Technologický proces vytváření trvalého spojení homogenních materiálů v důsledku tvorby atomových vazeb se nazývá svařování. V tomto případě dochází v místě kontaktu k husté fúzi dvou materiálů v jeden. Navzdory tomu, že se takové spojení používá již dlouhou dobu, moderní svařování kovů, typy a technologie jeho provádění se neustále zdokonalují, což umožňuje spojovat různé produkty se zvýšenou spolehlivostí a kvalitou.
Vlastnosti povrchového svařování
Celý proces svařování kovů probíhá ve dvou fázích. Nejprve je třeba povrchy materiálů k sobě přiblížit vzdáleností sil meziatomové koheze. Při pokojové teplotě se standardní kovy nemohou spojovat ani při stlačení velkou silou. Důvodem je jejich fyzická tvrdost, takže ke kontaktu při přiblížení k takovým materiálům dochází pouze v některých bodech, bez ohledu na kvalitu povrchové úpravy. Právě povrchová kontaminace významně ovlivňuje možnost adheze materiálů, protože filmy, oxidy a vrstvy atomů nečistot jsou v přírodních podmínkách vždy přítomny.
Vytvoření kontaktu mezi hranami dílůmůže být dosaženo buď v důsledku plastických deformací, ke kterým dochází v důsledku aplikovaného tlaku, nebo v případě roztavení materiálu.
V další fázi svařování kovů probíhá difúze elektronů mezi atomy spojených povrchů. Proto rozhraní mezi hranami mizí a vzniká buď kovová atomová vazba, nebo iontové a kovalentní vazby (v případě polovodičů nebo dielektrik).
Klasifikace typů svařování
Svařovací technologie se neustále zlepšuje a stává se rozmanitější. K dnešnímu dni existuje asi 20 typů svařování kovů, které jsou klasifikovány do tří skupin:
- Tlakové svařování se provádí aplikací mechanické energie, kdy jsou vazby mezi krystaly získány metodou plastické deformace materiálu. Výsledkem je, že kov začíná proudit, pohybuje se podél linie spojování dílů a bere s sebou vrstvu kontaminovaných nečistot. Proces deformace a spojování povrchů bez předehřívání se u kovu nazývá studené svařování. V tomto případě se vytvoří meziatomové vazby, což vede k těsnému spojení částí.
- Svařování tavením se provádí spojováním produktů bez použití tlaku. Zdroje tepla při takovém svařování kovů jsou plynový plamen, elektrický oblouk, energie paprskového typu. Během svařování se povrchy zahřívají a taví, vytvářejí meziatomové vazby mezi dvěma kovy a elektrodou a spojují se do společné svarové lázně. Po ochlazení a ztuhnutí kompozice kontinuální litíšev.
- Termomechanické svařování kovu se provádí pomocí tepla a tlaku. Místo spojování materiálu se nejprve zahřeje a poté lisuje. Zahřívání dílu mu dodává potřebnou plasticitu a mechanické působení spojuje díly výrobku do monolitického spojení.
Svařování tavením
Tento typ svařování je široce používán jak v průmyslových podmínkách, tak v každodenním životě. Tavné spojování kovů zahrnuje:
- Obloukové svařování. Vyrábí se vytvořením vysokoteplotního elektrického oblouku mezi kovem a elektrodou.
- Při plazmovém spojování je zdrojem tepla ionizovaný plyn, který prochází vysokou rychlostí elektrickým obloukem.
- Svařování strusky se provádí ohřevem roztaveného tavidla (strusky) elektrickým proudem.
- Laserové lepení probíhá zpracováním kovového povrchu laserovým paprskem.
- Při svařování elektronovým paprskem se spoj zahřívá kinetickou energií pohybujících se elektronů ve vakuu pod vlivem elektrického pole.
- Plynové svařování kovů je založeno na ohřevu místa připojení proudem ohně, který vzniká při spalování kyslíku a plynu.
Spoj pro obloukové svařování
Obloukové svařování zahrnuje použití zdroje proudu s velkou nominální hodnotou, zatímco stroj má malé napětí. Transformátor je připojen současně ke kovuobrobek a svařovací elektroda.
V důsledku svařování kovu elektrodou vzniká elektrický oblouk, díky kterému se nataví hrany spojovaných dílů. V zóně působení oblouku vzniká teplota kolem pěti tisíc stupňů. Takový ohřev stačí k roztavení jakéhokoli kovu.
Při tavení kovu spojovaných dílů a elektrody vzniká svarová lázeň, ve které probíhají veškeré adhezní procesy. Struska stoupá na povrch roztavené kompozice a vytváří speciální ochranný film. V procesu obloukového svařování kovu se používají dva typy elektrod:
- non-melting;
- tavení.
Při použití nekonzumovatelné elektrody je nutné zavést do oblasti elektrického oblouku speciální drát. Odtavné elektrody se svařují nezávisle. Do složení takových elektrod se přidávají speciální přísady, které neumožňují zhasnutí oblouku a zvyšují jeho stabilitu. Mohou to být prvky s vysokým stupněm ionizace (draslík, sodík).
Metody připojení oblouku
Obloukové svařování se provádí třemi způsoby:
- Manuální metoda. V tomto případě se všechny spojovací kroky provádějí ručně pomocí jednoduchého svařování elektrickým obloukem.
- Produktivnější je poloautomatické svařování kovů. Při této metodě se svar provádí ručně a přídavný drát se přivádí automaticky.
- Automatické svařování je pod dohledemoperátor a veškerou práci provádí svařovací stroj.
Technologie svařování plynem
Tento typ svařování umožňuje spojovat různé kovové konstrukce nejen v průmyslových podnicích, ale i doma. Technologie svařování kovů není příliš složitá, směs plynů při spalování natavuje povrchové hrany, které jsou vyplněny přídavným drátem. Při chladnutí šev krystalizuje a vytváří pevné a spolehlivé spojení materiálů.
Svařování plynem má mnoho pozitivních aspektů:
- Schopnost připojit různé části offline. Navíc tato práce nevyžaduje silný zdroj energie.
- Jednoduché a spolehlivé zařízení pro svařování plynem se snadno přepravuje.
- Schopnost provádět nastavitelný proces svařování, protože je snadné ručně změnit úhel ohně a rychlost povrchového ohřevu.
Používání takového vybavení má ale i nevýhody:
- Vytápěná oblast má velkou plochu, což negativně ovlivňuje sousední prvky součásti.
- Neschopnost automatizovat proces svařování.
- Potřeba přísně dodržovat bezpečnostní opatření. Práce se směsí plynů má vysoký stupeň nebezpečí výbuchu.
- Tloušťka kovu pro kvalitní spojení by neměla být větší než 5 mm.
struskasvařování
Tento typ spojení je považován za zásadně nový způsob získání svaru. Povrchy svařovaných dílů jsou pokryty struskou, která se zahřeje na teplotu přesahující tavení drátu a základního kovu.
V počáteční fázi je svařování podobné svařování pod tavidlem. Poté, po vytvoření svarové lázně tekuté strusky, oblouk přestane hořet. Další tavení okrajů součásti se provádí díky teplu, které se uvolňuje při toku proudu. Charakteristickým rysem tohoto typu svařování kovů je vysoká produktivita procesu a kvalita svaru.
Spoj tlakového svařování
Spojování kovových povrchů mechanickou deformací se nejčastěji provádí v průmyslové výrobě, protože tato technologie vyžaduje drahé vybavení.
Pro tlakové svařování zahrnují:
- Ultrazvukové dokování kovových dílů. Provádí se vibracemi ultrazvukové frekvence.
- Svařování za studena. Provádí se na základě meziatomového spojení dvou částí vytvořením velkého tlaku.
- Metoda kov-kovárna. Známý od starověku. Materiál je ohříván v peci a poté svařen mechanickým nebo ručním kováním.
- Svařování tlakem plynu. Velmi podobná kovářské metodě, k vytápění se používá pouze plynové zařízení.
- Kontaktní elektrické připojení. Je považován za jeden z nejoblíbenějších typů. Při takovém svařování se zahřívání kovu provádí průchodem elektrického proudu.
- Při difuzním svařování je tlaková síla na kov nízká, ale je vyžadována vysoká teplota ohřevu spoje.
Bodové svařování
Povrchy, které mají být při takovém svařování spojeny, jsou mezi dvěma elektrodami. Při působení lisu elektrody stlačují části, po kterých je aplikováno napětí. Místo svařování je ohříváno průchodem proudu. Průměr svarového bodu zcela závisí na velikosti kontaktní podložky elektrody.
V závislosti na tom, jak jsou elektrody umístěny ve vztahu ke spojovaným dílům, může být kontaktní svařování jednostranné nebo oboustranné.
Existuje mnoho typů odporového svařování, které fungují na podobném principu. Patří mezi ně: svařování na tupo, švové svařování, kondenzátorové svařování.
Bezpečnost
Práce se svařovacím zařízením je spojena s mnoha faktory nebezpečnými pro zdraví operátora. Vysoké teploty, výbušná prostředí a škodlivé chemické výpary vyžadují, aby osoba přísně dodržovala bezpečnostní opatření:
- Všechna elektrická zařízení a zařízení musí být řádně uzemněna a izolována.
- Je nutné pracovat v suché kombinéze a rukavicích. K ochraně pokožky obličeje a očí používejte masku s tmavým sklem.
- Na pracovišti svářeče musí být lékárnička a hasicí přístroj.
- Místnost, kde se provádějí svářečské práce, musí být dobře větraná.
- Práce nesmí být prováděny v těsné blízkosti hořlavých předmětů.
- Nenechávejte plynové láhve bez dozoru.
Existuje velké množství druhů svařování kovů, pro který se svářeč rozhodne na základě dostupnosti zařízení a schopnosti dosáhnout požadovaného výsledku práce. Svářeč musí znát zařízení a zásady práce na určitém zařízení.
