Technika zvárania: základné pojmy, pravidlá a možné chyby

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Zváranie za tepla je jedným z najbežnejších montážnych procesov používaných v stavebníctve a priemysle. Používa sa ako v high-tech prevádzkach na montáž zariadení, tak aj pri najjednoduchších typických prácach pri spájaní nosných konštrukcií. V každom prípade je použitá vlastná zváracia technika, ktorá je optimálne prispôsobená prevádzkovým parametrom, pracovným podmienkam a požiadavkám na výsledok.

Čo je zváranie?

V klasickom pohľade je zváranie technológiou vytvárania trvalých spojov vytváraním medziatómových štruktúrnych väzieb na pozadí tepelnej expozície. Inými slovami, pri vysokej teplote je zabezpečená plastická deformácia obrobkov a následná výmena častíc medzi nimi, čo vedie k vytvoreniu spoja po ochladení materiálov. Samotná zváracia technika poskytuje len nevyhnutné podmienky na privádzanie kovovpožadovaný stav. Za normálnych teplotných podmienok je kov štruktúrou pevných kryštalických častíc, ale po dosiahnutí určitého indexu zahrievania materiál mäkne. Zároveň je potrebné zdôrazniť, že vplyv teploty neprináša len pozitívne efekty z pohľadu možností montáže. Dochádza aj k oxidácii kovov, k tvorbe trhlín na nevhodných miestach vplyvom vnútorného pnutia, k celkovému skrúteniu a deformácii. Takéto javy je možné vylúčiť a minimalizovať iba správnym výberom zariadení a organizáciou zváracieho procesu.

Zvary a spoje

Pre pochopenie cieľov plastickej deformácie kovov je potrebné určiť, pre ktoré konštrukčné úlohy sa zváracia operácia vykonáva. Vo väčšine prípadov je potrebné získať spojenie dvoch obrobkov alebo štruktúr s časťami. Konfigurácie pripojenia sú rôzne - uhlové, zadok, T atď. Z hľadiska tvorby hrán umožňuje technika švového zvárania vytváranie spojov bez úkosov, s prírubami, ako aj s úkosmi v rôznych tvaroch. Za jeden z najťažších úkosov sa považuje skosenie v tvare X, v ktorom sú spojené dve rovné alebo zakrivené hrany. Hoci jednou z hlavných požiadaviek na zváraný spoj je tesnosť, v niektorých prípadoch existujú celkom jasné úlohy na vytvorenie otvorov v spoji. Napríklad pri spájaní prvkov prekrytím a bez skosenia hrany môže vzniknúť podlhovastý otvor, ktorý sa neskôr použije na iné konštrukčné úlohy.

Odrody procesu zvárania

Samotný prístup k technickej organizácii zvárania sa môže líšiť ako v parametroch pracovného prostredia, tak aj v mechanike dopadu na cieľový materiál. Medzi najobľúbenejšie technológie zvárania patria:

• Oblúkové zváranie. Medzi povrchom konštrukcie alebo časti, ktorá sa má zvárať, sa vytvorí elektrický oblúk, ktorého tepelný účinok vedie k roztaveniu materiálu. Táto metóda môže byť manuálna, mechanizovaná alebo automatická. Napríklad technika automatického oblúkového zvárania zahŕňa podávanie elektródového drôtu špeciálnym zariadením, čím sa operátorovi uvoľnia ruky.
• Zváranie plynom. Ak je v predchádzajúcom prípade zdrojom tepla elektrická energia, potom pri zváraní plynom sa používa kyslíkovo-palivový plameň s teplotou 3 200 °C. Zároveň by sa s touto metódou nemali zamieňať kombinované metódy, pri ktorých sa používajú aj zmesi plynov, nie však ako zdroj vysokej teploty, ale na izoláciu zvarového kúpeľa.
• Elektrotroskové zváranie. Náraz na materiál zabezpečuje elektrický prúd a roztavená troska pôsobí ako vodič a modifikátor energie.
• Plazmové zváranie. Vysokoteplotná metóda zvárania, ktorá využíva plazmový oblúk s tepelnou energiou až do 10 000 °C.
• Laserové zváranie. Metóda je založená na využití fotoelektronickej energie. K roztaveniu dielov dochádza pod zvýšeným vplyvom svetelného lúča vyžarovaného laserom.

Zváracie stroje

Na vykonávanie zváracích operácií sa zvyčajne používa niekoľko technických prostriedkov vrátane meniča, usmerňovača a transformátora. V každom prípade je hlavnou úlohou hlavného zváracieho zariadenia poskytnúť jednosmerný prúd. Vysokokvalitné vybavenie dodáva pracovnému priestoru hladký a stabilný elektrický oblúk. Samozrejme to platí pre technológie elektrického zvárania. Technika zvárania v plynných médiách sa realizuje pomocou horákov a prevodoviek, ktoré regulujú prívod plynnej zmesi z valca. Aj v prípade plazmového zvárania sa používajú špeciálne plazmové horáky, ktoré dokážu pracovať s obrobkami do hrúbky 30 mm. Okrem toho je potrebné zdôrazniť, že plynové a plazmové zariadenia nie sú zamerané hlavne na tradičné úlohy spájania kovových častí, ale na rezanie materiálu pod tepelným vplyvom.

Technika šitia

Napriek obrovskej úlohe zariadení veľa pri zváračských prácach závisí od zručností a schopností operátora, ktorý riadi celý proces. Úlohou užívateľa zariadenia je kontrolovať elektródu a prívod prídavných materiálov prítomných vo zvarovom kúpeli, kde sa vytvára šev. Kľúčovým faktorom je poloha operátora a smer švu. Odborníci odporúčajú vykonávať prácu, ak je to možné, v spodnej polohe, pričom je potrebné zabezpečiť, aby bol zvar zvarený lemom s rozšírením. Je žiaduce dosiahnuť hlbokú penetráciu, vďaka ktorej bude štruktúra spoja rovnomernejšia a odolnejšia. V strojárstveručné zváranie, fáza čistenia švu od trosky a šmúh je obzvlášť dôležitá. Ak takéto chyby nebolo možné odstrániť počas hlavnej časti práce, bude potrebné vykonať druhú vrstvu povrchovej úpravy. Hlavná prvá vrstva zvyčajne dosahuje hrúbku 3-4 mm a ďalšie - až 5 mm.

Funkcie zvárania pod tavivom a plynom

Aby sa v procese práce nemusela upravovať technika zvárania, odporúča sa najskôr vypočítať technologické nuansy, ktoré môžu zlepšiť kvalitu výsledku. Zváranie pod tavivom a plynové zváranie sa vyznačuje zameraním na ochranu zvaru pred negatívnym vplyvom vonkajšieho prostredia a taveniny. Napríklad pri vykonávaní techniky zvárania plynom s prívodom argónových zmesí sa znižuje negatívny vplyv kyslíka, ktorý zhoršuje kvalitu zvarovej štruktúry. Čo sa týka taviva, jeho zahrnutie v prvom rade minimalizuje rozstrekovanie taveniny a v druhom rade upravuje zloženie zvaru zahrnutím špeciálnych prísad, ktoré sa aktivujú pri vysokých teplotách.

Parametre organizácie zváračskej výroby

Vo výrobnom režime organizácie zváračských prác sa berie do úvahy niekoľko faktorov pracovnej činnosti naraz, vrátane nasledujúcich:

• Pomer zložitosti operácie a časovej normy na jej realizáciu.
• Množstvo práce je výkon, ktorý zamestnanec alebo tím vykoná za 1 hodinu. Napríklad pri technike ručného oblúkového zvárania sa môžu brať do úvahy metre dokončeného švu alebo počet zmontovaných dielov.
• Jednotkaslužby. V tomto prípade máme na mysli pracovisko, zariadenie alebo miesto na zváranie, v rámci ktorého sa organizujú aj činnosti jedného zamestnanca alebo tímu.

Bezpečnosť pri organizácii a výrobe zvárania

Zvárací proces zahŕňa mnohé riziká a nebezpečenstvá z hľadiska ohrozenia ľudského zdravia. Normy bezpečnosti zvárania sa zameriavajú na niekoľko nebezpečenstiev naraz:

• Žiarenie pri zváraní. Infračervené žiarenie s jasnou žiarou negatívne ovplyvňuje oči zvárača, preto je v jeho výbave povinná prítomnosť masky so špeciálnymi zatemňovacími sklami a filtrami.
• Termomechanický efekt. Najmä pri práci podľa oblúkovej metódy sú nebezpečné striekanie taveniny. V skutočnosti ide o tekutý horúci kov, ktorý môže pri kontakte s pokožkou spôsobiť vážne popáleniny. Na ochranu pred iskrami a horúcim kovom sa používa špeciálny tepelný ochranný odev.
• Nebezpečenstvo požiaru. Vysoké teploty a postriekanie horúcim materiálom zvyšujú nebezpečenstvo požiaru. Stojí za to myslieť na to už vo fáze organizácie procesu, odstraňovania horľavých predmetov z pracovného priestoru.
• Ochrana dýchacích ciest. Faktorom nebezpečného účinku sú aj toxické plyny a uvoľňovanie iných nebezpečných látok pri tepelnej deštrukcii kovovej konštrukcie. V tomto prípade nestačí používať masky a respirátory. Aktívny systém je predpokladom dlhých pracovných procesovvetranie v stiesnených priestoroch a pravidelné 5-10 minútové pracovné prestávky.

Chyby pri zváraní

Vzhľadom na zložitosť procesu zvárania nie je predpoklad technologických chýb ničím výnimočným. Medzi najbežnejšie z nich patria nasledujúce:

• Prerušenie oblúka. Elektrická tepelná činnosť nebola dokončená až do konca plánovaného švu, čo môže viesť k prasknutiu priehlbiny na okraji spojovacieho vedenia.
• Zle vystužený šev s kovovým zoslabením na hranici spoja (rez). Bežný jav pri vysokonapäťových zváracích technikách. V ideálnom prípade by rezy nemali byť hlbšie ako 1 mm, inak bude potrebné dodatočné zváranie.
• Bodová absencia priameho spojenia v štruktúre švu medzi obrobkami. Inými slovami, zostávajúci nedostatok prieniku, ku ktorému dochádza v dôsledku nepresného smeru elektródy počas vytvárania oblúka, bez zohľadnenia hĺbky tepelného účinku.

Záver

Pri všetkej technologickej zložitosti zvárania sa spôsoby ich realizácie stávajú dostupnejšie aj pre bežného domáceho majstra. Je to do značnej miery spôsobené tým, že zváracie techniky sú čoraz ergonomickejšie a bezpečnejšie. Napríklad moderné invertory umožňujú pohodlne riadiť hlavné prevádzkové parametre procesu, berúc do úvahy vlastnosti kovu a podmienky prostredia. Používateľ potrebuje iba správne zorganizovať pracovný priestor a správne ovládať elektrický oblúk pri vytváraní švu.