Struktura

Svařování elektrickým obloukem

Svařování elektrickým obloukem

Anotace oblasti

Svařování elektrickým obloukem je tavné svařování, při kterém dochází k natavení stykových ploch základního materiálu a přídavného materiálu teplem od elektrického oblouku. Roztavený kov základního a přídavného materiálu se slije a po ztuhnutí vzniká svar.

obrazek Obr. 1: Svařování elektrickým obloukem

Svařovací oblouk je elektrický výboj v neředěných plynech, který se udržuje samostatně a vyznačuje se vysokou proudovou hustotou při nízkém napětí. Elektrický oblouk hoří mezi anodou (+ pól, 2400 °C) a katodou (- pól, 2100 °C). Teplota elektrického oblouku v obloukovém sloupci dosahuje 6 000 – 8 000 °C. Při svařování elektrickým obloukem lze svařovat pomocí stejnosměrného i střídavého proudu. Je-li na elektrodě a základním materiálu mínus pól jedná se o přímou polaritu. V opačném případě se jedná o polaritu nepřímou.

Hoření oblouku podporují opakované zkraty vzniklé odkapáváním roztaveného materiálu z elektrody. Pomocí oblouku lze svařovat mnoha způsoby – svařování v ochranné atmosféře, obalenou elektrodou, pod tavidlem.

obrazek

Obr. 2: Elektrický oblouk

Zařízení pro svařování elektrickým obloukem

Zdrojem svařovacího proudu jsou svařovací dynama, transformátory, usměrňovače, měniče. Dodávají elektrickou energii potřebnou pro zapálení a hoření elektrického oblouku do uzavřeného svařovacího obvodu. Zapálení elektrického oblouku probíhá při napětí naprázdno zdroje, které bývá obvykle vyšší než při ustáleném hoření oblouku. Velikost zápalného napětí (60 – 70 V) závisí na materiálu elektrod a ionizační schopnosti plynného prostředí. Pro běžné metody svařování je charakteristické napětí 10 – 50 V a svařovací proud 10 – 2000 A.

obrazek 

Obr. 3: Zařízení pro svařování elektrickým obloukem

 

K přenosu roztaveného kovu elektrody do svarové lázně dochází několika způsoby:

  • Zkratový přenos – kapky roztaveného kovu z elektrody vytvoří zkrat mezi elektrodou a tavnou lázní, po přerušení zkratu se opět zapálí oblouk, k tomuto přenosu dochází zejména u obloukového svařování obalenou elektrodou.

  • Kapkový přenos – nedochází ke zkratu, odtavují se menší kapky s frekvencí 20 – 50/s, charakteristický přenos pro obloukové svařování v ochranné atmosféře CO2.

  • Sprchový přenos – nedochází ke zkratu, kapky tekutého kovu jsou jemně rozptýleny a pohybují se ve směru osy elektrody, k přenosu dochází hlavně při vyšších proudech a delším oblouku – svařování v ochranné atmosféře bohaté na argon.

  • Impulzní přenos – využívá se v širokém rozsahu tepelných příkonů, používají se plyny na bázi argonu Ar, nelze realizovat v CO2, používá se pro svařování tenkých plechů, přenos kovů je velmi stabilní a téměř bez rozstřiku, přenos je realizován při pulsujícím proudu, je možné použít drát většího průměru a zlepšit tak produktivitu práce.

obrazek

Obr. 4: Způsoby přenosu svarového kovu

Elektrody

Elektroda je přídavný materiál, kterým přichází do místa svaru elektrický proud přeměňující se v teplo. Vlivem vysoké teploty dochází při svařování k tavení elektrody a povrchu základního materiálu. Roztavený kov elektrody a tavený obal přechází obloukem do roztavené lázně a vytváří tak svar, který je chráněn vrstvou strusky.

Druhy elektrod:

  • Tavné – kovové (ocel podobného složení jako základní materiál).

  • Netavné

    • kovové – ze speciálních slitin, mohou být holé nebo obalené

    • nekovové- z grafitu.

Značení elektrod prováděné výrobcem se nachází na ochranném obalu každé elektrody. Elektrody určené pro svařování ocelí se označují v souladu s normou ČSN EN 499. Elektrody musí splňovat požadavky na mechanické vlastnosti svarového kovu, vhodnost elektrody a její ovladatelnost pro různé pracovní polohy, atd. Při volbě elektrody musíme brát v úvahu vlastnosti základního materiálu, velikost a druh namáhání a namáhání svarů, požadavky kladené na svar, polohu svařování, další zpracování svařence, atd.

Obalená elektroda se skládá z kovového jádra a obalu. Obal tvoří přísadové prvky (Cr, Ni, Mo, V, aj.) vytvářející přídavný svarový kov, organické a anorganické látky. Obal stabilizuje oblouk, chrání svarový kov před účinky vzduchu, zpomaluje chladnutí svaru a tím omezuje vznik vnitřního pnutí vytvořením strusky na povrchu svarového kovu. Obaly elektrod se používají bazické, kyselé nebo speciální.

obrazek 

Obr. 5: Průřez obalenou elektrodou

Vybavení ke svařování:

  • Držák elektrod - slouží pro ochranu před elektrickým napětím a spálením.

  • Oklepávací kladívko a drátěný kartáč - slouží k odstranění strusky.

  • Ochranný svářečský štít - je opatřen tmavým speciálním sklem (ochranný svářečský filtr), před nímž je krycí čiré sklo.

  • Kožené svářečské rukavice a zástěra - chrání před zářením, jiskrami a spálením.

 

Svařování v ochranném prostředí

Elektrické obloukové svařování pod tavidlem

Elektrický oblouk hoří pod vrstvou tavidla mezi holou elektrodou (drát - odvíjí se z cívky ze zásobníku a je dodáván do místa svaru) a svařovaným materiálem. Pro svařování se používají zdroje střídavého i stejnosměrného proudu, nejčastěji se svařuje automaticky.

obrazek 

Obr. 6: Svařování pod tavidlem

Tvary svarových úkosů pro svařování pod tavidlem jsou doporučeny normou ČSN 050028. Pro malé tloušťky se většinou provádějí I-svary, u větší tloušťky se používají převážně jednostranné svary (V, ½ V, U ½ U, W a ½ W), u velké tloušťky se volí oboustranné symetrické nebo nesymetrické svary. Tímto způsobem svařování je možné provádět i koutové svary.

Pro svařování pod tavidlem se používá zařízení s výkonným zdrojem proudu, které umožňuje dosažení potřebných svařovacích parametrů. Zdroje proudu se volí také s ohledem na podmínky regulace délky oblouku a rychlosti podávání drátu.

 

Elektrostruskové svařování 

Je to způsob svařování materiálů velkých tlouštěk, tj. tlouštěk od 50 do 1500 mm. Jde o svařování pod roztavenou struskou, která vzniká z tavidla, kterým prochází holá elektroda. Výhodou je vysoká produktivita a účinnost, užívá se pro svařování velkých výkovků nebo odlitků.

obrazek 

Obr. 7: Elektrostruskové svařování

 

Zdroje

  • HLUCHÝ, Miroslav, KOLOUCH, Jan, PAŇÁK, Rudolf. Strojírenská technologie 2, Polotovary a jejich technologičnost, 1. díl. 2. vyd. Praha: Scientia, spol. s r.o., 2001, str. 158-220. ISBN 80-7183-244-8.
  • KOLEKTIV AUTORŮ. Svařování tenkých plechů, drátů a profilů, studijní text k modulu vzdělávacího programu Profesmodul, EPAVA Olomouc, vydání první, Olomouc 2012. CZ1.07/3.2.05/01.0006.
  • KUBÍČEK, Miroslav. Digitální učební materiál. Šablona Svařování elektrickým obloukem obalenou elektrodou, Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT, SPŠ a VOŠ technická Brno, Sokolská 1, Brno, 2013. ISBN není.
  • HLUCHÝ, Miroslav a kol. Strojírenská technologie 2, Polotovary a jejich technologičnost, Základy obrábění. 1. vyd. SNTL Praha, 1979, 404 s. ISBN není, č.5428, 04-221-79.

Obrázky:

  • Obr.1: Svařování elektrickým obloukem. Autor neznámý. [cit. 2014-11-23], dostupný z: http://bvv.cz

  • Obr. 2: Elektrický oblouk. HLUCHÝ, Miroslav, KOLOUCH, Jan, PAŇÁK, Rudolf. Strojírenská technologie 2, Polotovary a jejich technologičnost, 1. díl. 2. vyd. Praha: Scientia, spol. s r.o., 2001, str. 158-220. ISBN 80-7183-244-8.

  • Obr.3: Zařízení pro svařování elektrickým obloukem. Autor KUBÍČEK, Miroslav. Digitální učební materiál. Šablona Svařování elektrickým obloukem obalenou elektrodou, Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT, SPŠ a VOŠ technická Brno, Sokolská 1, Brno, 2013. ISBN není.

  • Obr. 4: Způsoby přenosu svarového kovu. KOLEKTIV AUTORŮ. Svařování tenkých plechů, drátů a profilů, studijní text k modulu vzdělávacího programu Profesmodul, EPAVA Olomouc, vydání první, Olomouc 2012. CZ1.07/3.2.05/01.0006.

  • Obr. 5: Průřez obalenou elektrodou. HLUCHÝ, Miroslav a kol. Strojírenská technologie 2, Polotovary a jejich technologičnost, Základy obrábění. 1. vyd. SNTL Praha, 1979, 404 s. ISBN není, č.5428, 04-221-79.

  • Obr. 6: Svařování pod tavidlem. HLUCHÝ, Miroslav a kol. Strojírenská technologie 2, Polotovary a jejich technologičnost, Základy obrábění. 1. vyd. SNTL Praha, 1979, 404 s. ISBN není, č.5428, 04-221-79.

  • Obr. 7: Elektrostruskové svařování. HLUCHÝ, Miroslav a kol. Strojírenská technologie 2, Polotovary a jejich technologičnost, Základy obrábění. 1. vyd. SNTL Praha, 1979, 404 s. ISBN není, č.5428, 04-221-79.

  • Obr. 8: Svařovací charakteristika s konst. proudem. KOLEKTIV AUTORŮ. Svařování tenkých plechů, drátů a profilů, studijní text k modulu vzdělávacího programu Profesmodul, EPAVA Olomouc, vydání první, Olomouc 2012. CZ1.07/3.2.05/01.0006.

  • Obr. 9: Svařovací charakteristika s konst. výkonem. KOLEKTIV AUTORŮ. Svařování tenkých plechů, drátů a profilů, studijní text k modulu vzdělávacího programu Profesmodul, EPAVA Olomouc, vydání první, Olomouc 2012. CZ1.07/3.2.05/01.0006.

  • Obr. 10: Svařovací charakteristika s konst. napětím. KOLEKTIV AUTORŮ. Svařování tenkých plechů, drátů a profilů, studijní text k modulu vzdělávacího programu Profesmodul, EPAVA Olomouc, vydání první, Olomouc 2012. CZ1.07/3.2.05/01.0006.

  • Obr. 11: Svařování elektrickým obloukem. Autor neznámý, [cit. 2014-11-23], dostupný z: http://www.stredniskoly.cz/skola/600012069.html

Video:

  • Video Svařování obalenou elektrodou, propagační materiál firmy FRONIUS Česká republika, s.r.o.

Čti také

Svařovací statické charakteristiky     

 

  • S konstantním proudem, tzv. strmá – vhodná pro ruční svařování obalenou elektrodou.

obrazek

Obr. 8: Svařovací charakteristika s konst. proudem

 

  • S konstantním výkonem, tzv. mírně klesající. obrazek 

Obr. 9: Svařovací charakteristika s konst. výkonem

 

  • S konstantním napětím, tzv. plochá – vhodná pro mechanizované způsoby svařování (CO2).

obrazek

Obr. 10: Svařovací charakteristika s konst. napětím

 

Pro ruční mechanizované svařování se používají svařovací zdroje s plochou charakteristikou. Nastavením rychlosti podávání svařovacího drátu se nastavuje svařovací proud. Rozdíly napětí jsou velmi malé.       

Doplňující učivo

Základy elektrotechniky při svařování elektrickým obloukem

Elektrický proud je usměrněný pohyb (orientace) elektronů od záporného pólu zdroje ke kladnému a zároveň pohyb (orientace) kladných částic opačným směrem. Elektrický proud, který prochází vodiči jedním směrem, se nazývá stejnosměrný. Pokud elektrický proud v závislosti na čase mění svůj směr, nazývá se střídavý. Elektrický proud se značí I a jeho jednotkou jsou ampéry A.

Všechny kovy nevedou stejně elektrický proud stejně dobře. Kovy vykazují vůči procházejícímu elektrickému proudu odpor, který je závislý na materiálu a čistotě vodiče, jeho průřezu, délce a teplotě. Pro vedení elektrického proudu se používají vodiče vyrobené nejčastěji z neželezných kovů (Al, Cu o čistotě 99,99 %). Elektrický odpor se značí R a udává se v ohmech. U svařovacího obvodu představuje elektrický oblouk hlavní odpor, jehož velikost je dána délkou oblouku. Délka oblouku ovlivňuje hodnoty proudu a napětí oblouku.

Elektrické napětí je příčinou toku elektrického proudu. Napětí se značí U a jednotkami jsou volty V.

Svařovací dynamická charakteristika: udává hodnoty napětí a proudu při náhlých změnách během svařování (při zapalování a zhášení oblouku). Její sklon je tzv. dynamická strmost. Má vliv na zapálení oblouku a na jeho udržení.

Komentář

Tavidla jsou zrnité látky, svou funkcí nahrazují obal u obalené elektrody. Nejčastěji se používají křemičitany, fluoridy a mangany, které se přivádí násypkou před elektrodu. Tavidla zakrývají po celou dobu procesu svařovací oblouk, chrání tak svarovou lázeň před přístupem vzduchu, stabilizuje oblouk a dodává do svaru přísadové prvky. Z tavidla vzniká nad tavnou lázní struska, jejím úkolem je zpomalit ochlazování svaru, aby nedocházelo ke vzniku velkého vnitřního pnutí.

 

Využití

Využití svařování obalenou elektrodou

Svařováním elektrickým obloukem obalenou elektrodou se zhotovují tupé a koutové svary ve všech polohách. Stykové plochy (úkosy) svařovaných polotovarů se připravují v závislosti na typu svaru, svařované tloušťce a technologii svařování. Jsou uvedeny v mezinárodní normě ČSN EN 29 692. Svařovat lze téměř všechny materiály.

Využití

Využití svařování pod tavidlem

Tímto způsobem se svařují mostové a jeřábové konstrukce, kotle, tlakové nádoby, aj. Používá se zejména pro svařování nízkolegovaných konstrukčních ocelí, tloušťka svařovaných částí může být 2 až 200 mm.

Zajímavost

Content svarovani obalenou elektrodou

Obr. 11: Svařování elektrickým obloukem

 

Zapálení oblouku se provádí lehkým a plynulým dotykem konce elektrody o svařovaný materiál s následným oddálením o vzdálenost rovnou asi dvojnásobku průměru elektrody. Po zapálení je nutné vést elektrodu mírně nakloněnou tak, aby struska nepředbíhala oblouk, a udržovat konstantní vzdálenost konce elektrody od svařovaného povrchu, což vyžaduje vedle pohybu ve směru svařování neustálé přibližování elektrody k místu svařování. Pokud potřebujeme vytvořit širší housenku, tak využívá ještě kývavého pohybu. Zakončení svarové housenky se provádí při odtavení svarového kovu a jeho zatočením tak, aby bylo z čeho dosazovat svarový kov a abychom zabránili vzniku staženiny.

This div will be replaced by the JW Player.

Svařování elektrickým obloukem

Logolink