Plynové svařování kovů – technologie, materiály, video

Plynové svařování, metoda spojování kovových dílů, existuje již více než sto let. Během této doby se tato technologie nadále úspěšně zdokonaluje, i když se aktivněji rozvíjejí jiné svařovací metody využívající elektrický oblouk a nahrazují svařování využívající plynový hořák.

Výhody a nevýhody svařování plynem

Způsob spojování kovů, jako je svařování plynem, zahrnuje tavení spojovaných materiálů, což vede k vytvoření homogenní struktury. Spalování plynu, který ohřívá a taví kov, se dosahuje zavedením čistého kyslíku do plynné směsi. Tento způsob spojování kovů má řadu výhod.

• Tato metoda svařování nevyžaduje použití složitého zařízení (svařovací invertor nebo poloautomatické zařízení).
• Veškerý spotřební materiál pro tento typ svařování lze snadno zakoupit.
• Plynové svařování (a tedy i svařování trubek plynem) lze provádět i bez výkonného zdroje energie a někdy i bez speciálních ochranných prostředků.
• Proces takového svařování je snadno regulovatelný: můžete nastavit požadovaný výkon plamene hořáku a ovládat stupeň ohřevu kovu.

Tato metoda má i své nevýhody.

• Kov se na rozdíl od použití elektrického oblouku zahřívá velmi pomalu.
• Tepelná zóna generovaná plynovým hořákem je velmi široká.
• Je velmi obtížné koncentrovat teplo generované plynovým hořákem; je rozptýlenější než u metody elektrického oblouku.
• Plynové svařování lze ve srovnání se svařováním elektrickým obloukem považovat za poměrně nákladnou metodu spojování kovů. Náklady na spotřebovaný kyslík a acetylen výrazně převyšují náklady na elektřinu spotřebovanou na svařování identických dílů.
• Při svařování silných kovových dílů se výrazně snižuje rychlost spoje. To je způsobeno tím, že koncentrace tepla při použití plynového hořáku je velmi nízká.
• Svařování plynem je obtížné automatizovat. Mechanizovat lze pouze proces plynového svařování tenkostěnných trubek nebo nádrží, který se provádí pomocí víceplamenného hořáku.

Plynové svařování trubek ze spodní polohy

Materiály pro svařování plynem

Technologie svařování plynem zahrnuje použití různých druhů plynů, jejichž výběr závisí na řadě faktorů.

Jedním z plynů používaných pro svařování je kyslík. Tento plyn se vyznačuje nepřítomností barvy a zápachu; působí jako katalyzátor, který aktivuje procesy tavení spojovaného nebo řezaného materiálu.

Ke skladování a přepravě kyslíku se používají speciální lahve, ve kterých je udržován pod stálým tlakem. Při kontaktu s technickým olejem se může vznítit kyslík, takže samotná možnost takového kontaktu by měla být vyloučena. Lahve obsahující kyslík musí být skladovány v prostorách chráněných před zdroji tepla a slunečním zářením.

Svařovací kyslík se získává jeho oddělením od běžného vzduchu, k čemuž se používají speciální přístroje. V závislosti na stupni jeho čistoty je kyslík tří typů: nejvyšší (99,5 %), první (99,2 %) a druhý (98,5 %).

Pro různé manipulace s kovy (svařování a řezání) se používá i bezbarvý plyn acetylen C2H2. Za určitých podmínek (tlak přesahující 1,5 kg/cm2 a teplota nad 400 stupňů) může tento plyn samovolně explodovat. Acetylen se získává interakcí karbidu vápníku a vody.

Zařízení reduktoru acetylenu

Výhodou použití acetylenu při svařování kovů je, že jeho teplota spalování umožňuje bezproblémové provádění tohoto procesu. Přitom použití levnějších plynů (vodík, metan, propan, petrolejové páry) neumožňuje dosáhnout tak vysoké spalovací teploty.

Drát a tavidlo pro svařování

Ke svařování kovů je kromě plynu zapotřebí také drát a tavidlo. Díky těmto materiálům je vytvořen svar a všechny jeho vlastnosti. Drát používaný ke svařování musí být čistý, bez známek koroze a barvy na jeho povrchu. V některých případech může být jako takový drát použit pásek stejného kovu, který se svařuje. Aby byla zajištěna ochrana svarové lázně před vnějšími faktory, je nutné použít speciální tavidlo. Kyselina boritá a borax se často používají jako taková tavidla, která se nanášejí přímo na povrch svařovaného kovu nebo na drát používaný ke svařování. Plynové svařování uhlíkové oceli lze provádět bez tavidla a při spojování dílů z hliníku, mědi, hořčíku a jejich slitin je taková ochrana nezbytná.

Zařízení pro svařování plynem

Technologie svařování plynem vyžaduje použití určitých zařízení.

Vybavení potřebné pro svařování

Vodní uzávěr je nezbytný pro zajištění ochrany všech prvků zařízení (generátor acetylenu, potrubí) před zpětným tahem ohně z hořáku. Takové těsnění, ve kterém musí být voda na určité úrovni, je umístěno mezi plynový hořák a generátor acetylenu.

Láhev, která obsahuje plyn

Tyto lahve jsou natřeny různými barvami v závislosti na tom, jaký plyn se v nich plánuje skladovat. Mezitím není horní část válce lakována, aby se zabránilo kontaktu plynu se součástmi laku. Je také třeba mít na paměti, že měděné ventily by neměly být instalovány na lahve, ve kterých je skladován acetylen, protože to může vést k výbuchu plynu.

Používá se ke snížení tlaku plynu vycházejícího z válce. Reduktory mohou být přímé nebo reverzní a pro zkapalněný plyn se používají modely s žebry, které zabraňují jeho zamrznutí při uvolnění.

Plynové svařování nelze provádět bez použití speciálních hadic, kterými lze přivádět plyn i hořlavé kapaliny. Takové hadice jsou rozděleny do tří kategorií, označených 1) červeným pruhem (práce do tlaku 6 atmosfér), 2) žlutým pruhem (pro přívod hořlavých kapalin), 3) modrým pruhem (práce do tlaku 20 atm).

Zařízení pro řezání plynem pro svařování

Promíchávání plynů a jejich spalování je zajištěno pomocí hořáku, který může být vstřikovacího i bezvstřikového typu. Hořáky jsou také klasifikovány podle jejich výkonu, který charakterizuje množství plynu prošlého za jednotku času. Existují tedy hořáky s vysokým, středním, nízkým a mikro-nízkým výkonem.

Svařování plynem se provádí na speciálně vybaveném místě zvaném sloup. V podstatě je takovým místem stůl, který může mít otočnou nebo pevnou desku stolu. Tento stůl vybavený odsáváním a vším potřebným pro uložení pomocného nářadí značně usnadňuje práci svářeče.

Vlastnosti svařování plynem

Parametry plamene se nastavují pomocí reduktoru, který umožňuje měnit složení plynné směsi. Pomocí reduktoru je možné získat tři hlavní typy plamene: redukční (používá se pro svařování téměř všech kovů), oxidační a se zvýšeným množstvím hořlavého plynu. Při svařování kovů v roztavené lázni probíhají současně dva procesy: oxidace a redukce. Při svařování hliníku a hořčíku však dochází k oxidačním procesům aktivněji.

Samotný svar a k němu přilehlá oblast se vyznačují různými parametry. Část kovu přiléhající ke švu má tedy minimální pevnost a je nejvíce náchylná ke zničení. Kov sousedící s touto zónou má hrubozrnnou strukturu.

Schéma svařování plynem

Pro zlepšení kvality švu a přilehlé oblasti se provádí dodatečné zahřívání nebo takzvané tepelné kování kovu.

Technologie svařování pro různé kovy mají své vlastní nuance.

• Plynové svařování dílů z nízkouhlíkové oceli se provádí pomocí libovolného plynu. Při svařování takových ocelí se jako přídavný materiál používá drát vyrobený z oceli obsahující malé množství uhlíku.
• Metody svařování legovaných ocelí se volí v závislosti na jejich složení. Žáruvzdorné nerezové oceli se tedy svařují drátem obsahujícím chrom a nikl a některé druhy vyžadují použití přídavného materiálu navíc obsahujícího molybden.
• Litina je svařována nauhličovacím plamenem, který zabraňuje pyrolýze křemíku a vzniku křehkých bílých zrn litiny.
• Ke svařování mědi je zapotřebí vyšší síla plamene. Navíc díky zvýšené tekutosti mědi jsou díly z ní svařovány s minimální mezerou. Jako přídavný materiál se používá měděný drát a také tavidlo, které podporuje dezoxidaci svarového kovu.
• Při svařování mosazi hrozí vypařování zinku z jeho složení, což může vést ke zvýšené pórovitosti svarového kovu. Aby se tomu zabránilo, je do plamene hořáku přiváděno více kyslíku a jako přísada se používá mosazný drát.
• Svařování bronzu se provádí redukčním plamenem, který z této slitiny nevyhoří cín, hliník a křemík. Jako přísada je použit bronzový drát podobného složení, který navíc obsahuje křemík, který podporuje dezoxidaci svarového kovu.

Jak se provádí svařování plynem v poloautomatickém režimu

Technologie poloautomatického svařování plynem vyžaduje použití elektrického oblouku a ochranného plynu, díky čemuž je tento způsob spojování kovů hybridní.

Tato technologie, pokud ji analyzujeme podrobněji, vypadá takto:

• zapnutí zařízení;
• provlečení drátu otvorem umístěným v hořáku;
• nastavení požadovaného tlaku plynu pomocí reduktoru;
• nastavení požadované rychlosti podávání drátu;
• nastavení všech ostatních parametrů svařování (napětí a proud);
• umístění hořáku do požadovaného úhlu před zahájením svařování.

Pro každý z parametrů svařování prováděného poloautomatickou metodou existují parametry, které jsou stanoveny odpovídajícími GOST:

• tlak vytvářený reduktorem;
• parametry generátoru acetylenu;
• typ použitých hadic;
• požadavky na plynové lahve;
• typ hořáků používaných pro svařování;
• typ drátu použitého pro svařování.