Svařování kovů elektrickým obloukem

OBLOUKOVÉ SVAŘOVÁNÍ Svařování elektrickým obloukem je nejpoužívanější skupinou technologických procesů svařování. Při svařování elektrickým obloukem se okraje spojovaných dílů nataví elektrickým obloukovým výbojem. Svařování vyžaduje vysokoproudý, nízkonapěťový zdroj energie, k jedné svorce, ke které je připojena část, která má být svařována, a ke druhé – svařovací elektroda.
Hlavní úlohou obloukového výboje je přeměna elektrické energie na teplo. Při teplotě asi 5500 °C je plyn ve výboji směsí ionizovaných částic, které určují chování přídavného kovu. Charakter obloukového výboje závisí na přídavném kovu, základním kovu, ochranném prostředí, parametrech elektrického obvodu a dalších faktorech. Výbojové napětí oblouku přímo souvisí s délkou oblouku: čím delší je oblouk, tím vyšší je vybíjecí napětí. Přesná podoba této závislosti je dána výbojovými podmínkami – přítomností nebo nepřítomností ochranné plynové atmosféry, vlastnostmi obalené elektrody, přítomností a vlastnostmi tavidla atd. Za jakýchkoli podmínek oblouku existuje určitá délka oblouku, která odpovídá optimálním podmínkám svařování.

Ruční obloukové svařování s ochranou svařovací zóny
Tento nejběžnější typ elektrického svařování se používá pro svařování měkkých a legovaných ocelí, litiny, nerezových ocelí a v některých případech i neželezných kovů. Elektroda má tvar tyče o průměru 1,5-10 mm, upevněné v ručním držáku elektrody.
Když se elektroda dotkne svařované kovové části, proudový obvod se uzavře a konec elektrody se zahřeje. Pokud se pak elektroda odstraní 3-5 mm od součásti, vytvoří se obloukový výboj, díky kterému je proud dále udržován. Intenzivní lokální ohřev způsobí roztavení základního kovu (kovu součásti) v blízkosti výbojového oblouku. Konec elektrody se také roztaví a kov elektrody se nalije do roztavené „svarové lázně“ základního kovu.
Svářeč, dbá na to, aby se oblouková mezera neměnila, posouvá elektrodu podél spojených okrajů svařovaných dílů. Při průchodu elektrodou se ze základního kovu a kovu elektrody vytvoří roztavená svarová lázeň, která poté okamžitě tuhne. V důsledku jediného průchodu oblouku podél svarového obrysu se vytvoří svarová housenka.
Svářeč musí mít na hlavě speciální štít se skleněnými filtry, který má chránit obličej, hlavu a krk před postříkáním při svařování a oči před oslepujícím světlem. Dále jsou nutné speciální rukavice z tepelně izolačního a nehořlavého materiálu s rukavicemi a také zástěra. Popsaný způsob svařování je zcela univerzální a používá se jak v dílně, tak v terénu pro svařování dílů o tloušťce 1,5 mm až 15 cm a více.
Klíčem k úspěchu této technologie bylo vytvoření hustého tavidla – povlaku obklopujícího kovovou elektrodu. Tavidlo chrání oblouk a svarovou lázeň před kontaminací plyny obsaženými v atmosférickém vzduchu, přidává dezoxidanty pro čištění svarového kovu, zvyšuje stabilitu plazmy obloukového výboje a v některých případech zajišťuje přívod legujících složek, jakož i práškový základní kov pro urychlení vylučování svarového kovu.

Svařování pod tavidlem
Tento způsob svařování je podobný předchozímu, ale liší se od něj tím, že elektroda je drát přiváděný z cívky a přiváděný na místo svařování vrstvou tavidla aplikovaného při pohybu držáku elektrody nebo svařovací hlavy. Samotný oblouk není vidět. Proces svařování umožňuje téměř úplnou automatizaci a může poskytovat vysokou produktivitu s velkými tloušťkami svařovaných dílů.
Rychlost svařování je u této technologie vyšší, ale příprava dílů ke svařování zabere čas. Proto je svařování pod tavidlem ekonomicky opodstatněné pouze u velkých objemů práce.

Plyno-elektrické svařování roztavenou elektrodou
Tento typ svařování pokrývá řadu souvisejících technologií podobných svařování pod tavidlem. Roli tavidla v nich hraje plyn vycházející ze svařovací trysky a pokrývající konec elektrody, oblouk a svarovou lázeň. Je možné získat různé charakteristiky oblouku použitím argonu, helia, oxidu uhličitého nebo směsi těchto plynů a v případě potřeby přidáním malých přídavků kyslíku. Hlavní předností takových technologií je možnost svařovat chemicky aktivní kovy (hliník, hořčík, nerez, měď, nikl), čistota, možnost vizuální kontroly, vysoká rychlost a snadnost svařování v obtížných polohách. Rozsah tlouštěk je od velmi malých po velmi velké. Svařovací tryska může být chlazená vodou.
Důležitými variacemi této technologie jsou podporované obloukové svařování a varianty pulzního obloukového svařování. Tyto odrůdy vám umožňují získat některé specifické vlastnosti svařování změnou podmínek přenosu kovu obloukem. Nabízejí některé výhody při svařování tenkých plechů v jakékoli poloze, stejně jako dílů s velkými průřezy ve svislé poloze a poloze nad hlavou.

Svařování wolframovou elektrodou v inertním plynu
Tato metoda se od předchozích liší tím, že využívá krátkou, netavící se wolframovou elektrodu. Teplo z obloukového výboje taví základní kov v blízkosti oblouku. Přídavný kov je v případě potřeby dodáván samostatně ve formě tyče nebo drátu navinutého z cívky. Svařovací zóna je zvenčí ofukována inertním plynem (argon nebo helium), aby byla chráněna před atmosférickým vzduchem.
Tato metoda umožňuje přesné ovládání při ručním i mechanizovaném svařování určitých kovů (hliník, hořčík, nikl, nerezová ocel) a složitých obrysů. Parametry svařovacího stroje se volí s ohledem na svařovaný kov a požadavky na výrobek. Například při svařování hliníku a hořčíku svařovacím strojem na střídavý proud je nutné obvod svařovacího proudu doplnit obvodem pro stabilizaci vysokofrekvenčního oblouku nebo použít zdroj proudu s vysokým napětím naprázdno.

Obloukové svařování trubičkovou elektrodou
Při této metodě (jiný název je svařování trubičkovým drátem) vzniká oblouk mezi svařovaným dílem a kontinuální trubicovou elektrodou naplněnou tavidlem. Materiál elektrody slouží jako přídavný kov a produkty rozkladu tavidla poskytují ochranu svařovací zóně.

Svařování tlakovým obloukem (plazmové svařování)
Metoda je podobná svařování wolframovým inertním plynem, ale oblouk (plazmový sloupec) je omezen svařovací tryskou, díky čemuž se výrazně zvyšuje jeho teplota. Oblouk vzniká buď mezi plazmovým hořákem a svařovaným dílem, nebo v samotném plazmovém hořáku. Teplo výboje taví základní kov v blízkosti oblouku a samostatně dodávaný přídavný kov. Proud horké plazmy poskytuje určitou ochranu; v případě potřeby může být nad svařovací zónou vytvořen přídavný proud ochranného plynu.