KURZ průvarového bodového svařování obalenou elektrodou ČSN 050705 - ZP 111 – 9 W11 1. Princip průvarového bodového svařování obalenou elektrodou. Průvarová technologie umožňuje bodové spojení tenkých ocelových výrobků vzájemně nebo k libovolně tlustému ocelovému dílci z jedné strany v jednom cyklu. Svařovací proces probíhá ve třech fázích:
a)
b)
c)
a) Elektroda je mechanicky přitlačována ke svařovanému materiálu a po zapálení svařovacího oblouku, při nastaveném mechanickém posuvu elektrody pružinou, se do materiálu propálí díra. b) Zbylým posuvem elektrody a jejím postupným odtavováním, se zataví propálená díra. c) Povrchová část svaru se formuje délkou odtavení elektrody , která se předem nastaví referenčním (srovnávacím) napětím pro vypnutí svařovacího procesu komparátorem.
2. K použití průvarové bodovací technologie, zapotřebí obalené elektrody splňující požadavky:
je
•
kontaktní – zapalují elektrický oblouk přes zapalovací kráter, při přitlačené elektrodě na spojovaný materiál pružinou
•
hlubokozávarová – propálí spojovaný materiál do potřebné hloubky, při nastavitelných parametrech
•
výtěžková – dostatečně zaplní vypálený otvor kovem, bez dutin a zatavené strusky
•
obal elektrody - musí být dostatečně pevný i při zvýšené teplotě elektrody a nesmí docházek k ulamování předem vytvořeného kráteru na konci elektrody, pod tlakem pružiny.
2.1. Požadavkům proprůvarového bodového svařování vyhovují elektrody: •
E-R 921 ø2,5 (ø2mm)- původní elektrody pro průvarové svařování (do vyprodání zásob).
•
OK Femax 33.65 ø2,5- pro svařování ocelí třídy 10 a 11. (konstrukční oceli)
•
OK 68.81 ø2,5 (ø2)- pro svařování nerezových, vysokopevnostních nízkolegovaných i nelegovaných ocelí i pro svařování austenitických ocelí s ocelemi nelegovanými.
2.2. Polarita elektrod. Pro průvarové svařování elektrodami, je výhodnější polarita – elektroda na kladný pól. To platí u tlustě balných elektrod a hlavně pro svařování ve vodorovných polohách elektrody.
2.3. Intenzita svařovacího proudu. Pro svařování elektrodami E-R 921 platí orientační vzorec pro nastavení intenzity svařovacího proudu: I2 = 64 x d kde I2 je svařovací proud; d je průměr jádra elektrody; 64 je doporučená konstanta. Pro elektrodu ø2,5 je I2 = 160 A a ø2 je I2 = 128 A Intenzita svařovacího proudu má podstatný vliv na kvalitu a velikost průvaru.
a)
b)
c)
a) Při snižování intenzity svařovacího proudu se celkově zmenšuje velikost průvaru. b) S doporučenou konstantou intenzity svařovacího proudu je optimální velikost průvaru. c) Zvyšováním intenzity svařovacího proudu se snižuje hloubka průvaru a vznikají vady ve svaru.
2.4. Délka posuvu elektrody. Nastavení délky posuvu elektrody pružinou má vliv na hloubku průvaru. Minimální posuv elektrody (0 mm) se používá při svařování plechu tloušťky 0,6 mm. Maximální délka posuvu je závislá na schopnosti elektrody dostatečně zaplnit vypálený prostor (výtěžkový charakter). Při nadměrném posuvu elektrody dochází k vypálení velkého prostoru, který není dostatečně zatavený a uvnitř průvaru zůstávají dutiny. U elektrod E-R 921 je ověřen maximální posuv pro elektrodu: ø2mm – 10mm, s dosažením přivaření plechu tloušťky 2mm a kořenu průvaru po utržení ø4mm. ø2,5mm – 15mm, s dosažením přivaření plechu tloušťky 3mm a kořenu průvaru po utržení ø6mm.
3. Zařízení pro průvarové svařování 3.1. Pro garantovanou opakovatelnost nastaveného provedení svaru, je zapotřebí: • • • • •
pevné upnutí elektrody – nejlépe šroubem posuv elektrody s přítlakem – pružinou nastavitelnost délky posuvu elektrody vyměnitelná hubice s keramickou vložkou, která zakryje svařovací oblouk spínač pro zapnutí svařovacího procesu
3.2. Průvarová bodovací pistole STIME je přídavné zařízení ke zdroji svařovacího proudu. Do pistole se upevní elektroda a po nastavení všech potřebných parametrů se provádí svařování bez potřeby ochranných pomůcek proti ozáření elektrickým obloukem. Na průvarové pistoli se nastavuje pouze délka posuvu elektrody (maticí 6). Historie a vývoj průvarových zařízení je obsažen v samostatné části kursu.
Poz. Název 1 Měděná hubice s keramickou vložkou 2 Pojistka z pružinového drátu 3 Chladič 4 Vodicí trubka 5 Šroub kleštiny k upevnění elektrody 6 Matice nastavení posuvu elektrody 7 Páčka spouště 8 Šroub regulace mikrospínače spouště 9 Ovládací šňůra pistole 10 Svařovací kabel 11 Rukojeť 12 Držadlo
Koncovka k připojení na zdroj MIG-MAG
Koncovky k připojení na transformátor
3.3.Kabel ukostření, pistole.
doplněný kleštěmi pro úchyt na hubici průvarové
S výhodou lze používat upevnění kleští pro ukostření přímo na hubici pistole při svařování přes ocelovou podložku. Takto lze bodově upevnit plechy lakované, pozinkované nebo tenčí než 0,8mm. Pro konstrukční oceli se používají elektrody E-R 921 nebo OK Femax 33.65. Při použití podložky z nerezového plechu a elektrody OK 68.81 se docílí spoje, který odolává korozi. Jedná se např. o střešní pláště na ocelové konstrukce. Ukostření hubice navíc zaručuje opakovatelnou kvalitu průvaru a to hlavně vyloučením ztrát proudu odporem, vzniklým při ukostření přes ocelovou konstrukci. Pro bodování koutových průvarů nebo tupých stehů není ukostření hubice nutné, ale je použitelné.
kleště s úchytem na hubici průvarové pistole
průvar přes podložku
4. Použitelné zdroje svařovacího proudu. 4.1. Statická charakteristika ovlivňuje vhodnost zdroje svařovacího proudu, čímž se rozumí závislost svařovacího napětí U2 (V) na intenzitě svařovacího proudu I2 (A).
Zjednodušeně znázorněno:
V ustáleném svařovacím procesu je u elektrod E-R921 svařovací napětí 36 V a svařovací proud u elektrod ø2,5 je 160 A, u ø2 je 128 A. Průběh svařovacího procesu závisí na statické charakteristice zdroje. Při chodu naprázdno má zdroj maximální napětí U2 (V) a intenzita svařovacího proudu I2 (A) je nula. Při zapálení svařovacího oblouku dojde ke zkratu, kde proud je maximální a napětí je rovno nule. Ve velmi krátkém časovém intervalu dojde k relativnímu ustálení svařovacího procesu. Kvalita ustálení svařovacího procesu nebo jeho rozptyl (dynamická charakteristika), má rovněž vliv na kvalitu svaru. Statická charakteristika zdroje a její změna odporem vedení svařovacího proudu, má velký vliv na kvalitu průvarového svařování.
Znázornění jejího vlivu: b)
c)
a)
a) Strmá charakteristika má nižší výkon při propalovaní plechu a při prodlužování oblouku výkon roste. Vzniká plochý průvar s velkou „hlavou“. b) Polostrmá charakteristika udržuje rovnoměrný výkon svařovacího procesu podle typu zdroje a strmosti charakteristiky. c) Plochá charakteristika intenzivněji propaluje plech a s prodlužováním svařovacího oblouku se snižuje výkon. Průvar má menší roztavení jeho horní části.
4.2. Zdroj svařovacího proudu s plochou charakteristikou a možností regulace jeho napětí naprázdno U2 (V), které je nejméně 40 V a svařovacím proudem nejméně 250 A, je nejvýhodnější pro průvarové bodové svařování. Tomuto požadavku vyhovují svařovací zdroje pro metodu MIG-MAG, které mají také spínání svařovacího procesu. K jeho ukončení dojde automaticky při zvětšení napětí na oblouku, nad nastavenou hodnotu napětí naprázdno u svařovacího zdroje.
4.3. Svařovací zdroje s charakteristikou strmou a polostrmou, musí být doplněny zařízením pro zapnutí svařovacího proudu a komparátorem, který zajistí jeho vypnutí při nastavené hodnotě referenčního napětí. Referenční napětí, je nastavitelné srovnávací napětí s napětím na svařovacím oblouku, které roste s uhoříváním elektrody. Po dosažení jeho srovnatelných hodnot, dojde k vypnutí svařovacího procesu komparátorem. Velikost referenčního napětí se uvádí pouze v obecných hodnotách určených výrobcem průvarového zařízení, kde zpravidla se stanoví také maximální délka uhoření elektrody v ochranné hubici bodovací pistole. Délka uhoření větší než 10mm, může způsobit přeskočení oblouku na hubici a zničení pistole.
4.4. Úpravy transformátorové svářečky pro průvarové bodové svařování. Pro úpravu vyhovuje transformátorová svářečka: Na střídavý ( AC ) proud 190 až 200 A Připojení 400 V Napětí naprázdno 48 V Svářečka musí být doplněna: Stykačem Přepínačem „BOD“-„SVAR“ ( 1 ) Komparátorem pro vypnutí svařovacího procesu Potenciometrem – regulace referenčního napětí ( 2 ) Zásuvkou spínače průvarové pistole ( 3 ) Výkon svařovacího transformátoru a polostrmá statická charakteristika svařovacího napětí k proudu, omezuje provaření plechů na maximální tloušťku 2,5 mm. Zařízení však plně vyhovuje i pro profesionální práce s trvalým provozem při provádění maximálních průvarů.
5. Kontrola a zkoušky 5.1. Kontrola nastavení svařovacího proudu se neprovádí u zdrojů svařovacího proudu typu MIG-MAG. Uplatní se pouze při použití zdrojů s komparátorem. Na svařovacím zdroji se nastaví optimální hodnota proudu (160 nebo 128 A). Nastaví se referenční napětí na doporučenou hodnotu uhoření elektrody 10mm. Posuv elektrody se nastaví na maximum (15 nebo 10mm). Po odpálení hrotu nové elektrody a vytvoření kráteru v jejím obalu, se provedou nejméně tři průvary ve styku dvou desek 8mm tlustých (tupý svar), s rozdílem ±5 A od optimální hodnoty. Vzorek se zlomí, dle směru šipek a posoudí se kvalita průvaru, s určením nejvhodnějšího nastavení svařovacího proudu.
Pozor!!!! při svařování různě tlustých materiálů se změna svařovacího proudu neprovádí !
5.2.
Mechanická zkouška dílenskou metodou se provádí před započetím,
případně i v průběhu svářečských prací nebo při každé změně druhu průvarového spoje nebo jeho parametrů. Vzorek, který má shodné svařovací podmínky a rozměry tlouštěk, jako prováděné průvarové spoje, se mechanicky utrhne dle schématu. Po utržení svaru se vizuálně vyhodnotí jeho kvalita, včetně průměru jádra svaru (min. 6 nebo 4mm, podle průměru elektrody).
6. Důležité zásady pro svařování průvarovou bodovací technologií.
Svařovat se může jen ze strany tenkého plechu na tlustší. Spodní plech má mít tloušťku nejméně 1mm nebo podložku. Svařovat lze více plechů najednou, ale součet tlouštěk přivařovaných plechů nemůže překročit maximální tloušťku 3 nebo 2mm (podle typu a průměru elektrody). Špatně provedený průvar lze opravit opakovaným průvarem do téhož místa. S výhodou lze svařovat plechy pozinkované. Svařovat lze ve vodorovné poloze elektrody, při nastavení minimální délky jejího uhoření. (Nutno odzkoušet). Svařovat lze díly opatřené nátěrem, ale svar se musí opakovat podruhé do téhož místa. Zaručí se tím jeho kvalita. Zajistit řádné ukostření a kontakt elektrody s horním svařovaným dílcem. Je možno použít přídavnou horní podložku z černého nebo nerezového plechu a kleště pro ukostření připojit k hubici pistole . Je nutno zajistit vymezení mezer mezi svařovanými díly stlačením.
7. Příklady průvarových spojů Maximální tloušťka bodovaného materiálu průvarem je 3mm, při dodržení kořene svaru s max.ø6mm. Totéž platí i pro bodování více plechů najednou (např. 3x1mm). Při používání podložek ø25 až 30mm, tloušťky 0,8mm z černého plechu, je nutno u spojů vystavených povětrnostním podmínkám, používat nátěr nebo zinkový sprej a přesto dochází ke korozi, která s vodou stéká po konstrukci. Tento nedostatek odstraní použití podložky z nerezového plechu a elektrody OK 68.81. Horní podložka svaru se doporučuje u namáhaných spojů včetně koroze (střechy) a pro zpevnění spoje při bodování tenkých plechů (méně než 0,8mm).
Pro dosažení vyšší únosnosti dvou tenkých plechů je možno použít krycí podložku z obou stran. Minimální tloušťka bodovaného materiálu, bez horní podložky, je 0,8mm, ale závisí také na typu a kvalitě (dynamické charakteristice) svařovacího zdroje. Pro zvětšení průvaru bez propálení spodního plechu, je vhodné použití měděné podložky, která se odstraní po provedení svaru.
Při průvarech tupých stehů se může používat vodící lišta jako opěrka hubice.
Pistolí lze také provádět průvary jako koutových stehů.
Při svařování méně přístupných míst lze svařovat se sklonem elektrody.
Využití je také při výrobě zábradlí, postelí a tam, kde je zapotřebí spojovat nebo prodlužovat trubky.
8. Hlavní výhody průvarového bodového svařování s pistolí STIME jsou: 1. 2. 3.
4. 5.
6. 7. 8.
9. 10.
Pro obsluhu postačuje pouze zaškolení i pracovníka s nižší kvalifikací. Při práci s průvarovou bodovací pistolí není zapotřebí ochranných prostředků, proti ozáření elektrickým obloukem pro obsluhu ani okolí. Při svařování pozinkovaných plechů není obsluha, ani okolí, ohroženo výpary zinku (zinkovou horečkou), při běžném dostatečném větrání. Nemusí být použita ani ochranná maska s přívodem vzduchu. Průvarovou pistolí STIME je možno přitlačit na spojovaný materiál pro odstranění nežádoucích mezer mezi plechy. Při svařování lakovaných plechů nebo na lakovanou konstrukci, se provádí průvar do jednoho místa opakovaně (dvakrát). Při prvním průvaru dojde k vyhoření laku s vývinem plynu, který může poškodit svar. Druhý průvar, po předchozím odstranění strusky, zajistí kvalitu spoje. Při průvarovém bodovém svařování plechů ve větších plochách, k tuhé ocelové konstrukci ( vrata, skříně apod.), nedochází k jejich vlnění a plošné deformaci. Průvarové bodové svařování je úspěšně proveditelné také při vodorovné poloze elektrody. Průvarové bodové svařování zajišťuje pevnější a méně nákladné spoje než spoje šroubované nebo vstřelované. Přivařované plechy umožňují brát v úvahu zpevnění konstrukce i při pevnostním výpočtu. Bodové svařování nerezových plechů. Zaručená opakovatelnost kvality průvaru, při dodržení stejných svařovacích podmínek.
9. 1. 2.
Nevýhody a nevhodnost použití průvarového bodového svařování:
Spodní plech tenčí než 1mm se bez spodní podložky při svařování propaluje. Nevýhodou je nutnost odpalování každé nové elektrody pro vytvoření zapalovacího kráteru.
3. 4.
Průvarové bodové svařování není vhodné pro karoserie osobních automobilů. Svou kadencí, 2000 průvarů za 8hod., není srovnatelné s odporovým bodovým svařováním. Odporové bodové svařování je výkonnější při klasickém spojování dvou plechů. Bez použití výše uvedené horní podložky svaru, dojde k opálení laku nebo zinku u svařovaného plechu, v průměru 20mm. Není vhodné svařovat plechy pogumované, s plastovým povrchem apod. Nelze svařovat nad hlavou (do stropu). Pro průvarové bodové svařování lze používat jen vybrané nebo speciálně upravené svařovací zdroje. Po každé změně tloušťky nebo skladby svařovaných plechů, případně jiných svařovacích podmínek, je nutno provádět zkušební vzorek a jeho utržení krutem, pro kontrolu velikosti a kvality kořene svaru.
5. 6. 7. 8. 9.
10. Osnova školení ČSN 050705 - ZP 111 – 9 W11 •
• • •
Seznámení s ČSN 050601 a ČSN 050630 – Bezpečnostní ustanovení pro svařování elektrickým obloukem 8h Teorie průvarového svařování elektrickým obloukem obalenou elektrodou 4h Praktická cvičení s průvarovou bodovací pistolí 8h Zkouška: 1. test z ČSN 050601 a ČSN 050630 2. teoretická část průvarového svařování 3. provedení 3 ks praktických vzorků dle potřeb provozu.
Zpracoval: Ing. Miroslav Štíhel Ve Frýdku-Místku květen 2011
