Technologický proces vytvárania trvalého spojenia homogénnych materiálov v dôsledku vytvárania atómových väzieb sa nazýva zváranie. V tomto prípade nastáva v mieste kontaktu hustá fúzia dvoch materiálov do jedného. Napriek tomu, že sa takéto spojenie používa už dlhú dobu, moderné zváranie kovov, typy a technológia jeho realizácie sa neustále zdokonaľujú, čo umožňuje spájať rôzne produkty so zvýšenou spoľahlivosťou a kvalitou.
Vlastnosti povrchového zvárania
Celý proces zvárania kovov prebieha v dvoch fázach. Po prvé, povrchy materiálov musia byť priblížené k sebe vzdialenosťou síl medziatómovej súdržnosti. Pri izbovej teplote nie sú štandardné kovy schopné spojiť sa ani pri stlačení výraznou silou. Dôvodom je ich fyzikálna tvrdosť, takže ku kontaktu pri približovaní sa k takýmto materiálom dochádza len v niektorých bodoch, bez ohľadu na kvalitu povrchovej úpravy. Práve povrchová kontaminácia výrazne ovplyvňuje možnosť adhézie materiálov, pretože v prírodných podmienkach sú vždy prítomné filmy, oxidy a vrstvy nečistôt.
Preto vytvorenie kontaktu medzi okrajmi dielovmôže byť dosiahnuté buď v dôsledku plastických deformácií, ktoré vznikajú v dôsledku aplikovaného tlaku, alebo v prípade roztavenia materiálu.
V ďalšej fáze zvárania kovov sa uskutočňuje difúzia elektrónov medzi atómami spojených povrchov. Preto rozhranie medzi hranami zmizne a získa sa buď kovová atómová väzba, alebo iónové a kovalentné väzby (v prípade polovodičov alebo dielektrík).
Klasifikácia typov zvárania
Technológia zvárania sa neustále zlepšuje a stáva sa rozmanitejšou. K dnešnému dňu existuje asi 20 druhov zvárania kovov, ktoré sú rozdelené do troch skupín:
- Tlakové zváranie sa vykonáva aplikáciou mechanickej energie, kedy sa väzby medzi kryštálmi získavajú metódou plastickej deformácie materiálu. Výsledkom je, že kov začne prúdiť, pohybuje sa pozdĺž línie spájania častí a berie so sebou vrstvu kontaminovaných nečistôt. Proces deformácie a spojenia povrchov bez predhrievania sa nazýva studené zváranie kovu. V tomto prípade sa vytvárajú medziatómové väzby, čo vedie k tesnému spojeniu častí.
- Zváranie tavením sa vykonáva spájaním produktov bez použitia tlaku. Zdroje tepla pri takomto zváraní kovov sú plynový plameň, elektrický oblúk, energia lúča. Počas zvárania sa povrchy zahrievajú a tavia, vytvárajú medziatómové väzby medzi dvoma kovmi a elektródou a spájajú sa do spoločného zvarového kúpeľa. Po ochladení a stuhnutí kompozície kontinuálne odlievaniešev.
- Termomechanické zváranie kovu sa vykonáva pomocou tepla a tlaku. Miesto spájania materiálu sa najskôr zahreje a potom lisuje. Zahrievanie časti dodáva potrebnú plasticitu a mechanické pôsobenie spája časti výrobku do monolitického spojenia.
tavné zváranie
Tento typ zvárania je široko používaný v priemyselných podmienkach aj v každodennom živote. Tavné spájanie kovov zahŕňa:
- Oblúkové zváranie. Vyrába sa vytvorením vysokoteplotného elektrického oblúka medzi kovom a elektródou.
- Pri plazmovom spájaní je zdrojom tepla ionizovaný plyn, ktorý vysokou rýchlosťou prechádza elektrickým oblúkom.
- Zváranie trosky sa vykonáva ohrevom roztaveného taviva (trosky) elektrickým prúdom.
- Laserové lepenie prebieha spracovaním kovového povrchu laserovým lúčom.
- Pri zváraní elektrónovým lúčom sa spoj zahrieva kinetickou energiou pohybujúcich sa elektrónov vo vákuu pod vplyvom elektrického poľa.
- Plynové zváranie kovov je založené na ohreve miesta pripojenia prúdom ohňa, ktorý vzniká pri spaľovaní kyslíka a plynu.
Spoj pre oblúkové zváranie
Oblúkové zváranie zahŕňa použitie zdroja prúdu s veľkou nominálnou hodnotou, zatiaľ čo stroj má malé napätie. Transformátor je pripojený súčasne k kovuobrobok a zváracia elektróda.
V dôsledku zvárania kovu elektródou sa vytvorí elektrický oblúk, vďaka ktorému sa natavia okraje spájaných obrobkov. V zóne pôsobenia oblúka vzniká teplota okolo päťtisíc stupňov. Takéto zahrievanie stačí na roztavenie akéhokoľvek kovu.
Počas tavenia kovu spájaných dielov a elektródy vzniká zvarový kúpeľ, v ktorom prebiehajú všetky procesy adhézie. Troska stúpa na povrch roztavenej kompozície a vytvára špeciálny ochranný film. V procese zvárania kovovým oblúkom sa používajú dva typy elektród:
- non-melting;
- topenie.
Pri použití nekonzumovateľnej elektródy je potrebné zaviesť do oblasti elektrického oblúka špeciálny drôt. Spotrebné elektródy sa zvárajú nezávisle. Do zloženia takýchto elektród sa pridávajú špeciálne prísady, ktoré neumožňujú zhasnúť oblúk a zvyšujú jeho stabilitu. Môžu to byť prvky s vysokým stupňom ionizácie (draslík, sodík).
Metódy oblúkového pripojenia
Oblúkové zváranie sa vykonáva tromi spôsobmi:
- Manuálny spôsob. V tomto prípade sa všetky kroky spájania vykonávajú ručne pomocou jednoduchého zvárania elektrickým oblúkom.
- Produktívnejšie je poloautomatické zváranie kovov. Pri tejto metóde sa zvar robí ručne a prídavný drôt sa podáva automaticky.
- Automatické zváranie je pod dohľadomoperátor a všetku prácu vykonáva zvárací stroj.
Technológia plynového zvárania
Tento typ zvárania umožňuje spájať rôzne kovové konštrukcie nielen v priemyselných podnikoch, ale aj doma. Technológia zvárania kovov nie je veľmi zložitá, zmes plynov pri spaľovaní nataví povrchové okraje, ktoré sú vyplnené prídavným drôtom. Pri chladnutí šev kryštalizuje a vytvára pevné a spoľahlivé spojenie materiálov.
Zváranie plynom má mnoho pozitívnych aspektov:
- Možnosť pripojiť rôzne časti offline. Navyše si táto práca nevyžaduje silný zdroj energie.
- Jednoduché a spoľahlivé plynové zváracie zariadenie sa ľahko prepravuje.
- Schopnosť vykonávať nastaviteľný proces zvárania, pretože je ľahké manuálne zmeniť uhol ohňa a rýchlosť povrchového ohrevu.
Používanie takéhoto zariadenia má však aj nevýhody:
- Vykurovaná plocha má veľkú plochu, čo negatívne ovplyvňuje susedné prvky dielu.
- Neschopnosť automatizovať proces zvárania.
- Potreba prísneho dodržiavania bezpečnostných opatrení. Práca so zmesou plynov predstavuje vysoký stupeň nebezpečenstva výbuchu.
- Hrúbka kovu pre kvalitné spojenie by nemala byť väčšia ako 5 mm.
Stroskazváranie
Tento typ spojenia sa považuje za zásadne nový spôsob získania zvaru. Povrchy častí, ktoré sa majú zvárať, sú pokryté troskou, ktorá sa zahrieva na teplotu presahujúcu teplotu tavenia drôtu a základného kovu.
V počiatočnej fáze je zváranie podobné zváraniu pod tavivom. Potom, po vytvorení zvarového kúpeľa tekutej trosky, oblúk prestane horieť. Ďalšie tavenie okrajov dielu sa uskutočňuje v dôsledku tepla, ktoré sa uvoľňuje počas toku prúdu. Charakteristickým znakom tohto typu zvárania kovov je vysoká produktivita procesu a kvalita zvaru.
Tlakový zvárací spoj
Spájanie kovových povrchov mechanickou deformáciou sa najčastejšie vykonáva v priemyselnej výrobe, keďže táto technológia si vyžaduje drahé vybavenie.
Pre tlakové zváranie zahŕňajú:
- Ultrazvukové dokovanie kovových častí. Vykonávané vibráciami ultrazvukovej frekvencie.
- Zváranie za studena. Uskutočňuje sa na základe medziatómového spojenia dvoch častí vytvorením veľkého tlaku.
- Metóda kováčstva. Známy už od staroveku. Materiál sa zahrieva v peci a potom sa zvára mechanickým alebo ručným kovaním.
- Zváranie tlakom plynu. Veľmi podobná kováčskej metóde, na vykurovanie sa používa iba plynové zariadenie.
- Kontaktné elektrické pripojenie. Je považovaný za jeden z najpopulárnejších typov. Pri takomto zváraní sa zahrievanie kovu uskutočňuje prechodom elektrického prúdu cez neho.
- Pri difúznom zváraní je tlaková sila na kov nízka, ale vyžaduje sa vysoká teplota ohrevu spoja.
Bodové zváranie
Povrchy, ktoré sa majú spojiť pri takomto zváraní, sú medzi dvoma elektródami. Pod pôsobením lisu elektródy stlačia časti, po ktorých sa aplikuje napätie. Miesto zvárania sa ohrieva prechodom prúdu. Priemer zvarového bodu závisí výlučne od veľkosti kontaktnej podložky elektródy.
V závislosti od toho, ako sú elektródy umiestnené vo vzťahu k častiam, ktoré sa majú spojiť, môže byť kontaktné zváranie jednostranné alebo obojstranné.
Existuje veľa druhov odporového zvárania, ktoré fungujú na podobnom princípe. Patria sem: zváranie na tupo, švové zváranie, kondenzátorové zváranie.
Bezpečnosť
Práca so zváracím zariadením je spojená s mnohými faktormi nebezpečnými pre zdravie operátora. Vysoké teploty, výbušné prostredie a škodlivé chemické výpary vyžadujú, aby osoba prísne dodržiavala bezpečnostné opatrenia:
- Všetky elektrické zariadenia a zariadenia musia byť riadne uzemnené a izolované.
- Je potrebné pracovať v suchej kombinéze a rukaviciach. Na ochranu pokožky tváre a očí používajte masku s tmavým sklom.
- Na pracovisku zvárača musí byť lekárnička a hasiaci prístroj.
- Miestnosť, kde sa vykonávajú zváracie práce, musí byť dobre vetraná.
- Práca sa nesmie vykonávať v tesnej blízkosti horľavých predmetov.
- Nenechávajte plynové fľaše bez dozoru.
Existuje veľké množstvo druhov zvárania kovov, pre ktorý sa zvárač rozhodne na základe dostupnosti vybavenia a schopnosti dosiahnuť požadovaný výsledok práce. Zvárač musí poznať zariadenie a princípy práce na určitom zariadení.
