Technologie Spojování materiálů – nerozebíratelné spoje – základní druhy svařování

Výukový materiál Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Číslo materiálu: 03_32_INOVACE_ 1_15

Základní druhy svařování Předmět: Technologie Ročník: 1. Jméno autora: Ing. Leopold Voharek Škola: SPŠ Hranice Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Leopold Voharek Financováno z ESF a státního rozpočtu ČR. Anotace : Seznámení se s technologiemi nerozebíratelného spojování pomocí svařování Klíčová slova:svařování, tavné svařování, svařování tlakem, nerozebíratelné spoje

Základní druhy svařování Svařováním vytváříme pevné a nerozebíratelné spojení kovových částí.  Je to postup při kterém je fyzikální a chemické spojení jednotlivých dílů realizováno tepelnou energií.  Svařovat lze kovové i nekovové materiály, materiály podobných i různých vlastností. Ale pro různé typy spojů a materiálů jsou vhodné jiné metody svařování.  Při svařování dojde vždy ke změně fyzikálních nebo mechanických vlastností základního materiálu (spojovaného) v okolí spoje.

ZÁKLADNÍ DRUHY SVAŘOVÁNÍ Historie svařování  Historicky prvním způsobem svařování bylo svařování kovářské, které se rozvíjelo spolu se zpracováním kovů. Teprve až s rozvojem průmyslu a zvláště s objevem elektrického proudu, vyvstaly požadavky na další způsoby spojování kovů.  Velkým impulsem pro rozvoj nových metod svařování – zejména elektrickým obloukem – byly obě světové války ve 20. století.  V 60. letech byl využit pro svařování laser  v 70. letech elektronový paprsek pro materiály a konstrukce leteckého a vojenského průmyslu.  z 90. let minulého století – je třecí svařování promíšením.

ZÁKLADNÍ DRUHY SVAŘOVÁNÍ Svařování  Výhody:  Těsnost  trvanlivost  pevnost spojení.  Nevýhody :  nerozebiratelnost spoje  změna struktury  změna mechanických vlastností  vznik vnitřního pnutí a deformací  nutná potřeba kvalifikovaných pracovníků.

Základní druhy svařování Svařování Tavné Tavné i tlakové Tlakové

ZÁKLADNÍ DRUHY SVAŘOVÁNÍ Při svařování je nutné působit buď tlakem, teplem nebo oběma faktory najednou. Obecně platí závislost čím vyšší působí tlak tím méně je potřeba vnést teplo a obráceně. Tlakové svařování je označením svařování za působení převážně tlaku a tavné při působení tepla.

ZÁKLADNÍ DRUHY SVAŘOVÁNÍ Tavné svařování: Tavné svařování lze charakterizovat jako postup, kdy se přivádí energie pouze ve formě tepla a ke spojení materiálů dochází při jejich roztavení v tzv. svarové lázni. Rozdělení tavných metod svařování Slévárenské Plamenem Elektrickým obloukem Elektronové Laserem Pod tavidlem Termitem

ZÁKLADNÍ DRUHY SVAŘOVÁNÍ Svařování slévárenské Nejčastěji využívaný ve slévárnách. Používá se tam, kde je k dispozici tekutý kov k opravám odlitků.

Základní druhy svařování Svařování plamenem  Svařování plamenem, zastarale autogenní svařování, je historicky starší metodou než obloukové svařování. Zdrojem tepla plamenového svařování je spalování hořlavého plynu ve směsi s kyslíkem, případně vzduchem  Přestože se jedná o jednu z nejlevnějších metod svařování, její význam ustupuje a v současné době se používá zejména v opravárenství, při renovacích, při klempířských a instalatérských pracích, apod.

Základní druhy svařování Elektrickým obloukem Je to nepoužívanější zdroj tavného svařování.  Zdroj tepla – elektrický oblouk,vznikající mezi elektrodou a svařovaným materiálem. Teplem el. oblouku dojde k místnímu natavení a svaření součásti.  Používá se stejnosměrný nebo střídavý proud. Metody obloukového svařování jsou největší skupinou metod tavného svařování. Energii pro roztavení svařovaného materiálu získávají při hoření elektrického oblouku v ionizovaném plynu. Tyto metody jsou velmi rozšířené v průmyslové praxi pro celou řadu výhod, jako jsou např. relativně nízké investiční náklady, vysoká kvalita svarů při dodržení technologické kázně, apod.

Základní druhy svařování Elektronové svařování Elektronové svařování [ (svařování svazkem elektronů nebo svařování elektronovým paprskem) je metoda používaná pro svařování materiálů vysoce chemicky aktivních (titan, zirkon, molybden, niob, hafnium, wolfram aj.) nebo vysokotavitelné a žárupevné slitiny (např. Inconel, Nimonic)

Základní druhy svařování Svařování laserem Laserový paprsek umožňuje velmi produktivní svařování součástí z vysokotavitelných kovů, navařování a řezání těžkotavitelných kovů. Vysoká rychlost zabraňuje vzniku strukturních změn v okolí sváru.

Základní druhy svařování Svařování pod tavidlem Je to plně automatizovaná metoda obloukového svařování, kdy je svarová lázeň chráněna plyny vzniklými při hoření a tavením tavidla ve svarové lázni. Část tavidla se roztaví a vytvoří ochranný struskový kryt nad tavnou lázní. Svařování pod tavidlem probíhá zásadně na mechanizovaném svařovacím zařízení. Pro zvýšení produktivity je možné uspořádání i s několika elektrodami. Vzhledem k vysoké výtěžnosti je tato metoda zvláště vhodná ke zhotovení dlouhých rovných spojů v normální poloze. Používá se hlavně ke svařování tlakových nádob, chemických zařízení, v těžkém strojírenství a při opravách a stavbách lodí.

Základní druhy svařování svařování termitem  druh slévárenského svařování, při němž se teplo potřebné k roztavení svarového kovu uvolňuje při termochemické reakci aluminotermické směsi - termitu (směs hliníkové krupice s okujemi a kovovými přísadami).  používá se téměř výhradně pro svařování kolejnic.  Termit tvoří směs oxidů uhlíku, železa, titanu a manganu  Spojované konce součástí se předehřejí a vloží do formy  Termit umístěný v kelímku se zapálí (např. pomocí snadno vznětlivého peroxidu barya)  ¨Čisté kovy získané redukcí jsou těžší (klesají ke dnu) než oxid hlinitý (struska) vtékají do svarové spáry

Základní druhy svařování Tavné i tlakové svařování Při svařování je nutné působit buď tlakem, teplem nebo oběma faktory najednou. Obecně platí závislost čím vyšší působí tlak tím méně je potřeba vnést teplo a obráceně. Rozdělení:  kovářské  třením  odporem ( bodové )  indukční

Základní druhy svařování Kovářské svařování  Nejstarší způsob, spojujeme nízkouhlíkovou ocel. Uplatňuje se při spojování předkovků nebo prasklých tlustostěnných součástí zásadně v kusové výrobě.  Ke spojení dochází při zahřátí kovů na teplotu zhruba 50 % až 90 % teploty tání[ a působením vnějšího tlaku údery kladiva nebo lisu. Difúzní procesy jsou díky zvýšené teplotě urychleny a dochází tak ke snadnějšímu vytvoření pevného spoje.

Základní druhy svařování Odporové svařování  se používá pro spojení dvou materiálů položených na sobě. Tato metoda se nejčastěji používá k bodování ocelových plechů. Plechy jsou k sobě přimáčknuty dvěma elektrodami jimiž zároveň prochází elektrický proud.  Ocel je oproti měděným elektrodám špatný vodič, proto v ní při procházení proudu vzniká velký odpor a dojde k lokálnímu ohřátí styčných ploch svařovaných plechů. Při současném působení tlaku tak dojde k lokálnímu svaření.  Vzniklé svary mají velkou pevnost proti usmyknutí ve směru ploch plechů ve srovnání s namáháním kolmo k povrchu plechů.

Základní druhy svařování Svařování třením  K ohřevu se využívá tepla, vznikajícího třením stykových ploch svařovaných částí z nichž první je v klidu a druhá se otáčí. Po dosažení těstovitého stavu svařuje se pěchovacím tlakem. Výhody :  svařovaný materiál se nemůže spálit.  můžeme svařovat další materiál  úspora energie při svařování  jednoduchá příprava svař. míst  dobré fyzikální vlastnosti svaru.

Základní druhy svařování Indukční svařování Svařované součásti se přímo nestýkají s elektrickým vodičem. Zakroužený pás ze spojovaného materiálu unášejí válce, ten prochází induktorem chlazeným vodou. Indukovaný proud protéká podél svařovaných okrajů a ohřívá stykové plochy na teplotu svařování.

Základní druhy svařování Tlakové svařování Při svařování je nutné působit buď tlakem, teplem nebo oběma faktory najednou. Obecně platí závislost čím vyšší působí tlak tím méně je potřeba vnést teplo a obráceně. Rozdělení:  za studena  ultrazvukem  výbuchem

Základní druhy svařování Svařování za studena  Vytváří se stykové i přeplátované spoje.  Za studena se svařují hermetické obaly radioizotopů pro atomové elektrárny, tyčoviny z neželezných kovů apod. K účinné difúzi dojde pouze tehdy, jsou-li stykové plochy v kovově čistém stavu.

Základní druhy svařování Ultrazvukové svařování  Využívá mechanického rozkmitání o vysoké frekvenci při současném působení tlakové síly, která mj. zaručuje přenos kmitů z tzv. sonotrod do spojovaných materiálů. Rozkmitáním dochází i k relativně malému ohřevu v dané oblasti a vzniku plastických deformací  Ultrazvukové svařování našlo své uplatnění zejména při svařování plastů, ale také při svařování vodičů, například u vícežilových kabelových svazků.  Používá se především v elektronice a letectví k bodovému i švovému svařování hliníku, lze svařovat až 20 tenkých plechů najednou. Spojujeme součásti z plastů, mědi titanu stříbra, kovy k plastům apod.

Základní druhy svařování Svařování výbuchem  Výbuchové svařování se používá zejména pro navařování, tzv. plátování. Dvě desky se na sebe položí, na horní povrch horní desky se rozprostře výbušnina, která se přivede k explozi. Rázová vlna, která kovem prostupuje způsobí tlak 10 až 100 GPa, který je mnohonásobně větší než mez kluzu spojovaných materiálů (nízkolegovaná ocel dosahuje meze kluzu řádově 10 2 MPa). Tlaková energie se tak přemění na deformační, oba materiály na kontaktní ploše zplastizují. Výbuchové  Pro vytvoření dobrého spoje je nutná rychlost exploze nižší než rychlost šíření zvuku spojovaných materiálů.  S výhodou se výbuchové svařování se používá pro svařování různých materiálů, které metodami tavného svařování nelze spojovat, např. ocel a titan

Základní druhy svařování  cs.wikipedia.org/  fsw.cfm fsw.cfm  Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Svařování