžnost je vyšší než u plných drátů. V roce 2004 byly trubičky s kovovou náplní přesunuty do metody 135, tedy stejně jako plný drát a není nutno svářeče přeškolovat na novou metodu, naopak operační vlastnosti těchto trubiček jsou pro svářeče lépe zvládnutelné než plný drát. Co se týká zařazení trubiček s bazickou a rutilovou náplní, zůstávají metodě 136. Je zde třeba zvládnout ovládání struskotvorných látek a jejich přechod přes oblouk. Dalším typem plněných trubičkových elektrod jsou trubičky pro metodu MOG ( Metal One Gas ), občas označovanou také jako OA ( Open Arc ). Zařazení této metody je pod kódem 114. svařovací zdroje jsou stejné jako pro MIG/MAG, ale není třeba dodávat ochranný plyn. V náplni trubičky jsou kromě legur a struskotvorných látek také složky které se o oblouku rozkládají a vytvářejí ochrannou atmosféru. Pro montážní, nebo externí svařování je tak garantována ochrana svarové lázně až do rychlosti větru 50 km/hod. Pro dílenské využití se tyto trubičky na svařování nepoužívají. Dílensky se nejvíce používají pro navařování a pancéřování, tedy v celém rozsahu renovací a požadovaných tvrdostí.

Obloukové svařování wolframovou elektrodou v inertním plynu.

(GTAW - Gas Tunsten Arc Welding, TIG - Tungsten Inert Gas Welding, WIG - Wolfram Inert Gas Welding) Je to metoda, při které oblouk hoří mezi základním materiálem a wolframovou elektrodou v ochraně inertního plynu a přídavný materiál je do oblouku podáván samostatně.
vařování TIG zajišťuje výjimečně čisté a vysoce kvalitní svary. Protože nevzniká žádná struska, je sníženo na minimum riziko vměstků ve svarovém kovu a hotové svary nevyžadují žádné čištění. Metodu TIG lze použít téměř pro všechny kovy a hodí se jak pro ruční, tak pro automatizované svařování. Nejvíce se užívá na svařování hliníku a nerezavějících ocelí, kde je absolutně nejdůležitější celistvost svaru. Této metody se široce používá k vysoce kvalitním spojům v nukleárním, leteckém, chemickém a potravinářském průmyslu.

Svařování metodou TIG lze rozdělit podle typu svařovacího proudu na DC – stejnosměrný proud, který má využití pro většinu kovů a slitin. Druhým typem je AC – střídavý proud pro svařování hliníkových slitin, ale také např. pro hliníkovou bronz ( CuAl 8 apod. ). Využívá se zde vlastností kladné a záporné vlny na elektrickém oblouku. Většinou se na zdrojích dají měnit hodnoty frekvence a poměr obou vln.

Odporové svařování.

Sortiment odporového svařování zahrnuje všechny typy zařízení. Od malých ručně ovládaných bodových svářeček až po celé automatické řetězové linky. Dnes tato zařízení se používají většinou v automobilovém průmyslu, kde potřeba rychle a efektivně svařovat tenké materiály. Svařovací program, který v této oblasti pokrývá širokou potřebu, je znám po celém světě. Při odporovém svařování se kovy spojují bez přídavného materiálu, ale do prostoru, který je nutno svařit, se aplikuje tlak a elektrický proud. Množství tepla závisí tedy na elektrickém odporu v místě svaru. Toto je důležitý faktor této metody, který jí propůjčil své jméno.