STUDIJNÍ MATERIÁLY. Techniky svařování

STUDIJNÍ MATERIÁLY

„Techniky svařování“

Autor: Ing. Drahoslav Havlas Seminář je realizován v rámci projektu „Správná praxe ve strojírenské výrobě“, registrační číslo CZ.1.07/3.2.05/05.0011

Vzdělávací modul:

Svářeč ve strojírenské výrobě Školení:

Techniky svařování Obsah:

1.

Bezpečnost práce, zkoušky svářečů a základní metody svařování ................................................................. 3 1.1

Seznámení účastníků s účelem a náplní školení........................................................................................... 3

1.2

Školení z bezpečnosti práce na svářečských pracovištích ............................................................................ 3

1.3 Seznámení s novou normou ČSN EN ISO 9606-1 – zkoušky svářečů a porovnání s dobíhající normou ČSN EN 287-1 – zkoušky svářečů. ..................................................................................................................................... 6

2.

1.4

Přehled vybraných metod svařování .......................................................................................................... 10

1.5

Výhody a nevýhody metod 111 a 135, porovnání kvality, produktivity a použitelnosti ............................ 12

1.6

Praktické ukázky svařování metodou 111 a 135 na koutovém a tupém spoji. .......................................... 12

1.7

Porovnání jakosti svarů, vyhodnocení vad svarů, zkoušky průvaru koutových svarů. ............................... 12

Jakost ve svařování, moderní metody svařování ..........................................................................................13 2. ............................................................................................................................................................................. 13 2.1

Seznámení s normou ČSN EN ISO 3834 – požadavky na jakost při tavném svařování .............................. 13

2.2

Údržba strojů a zařízení pro svařování ...................................................................................................... 15

2.3

Přehled vybraných metod svařování .......................................................................................................... 15

2.4

Výhody a nevýhody metod 131, 141, porovnání kvality, produktivity a možností využití. ........................ 17

2.5 Praktické ukázky svařování metodou 131 a 141, porovnání vzhledu svarů, vyhodnocení vad, zkouška průvarů koutových svarů ........................................................................................................................................ 17 3.

Provádění ocelových konstrukcí, plamenové svařování a pájení ..................................................................18 3. ............................................................................................................................................................................. 18 3.1

Seznámení s normou ČSN EN 1090-1,2 – provádění ocelových konstrukcí a hliníkových konstrukcí ......... 18

3.2

Přehled vybraných metod svařování a pájení ............................................................................................ 20

3.3

Výhody a nevýhody metod 311, 912. Porovnání kvality, produktivity a možností. ................................... 21

3.4

Praktické ukázky svařování metodou 311 a 912, porovnání jakosti, vyhodnocení vad. ............................ 22

3.5

Prohlídka mechanizovaného pracoviště. ................................................................................................... 22

Závěr ....................................................................................................................................................................23 Seznam použité literatury. ...................................................................................................................................23

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky 2/23

1. Bezpečnost práce, zkoušky svářečů a základní metody svařování V této kapitole si teoreticky a prakticky probereme základní, poměrně staré metody svařování. Jedná se o metodu obloukového svařování obalenou elektrodou (metoda 111) a o obloukové svařování tavící se elektrodou v aktivním plynu (metoda 135). Než se však k těmto metodám dostaneme, musíme si nejdříve něco říci o bezpečnosti práce na svářečských pracovištích a vlastních zkouškách svářečů na evropské úrovni, což je v podstatě výchozí bod pro úspěšné zvládnutí bezpečného svařování v praxi.

1.1

Seznámení účastníků s účelem a náplní školení

Cílem školení je bližší seznámení účastníků školení s problematikou svařování jak v kompletním pojetí svařovaných konstrukcí, požadavků na kvalitu a bezpečnost práce, tak i v konkrétním porovnání jednotlivých vybraných technik - metod svařování a porovnání rozdílů svařování různých materiálů. V teoretické části školení budou rozebrány základy a podmínky pro používání jednotlivých metod svařování, užití různých druhů plynů a jejich vliv na kvalitu svaru. Dále pak budou rozebrány zásady svařování různých druhů materiálů. V praktické části pak budou provedeny konkrétní svary danou metodou svařování s možností si každým účastníkem vyzkoušet náročnost provádění jednotlivých spojů. Následně pak budou vyhodnoceny konkrétní vady s možným dopadem destrukce v praxi. Současně dojde k porovnání jednotlivých různých metod svařování ( technik ) s dopadem na produktivitu práce, kvalitu svarů náročnost přípravy svařenců. U tohoto porovnání bude vyhodnocena i možnost a dostupnost automatizace svařovacích procesů.

1.2

Školení z bezpečnosti práce na svářečských pracovištích

Pro bezpečnost práce ve svařování platí následující normy ( výběr hlavních norem ) : - ČSN 050600 – Projektování a příprava pracovišť - ČSN 050601 – Bezpečnostní ustanovení pro svařování kovů- provoz - ČSN 050610 – Bezpečnostní ustanovení pro svařování plamenem a řezání kovů - ČSN 050630 – Bezpečnostní ustanovení pro obloukové svařování kovů - ČSN 050640 – Bezpečnostní ustanovení pro plazmové svařování kovů - ČSN 050650 – Bezpečnostní ustanovení pro svařování kovů el. odporem - Vyhláška č. 87/2000 Sb. – Nahřívání živic Norma, týkající se projektování svařoven, nás pro toto školení nebude zajímat, neboť našim cílem je svařování v praxi, nikoli, kde se bude svařovat a co to má splňovat.


Pro vlastní provoz je, dá se říci, nejdůležitější norma ČSN 050601- bezpečnostní ustanovení pro svařování kovů – provoz a vyhláška č. 87/2000 Sb. – nahřívání živic. Ostatní normy pak tyto doplňují v návaznosti na jednotlivé technologie a odlišnosti s nimi souvisejícími. Norma ČSN 050601 tedy určuje bezpečnostní požadavky na svařování, navařování, tepelné dělení, žíhání, předehřev, dohřev a další způsoby zpracování kovů, při kterých se používá svařovací zařízení. Vše je pak zahrnuto pod společný název – svařování. Tato norma je rozdělena do tří základních částí, a to : - Všeobecné ustanovení - Práce se zvýšeným nebezpečím - Plyny, lahve a rozvody na plyny, zařízení a příslušenství Ve všeobecných ustanoveních je řešeno především kdo a za jakých podmínek smí svařovat, otázky úrazu elektrickým proudem, zplodiny při svařování, záření, vybavení a odpovědnost na svářečských pracovištích. Shrneme-li ze všeobecných ustanovení výše uvedené do praxe, vychází nám následující : -

-

-

Svařovat smí pouze ten, kdo vlastní svářečské oprávnění dle normy ČN 050705 nebo jiného oprávnění vydaného v rámci certifikačního orgánu akreditovaného v České republice, nebo osoby, které jsou ve výcviku svařování pod přímým odborným dozorem instruktora svařování. Svářečské oprávnění je platné, pokud je platné: o -lékařské potvrzení o -prodloužení oprávnění každé dva roky o -potvrzení zaměstnavatele ve svářečském průkazu na pracovišti musí být udržován pořádek, za který odpovídá svářeč, musí být zabráněno možnému překročení nejvyšších přípustných škodlivin na pracovišti, zabráněno rizikům od svařování, jako je záření, úraz elektrického proudu a překročení škodlivin v dýchací zóně svářeče. Svářeč musí být prokazatelně seznámen s poskytováním první pomoci a musí být seznámen s obsluhou – návodem svařovacího zařízení.

V oblasti práce se zvýšeným nebezpečím se jedná o práce: -

V prostorách s nebezpečím požáru nebo výbuchu V uzavřených a těsných prostorách V mokrých, vlhkých nebo horkých podmínkách Na nádobách, potrubích a zařízeních, které obsahovaly anebo jsou znečištěny látkami ohrožující zdraví Na nádobách, potrubích a zařízení, které jsou pod tlakem, nebo které obsahovaly hořlavé, nebo hoření podporující látky Pod vodou V prostředí s nebezpečnou koncentrací plynů, par nebo prachů V prostředí s vyšší intenzitou záření než je hygienicky přípustná Na pracovišti s lasery třídy III.b a IV., nebo s elektronovým svařováním


Na pracovišti se zvýšenou hladinou hluku, která přesahuje hygienicky nejvyšší přípustnou mez - Práce na nádobách, potrubích a zařízení, u kterých se nedá spolehlivě zjistit, zda obsah není či nebyl nebezpečný. Práce se zvýšeným nebezpečím se mohou vykonávat jen na základě platného písemného příkazu a po splnění všech v něm nařízených bezpečnostních opatření. Písemný příkaz vydává zplnomocněný pracovník určený zaměstnavatelem, opatření, která se musí provést, pak v písemném povolení zapíše pracovník s odbornou kvalifikací. Svářeč podepisuje příkaz ke svařování dva krát, a to když práci přijímá, a po druhé když práci končí. -

Při práci v uzavřených a těsných prostorách musí být přítomen kromě svářeče ještě pracovník, který z chráněného a bezpečného prostoru svářeče zabezpečuje. Svářeč pak musí mít zabezpečenou dýchací zónu a musí být chráněn proti úrazu elektrickým proudem. Ve vlastních nádobách je pak povoleno používat elektrický proud o maximálním střídavém napětí 24 V a nesmí se svařovat zařízením na střídavý proud (transformátorové svařovací zdroje). V hlubinných prostorách musí být svářeč navíc zabezpečen nehořlavým lanem, aby v případě potřeby mohl být pomocí tohoto lana vytažen z nebezpečného prostoru do bezpečí. V prostorách s nebezpečím požáru nebo výbuchu musí být před zahájením svářečských prací nejdříve zkontrolovány prostory s tímto prostorem sousedící, zejména pak prostory nacházející se pod daným prostorem, za i tam nejsou uskladněny hořlavé, nebo hoření podporující látky. Jsou-li na pracovišti, na kterém se bude svařovat hořlavé látky, musí být tyto zakryty nehořlavým materiálem a spolu se svářečem musí být na pracovišti přítomen ještě další pracovník, který vykonává funkci požárního asistenta a střeží prostor v době, kdy svářeč svařuje. Po skončení svářečských prací pak svářeč musí pracoviště prokazatelně předat pracovníkovi, který je uveden v písemném příkazu. Při svařování ve vlhku nebo mokrých podmínkách je maximální použitelné napětí na vlastním pracovišti sníženo na 12 V (střídavé) a samozřejmě je opět zakázáno používat pro svařování zařízení na střídavý proud, svářeč pak nesmí mít na sobě ani v pracovním obleku kovové předměty, dotýkající se lidského těla. Svářeč musí stát na nevodivé podložce. Při svařování nádob, potrubí a zařízení se musí s povrchu a zevnitř odstranit hořlavé a výbušné látky, nebo postupovat dle instrukcí v písemném příkazu. Pro svářečské práce pod vodou platí zvláštní předpisy – vyhláška ČÚBP č.48/1982 Sb. U svářečských prací se zvýšeným nebezpečím hluku musí být před svařováním vykonána doplňující opatření, a to zejména: -

Použití osobních ochranných prostředků na ochranu sluchu u svářeče Zajištění a rozmístění protihlukových stěn či zástěn Jeli to možné, přerušení chodu hlučného zařízení Zajištění střídání pracovníků a rozložení svářečských prací tak, aby u pracovníka nebyla překročena nejvyšší hluková zátěž. ( Průměrná hladina hluku na pracovišti by za 8hodinovou pracovní dobu neměla překročit 85 dB ).


Z hlediska bezpečnosti v části normy, která řeší plyny, lahve a rozvody na plyny, zařízení a příslušenství je nutno zajistit následující: -

-

-

-

-

Lahve musí být dopravovány na odpružených vozidlech v odděleném prostou od osob, vozidlo nesmí být „ sklápěčka“ a náklad musí být zabezpečen proti pádu, převržení a skutálení. Vozidlo musí být onačeno, že převáží nebezpečný náklad. Lahve v budově musí být zabezpečeny proti pádu nebo převržení, ale musí k nim být umožněn volný přístup, např. pro zásah hasičů v případě požáru na pracovišti. Bez písemného povolení smí být v budově uskladněno až 15 lahví 40 l objemu. Lahve nesmí být umístěny tam, kde by bránily vypnutí elektrického proudu, v pracovní jámě, v prostorech s nebezpečím požáru či výbuchu, nebo v prostorech, kde by mohli představovat bezpečnostní rizika ( byty, sklepy, suterény apod. ). Teplota lahví nesmí překročit 50°C a po skončení práce v nich musí zůstat pracovní přetlak min. 0,05 MPa kromě acetylenových lahví, u kterých minimální zůstatkový přetlak závisí na teplotě okolní atmosféry. Je zakázáno přepouštět z jedné lahve do druhé acetylen, propan-butan a kysličník uhličitý ( CO2 ). Ostatní plyny je přepouštět dovolen, ale bez zařízení na zvyšování tlaku. V případě nekontrolovaného ohřívání lahve či hoření plynu (např. při zpětném šlehnutí plamene), musí být pokud možno uzavřen lahvový ventil, odšroubován redukční ventil a lahev odvezena na bezpečný prostor, kde bude z chráněného místa ochlazována. O tom musí být proveden písemný záznam, který se pošle příslušné plnírně. Lahve na pracovišti musí být od sebe nejméně 3 m, rovněž od otevřeného ohně musí být 3 m, od nepřímého zdroje tepla (např. radiátor) pak 1 m. Dáme-li mezi lahev a zdroj tepla zástěnu, může být lahev od zástěny vzdálena již jen 25 cm. U pevné stěny může být lahev přímo. K jedné soupravě mohou být na pracovišti dvě zásobní lahve.

1.3 Seznámení s novou normou ČSN EN ISO 9606-1 – zkoušky svářečů a porovnání s dobíhající normou ČSN EN 287-1 – zkoušky svářečů. Nová norma ČSN EN ISO 9601-1 , která řeší zkoušky svářečů – tavné svařování ocelí, je českou verzí normy EN ISO 9606-1:2013, a byla uvedena v platnost v květnu r. 2014. S účinností od 31.10. 2015 by měla plně nahradit stávající normu ČSN EN 287 – 1. Norma ČSN EN 287 – 1 v poslední upravené verzi platí od roku 2012. Do uvedeného data 31.10. 2015 platí souběžně obě normy. K tomu musíme přičíst platnost vlastní zkoušky – 2 roky, takže nám z toho vychází, že někteří svářeči budou mít oprávnění dle normy ČSN EN 287 – 1 až do roku 2017. Pro doplnění musíme ještě uvést, že v České republice platí kromě výše uvedených norem ještě norma ČSN 050705, podle které mohou svářeči provádět také kurzy svařování. Mají pak oprávnění na tzv. základní kurzy svařování. To znamená, že mohou svařovat v dané technologii a příslušném materiálu vše, na co není předepsána státní zkouška dle norem ČSN EN 287-1, potažmo ČSN EN ISO 9606-1 . U státních svářečů je oprávnění svařovat daný typ spoje poněkud složitější, neboť zkouška svářeče kvalifikuje nejen na podmínky použité při zkoušce, ale také na všechny spoje, které


jsou považovány za snadnější ke svařování za předpokladu, že svářeč podstoupil specifický výcvik. U normy ČSN EN 287 – 1 je vlastní oprávnění svářeče rozděleno dle následujících základních proměnných veličin : -

-

-

-

-

-

-

-

-

Metody svařování (elektrickým obloukem obalenou elektrodou, MIG/MAG , WIG, … ). Zkouška provedená v dané metodě opravňuje svářeče ke svařování pouze danou metodou. Chce-li mít svářeč oprávnění na více metod, musí pro každou metodu vykonat zvlášť zkoušku. Typu výrobku (plech nebo trubka). Zde platí pravidlo, že zkouška vykonaná na trubce opravňuje svářeče svařovat i plechy ( plech se bere jako trubka o nekonečném průměru ). Zkouška vykonaná na plechu opravňuje svářeče svařovat plechy a nebo trubky od průměru 500 mm v poloze, na kterou má oprávnění nebo od průměru 150 mm, pokud se svařuje na otočném přípravku. Typu svaru ( svar tupý nebo svar koutový ). Dříve platilo, že tupý svar překrývá i svar koutový ( starší vydání normy ČSN EN 287-1 ). Dnes to však již neplatí. Aby měl svářeč oprávnění i na koutový svar, musí při svařování tupého spoje svařit tzv. doplňkový koutový svar, nebo provést zvlášť zkoušku na koutové spoji. U podniků, kde se vyrábí ocelové konstrukce dle normy ČSN EN 1090 – 1, musí mít někteří svářeči zvlášť zkoušku i na koutové spoje. Skupiny materiálu ( materiál nelegovaný, kotlový, vysoce legovaný, … ). Obecně lze říci, že zkouška vykonaná na „ kvalitnějším „ materiálu, opravňuje svářeče svařovat i materiál „ méně kvalitní „ , ale například zkouška vykonaná na vysoce legovaném materiálu neopravňuje svařovat nelegovaný materiál ( tedy „ méně kvalitní „ ) s použitím k tomu určeného nebo vhodného nelegovaného přídavného materiálu. Přídavného materiálu ( svařování bez přídavného materiálu, plným drátem, trubičkou, … ). Zjednodušeně se dá říci, že svařování s přídavným drátem opravňuje svařovat i bez přídavného materiálu, opačně to však neplatí. Rozměrů ( tloušťka materiálu a vnější průměr trubky ). Tloušťka svaru je rozdělena u tupých spojů do tří skupin, a to do 3 mm, 3 – 12 mm a nad 12 mm. U koutových spojů pak jen do dvou skupin, a to do 3 mm a nad 3 mm. Vnější průměry trubek jsou pak rozděleny do průměru 25 mm a nad průměr 25 mm. Svářeč má pak oprávnění podle tloušťky a průměru, který svařoval v návaznosti na rozsah určený vlastní normou. Polohy svařování ( poloha PA, PB, PC, PF, PE, H-L 045, … ). Tyto polohy se v podstatě určují podle polohy přídavného materiálu nebo hořáku vůči základnímu materiálu a vlastní polohy základního svařovaného materiálu. Dá se přitom říci, že složitější poloha opravňuje svářeče svařovat i polohu jednodušší. Detailů svaru ( např. podložení svaru, svařování z jedné strany, jedna vrstva , více vrstev, svařování v před, svařování vzad )


Zápis vlastní zkoušky pak může být následující : ČSN EN 287-1 135 P BW 5 S t15 PF ss nb , což znamená: 135 – metoda svařování el. obloukem tavícím se drátem v ochraně aktivního plynu ( MAG ) P – svařování plechů ( opravňuje i k částečnému svařování trubek) BW – svařování tupého spoje (pro koutové spoje se používá označení FW ) 5 – svařování kotlových (středně legovaných) plechů. Svářeč může svařovat materiály skupiny 5, 4, 3, 2 a 1. S – svařování s přídavným materiálem T15 – tloušťka zkušebního kusu, která opravňuje ke svařování materiálů tlouštěk od 5 mm a výš PF – poloha svařování – svařování na svislé stěně ze spod na horu ss – svařování z jedné strany, opravňuje pak svařovat i z obou stran nb – svařování bez podložky, opravňuje pak svařovat jak bez podložky, tak i na podložku.

Druhý příklad: ČSN EN 287-1 311 T BW 1.1 S t5 D51,0 H-L 045 ss nb rw Což znamená: 311 – metoda svařování kyslíko-acetylenovým plamenem T – svařování trubek, opravňuje i ke svařování plechů BW – svařování tupého spoje 1.1 – svařování nelegovaného materiálu do pevnosti 360 MPa S – svařování s přídavným materiálem t5 – tloušťka zkušebního kusu 5 mm, opravňující svařovat tloušťky 3 – 7,5 mm D51,0 – průměr zkušebního vzorku 51 mm, opravňující svařovat trubky od průměru 25,5 mm a výš, včetně rovných plechů. H-L 045 – poloha svařování, opravňující svařovat šikmé potrubí včetně všech jednodušších poloh. ss – svařování z jedné strany, opravňuje svařovat i oboustranně nb – svařování bez podložky rw – svařování v zad ( ve směru svařování jde nejdříve hořák a pak přídavný materiál.


Při zkouškách svářeče je kladen důraz na schopnost svářeče ručně manipulovat s elektrodou nebo svařovacím hořákem a tímto vytvářet svar přijatelné jakosti. Svářeč pak skládá závěrečnou zkoušku z praktické části a dobrovolně také z teoretické části. Po úspěšně složené zkoušce je svářeči vystaven certifikát s fotkou svářeče pro jednoznačnou identifikaci. Takto vykonaná zkouška má platnost dva roky, za předpokladu, že je každých 6 měsíců certifikát potvrzován. Potvrzením se prokazuje, že svářeč průběžně svařuje. Pokud po 6-ti měsících není certifikát vždy prodloužen, je neplatný. Vystavený certifikát má pak „Evropskou „ platnost, některé státy však mohou před uznáním zkoušky požadovat po svářeči tzv. pracovní zkoušku. Touto pracovní zkouškou svářeč prokazuje svou zručnost ve svařování. Nová norma ČSN EN ISO 9606-1 poskytuje soubor technických pravidel pro systematické zkoušky svářečů a umožňuje takové kvalifikace, které jsou jednotné, uznávané nezávisle na druhu výrobku, místě a zkušebním orgánu / zkušební organizaci. Stejně jako u předchozí normy je důraz kladen na schopnost svářeče ručně manipulovat s elektrodou nebo svařovacím hořákem a tímto vytvářet svar přijatelné jakosti. Základní rozdíly u nové normy oproti normě dobíhající jsou následující : 1. V základní proměnné a rozsahu kvalifikace se zkouška neřídí základním materiálem, ale skupinou přídavného materiálu. Nezáleží tedy jaký materiál svařujeme, ale čím tento materiál svařujeme ( neboli, jaký přídavný materiál jsme použili ). Toto je v podstatě v rozporu s technologií svařování, kdy přídavný materiál se volí vždy na základě použitého základního materiálu. Všechny zkoušky tedy mohou být prováděny například na obyčejném nelegovaném plechu pevnosti do 360 MPa, ale pokud se použije nerezový přídavný materiál, bude mí svářeč oprávnění na nerezy. 2. U rozsahu tlouštěk materiálu jsou tyto opět rozděleny do tří skupin ( do 3 mm, 3 až 12 mm a 12 mm a více ). Došlo pouze k velmi malé změně , ale s velkým důsledkem. Tím že bylo u největší skupiny posunuto rozhraní „ 12 mm a více „ místo původní „ nad 12 mm „, má zkouška provedená na plech tloušťky 12 mm rozsah „ 3mm a více ( místo původního rozsahu 5 mm a více ). 3. U rozsahu tlouštěk koutových svarů došlo také k mírnému posunu, a to zkouška vykonaná na tloušťce do 3 mm, platí pro tloušťky od tloušťky zkušebního vzorku do jeho dvojnásobku nebo do 3 mm, podle toho, co je větší. 4. Další zásadní změna je v tom, že zkouška platí 3 roky, za podmínky, že bude certifikát co 6 měsíců potvrzen, jinak je zkouška opět neplatná. 5. Je možno zkoušku prodlužovat co dva roky přímo v podniku, pokud je v posledních 6 měsících doložen doklad o prověření kvality svaru. 6. Úplnou novinkou je možnost neustálého prodlužování zkoušky u jednoho zaměstnavatele, pokud má tento systém řízení kvality ISO 3834-2 nebo ISO 3834-3, a lze opět prokázat doloženou zkouškou kvalitu svarů prováděnou svářečem. Jak však bude toto prodlužování probíhat, a kdo za něj bude ručit, to se doposud neví. 7. V poslední míře můžeme říci, že pokud zkouška provedená dle dobíhající normy ČSN EN 287-1 měla Evropskou platnost, tak nová norma ČSN EN ISO 9606-1 má platnost mezinárodní. Certifikát svářeče musí být tedy uznává např. i v Americe , Africe či Indonésii a podobně. Otázkou zůstává, bude-li to opravdu takto fungovat. Ale především s tímto cílem byla norma prosazována, a její změny a ústupky oproti ČSN EN 287-1 planou údajně z požadavků zástupců Americké strany. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky 9/23

Přehled vybraných metod svařování

1.4

V této kapitole se budeme zabývat porovnáním metody svařování ručně obalenou elektrodou elektrickým obloukem – metoda 111 a svařováním ručně elektrickým obloukem tavící se elektrodou v ochraně aktivního plynu – metoda 135. Právě metoda 135 v poslední době vytlačila používáni metody 111 v dílenské praxi na minimální úroveň.

1.4.1 Svařování metodou 111 – ručně obalenou elektrodou el. obloukem. Tato metoda je jednou z nejstarších meto svařování, a dá se říci, že s vývojem této metody se vyvíjely i podmínky pro svařování z hlediska svařitelnosti materiálů. Vlastní technologie spočívá v tom, že elektrický oblouk, který je napájen ze svařovacího zdroje, natavuje na jedné straně základní materiál a na druhé straně kovové jádro elektrody. Toto kovové jádro elektrody se postupně odtavuje, a zaplňuje mezeru ( svarový úkos ) v základním materiálu. V oblouku pak vzniká teplota 5000 – 6000°C. Svařování obalenou elektrodou klade na svářeče poměrně velké nároky z hlediska zručnosti, neboť svářeč musí vykonávat na sobě dva nezávislé pohyby, a to jak ve směru svařování, tak i ve směru úbytku elektrody. Na svařovací zdroj jsou pak kladeny následující požadavky : musí dávat klesající napětí při stoupající proudu připustit jen nepatrné změny svařovacího proudu, když kolísá napětí na oblouku dovolit jen malé zkratové proudy, a tím i malé proudové nárazy rychlý vzrůst zápalného napětí na postačující hodnotu, aby se oblouk zapaloval a nezhasl 5. udržet krátký oblou pružný a stabilní 6. možnost jemné regulace svařovacího proudu Vlastnosti uvedené v bodě 1 – 3 jsou dány statickou charakteristikou zdroje, vlastnosti části bodu 3 až 5 pak dynamickou charakteristikou zdroje svařovacího proudu. 1. 2. 3. 4.

V dnešní době se jako zdrojů pro tuto metodu převážně využívají invertorové svářečky, které při minimální hmotnosti dávají poměrně vysoký proud. Nevýhodou je, že se nedají použít pro drážkování uhlíkovou elektrodou, což je speciální metoda při opravách vadných svarů. Dále se pak využívají tzv. usměrňovače ( netočivé stroje ), zejména zdroje WTS a WTU. Točivé svařovací zdroje typu „Triodyn“ se v dnešní době již skoro nepoužívají, neboť měly nízkou účinnost při vysokém odběru proudu při chodu na prázdno. Na elektrodu, jako základní přídavný materiál, jsou pak následující požadavky : 1. 2. 3. 4. 5. 6.

musí stabilizovat elektrický oblouk zajistit odpovídající pevnostní spoj má funkci ochrany elektrického oblouku před okolním vzduchem chránit „čerstvě„ vytvořený svar před okolní atmosférou a zpomalovat ochlazování čistit tavnou lázeň od případných nečistot případně legovat svárový kov


Svařování metodou 111 je velmi operativní, dostaneme se i do poměrně nepřístupných míst a není příliš závislá na povětrnostních podmínkách. Je to však metoda z dnešního pohledu možných jiných technologií poměrně pomalá. Proto se v dnešní době používá spíše na údržbě a při montážních venkovních pracích.

1.4.2 Svařování metodou 135 – el. obloukem tavící se elektrodou v ochraně aktivního plynu Je to způsob obloukového tavného svařování, při kterém je holý speciální drát nebo trubičková elektroda odvíjený z cívky podáván k místu svařování pomocí podávacího zařízení a tavná lázeň je chráněna ochranným plynem. Ochranný plyn je v tomto případě aktivní, to znamená, že obsahuje kyslík. Kyslík nám na jedné straně podporuje „hoření“ oblouku, a tím zvyšuje hloubku průvaru a produktivitu, na druhé straně nám způsobuje oxidaci některých prvků, a tím dává možnost vytváření vměstků ve sváru. Jako čistý aktivní plyn se používá kysličník uhličitý – CO2. Svar má velmi dobrý průvar, ale poměrně vysoký rozstřik ( tedy ztrátu kovu ) a hrubší kresbu povrchu svaru. Nejpoužívanějším v praxi je pak svařování ve směsných plynech, kdy klasickým představitelem je směs 80% argonu a 20% CO2 . Tento ochranný plyn dává sice menší průvar, ale rozstřik je minimální a kresba povrchu svaru je jemná. Podle způsobu přenosu kovu z drátu do tavné lázně rozdělujeme různé procesy : a) Svařování zkratovým procesem b) Svařování bezzkratovým procesem c) Svařování sprchovým procesem Ad. a) Odtavující se kapka kovu se dotkne základního materiálu dříve, než se oddělí od drátu. Při tomto přechodu vzniká tedy zkrat. Používá se většinou do průměru drátu 1,2 mm, svařovací proud i napětí na oblouku je nižší ( 16 – 27 V, 50 – 200 A ). Tento způsob přenosu kovu je vhodný pro svařování tenkých plechů nebo kořenových vrstev při větší mezeře. Vznikají poměrně malé deformace z důvodu menšího vneseného tepla do svaru. Ad. b) Odtavující se kapka kovu se oddělí od drátu dříve, než se dotkne základního materiálu. Nedochází tedy ke zkratu ve svarové lázni. Svařovací proud i napětí na oblouku je vyšší ( 25 – 40 V, 200 – 500 A ). Tento způsob přenosu kovu je vhodný pro svařování větších tlouštěk ( zhruba od 4 mm ) a pro návary. Ad. c) Sprchový proces je v podstatě bezzkratový proces používaný při vysokých parametrech svařování a současném využití směsných ochranných plynů. Kapičky kovu při přechodu do tavné lázně jsou velmi malé, ale přechod je velmi intenzivní. Používá se pro svařování silných plechů, zejména pro výplňové vrstvy svaru. Tento proces není vhodný pro polohové svary. Vlastní svařovací zdroje musí mít plochou statickou charakteristiku, to znamení, že musí umět reagovat na velmi malou změnu napětí v oblouku okamžitou velkou změnou proudu. Tímto Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky 11/23

v podstatě udržují stejnou vzdálenost drátu od tavné lázně. Svářeči tak odpadá pohyb ruky směrem do tavné lázně a kontroluje si pohyb jen ve směru svaru. Svářecí zdroj musí umožňovat nastavení rychlosti podávání drátu, tím se automaticky nastavuje i proud, a dále pak nezávislé nastavení napětí. U moderních svařovacích zdrojů se dále nastavuje průměr drátu, jakým budeme svařovat a použitý ochranný plyn. V současné době v běžné dílenské praxi metoda 135 nahradila jednoznačně metodu 111 a to na základě schopnosti odtavovat několikanásobně větší množství svarového kovu, a tím dosáhnout větší produktivity práce.

1.5 Výhody a nevýhody metod 111 a 135, porovnání kvality, produktivity a použitelnosti Metoda 111 je metoda operativní a poměrně nezávislá na okolní atmosféře. Je zde velký výběr různých druhů elektrod, což nám v podstatě zaručuje svařit jakýkoliv svařitelný spoj. Je jednoduchá na obsluhu svařovacího zdroje, kdy svářeč nastavuje pouze svařovací proud. Svářečka se vlastnímu svařování již sama přizpůsobí. S nadsázkou se dá říci, že při této metodě je z 80% rozhodující zručnost svářeče a z 20% nastavení parametrů. Nevýhodou je nízká produktivita práce. U metody 135 je vysokou devizou produktivita práce. Při použití směsných plynů se pak k tomuto přidává i hladký a jemný povrch sváru. Nevýhodou je pak hoření oblouku na malém průměru a tím náchylnost této metody na studené spoje, a vliv proudění okolní atmosféry na ochranu plynu. Dnešní robustní svařovací hořáky pak nejsou tak operativní, a musí se počítat s tím, že se svářeč nemusí dostat do všech zákoutí svařované konstrukce. Metoda 111 se tedy spíše používá při montážních pracích a při opravách. Metoda 135 se používá ve výrobě v provozních halách nebo jinak zakrytých prostorech.

1.6

Praktické ukázky svařování metodou 111 a 135 na koutovém a tupém spoji.

V této části budou probíhat praktické ukázky svařování pod dohledem instruktora svařování. Tento předvede, jak by měl svar vypadat, jednotliví účastníci si pak mohou vyzkoušet vlastní svařování danou metodou.

1.7

Porovnání jakosti svarů, vyhodnocení vad svarů, zkoušky průvaru koutových svarů.

Tato část je opět spjata s praxí, kdy proběhne vyhodnocení provedených svarů podle normy ČSN EN ISO 5817. U tupých svarů bude kontrolován kořen a povrch svaru, u koutového svaru kromě povrchu svaru bude provedena zkouška rozlomením a bude se kontrolovat průvar kořene. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky 12/23

2. Jakost ve svařování, moderní metody svařování Aby byl výrobní podnik oprávněn provádět svařované konstrukce, a nemám tím na mysli jen ocelové konstrukce, musí splňovat základní podmínku, a to mít minimálně certifikaci na normu ČSN EN ISO 3834, nebo mít vyšší stupeň, kterým je systém řízení výroby ISO 9000:2001. V této kapitole se budeme věnovat pouze tomu základnímu stupni, tedy normě ČSN EN ISO 3834. Současně si pak rozebereme současné modernější metody svařování, a to metodu obloukového svařování wolframovou elektrodou v inertním plynu ( metoda 141 ) a metodu obloukového svařování tavící se elektrodou v interním plynu ( metoda 131 ).

2.1 Seznámení s normou ČSN EN ISO 3834 – požadavky na jakost při tavném svařování Procesy jako je tavné svařování jsou široce užívány při výrobě mnoha výrobků. V řadě organizací zaujímají ve výrobě klíčové postavení. Výrobky lze zařadit mezi jednoduché a složité. Mezi tyto výrobky můžeme zařadit tlakové nádoby, zařízení pro domácnost a zemědělství, jeřáby, mosty, dopravní prostředky a jiné druhy výrobků. Použité metody svařování mají rozhodující vliv na výrobní náklady a jakost výrobků. Je proto důležité zajistit, aby tyto metody byly prováděny nejefektivnějším způsobem a byla vykonávána odpovídající kontrola všech operací procesu. Norma ISO 3834 může být využita vnitřními útvary nebo externími organizacemi, včetně certifikačních organizací, k hodnocení schopnosti výrobce vyhovět požadavkům zákazníka, platným předpisům nebo vlastním požadavkům výrobce.

Norma ČSN EN ISO 3834 je rozdělena do několika následujících částí: ČSN EN ISO 3834-1 – kritéria pro volbu odpovídajících požadavků na jakost ČSN EN ISO 3834-2 – vyšší požadavky na jakost ČSN EN ISO 3834-3 – standartní požadavky na jakost ČSN EN ISO 3834-4 – základní požadavky na jakost ČSN EN ISO 3834-5 – dokumenty, kterými je nezbytné se řídit pro dosažení shody s požadavky na jakost podle ISO 3834-2, ISO 3834-3 nebo ISO 3834-4 ČSN EN ISO 3834-1 stanovuje kritéria, se kterými je nutno počítat při volbě odpovídajícího stupně požadavků na jakost tavného svařování kovových materiálů. Platí jak pro vlastní výrobu a montáže, a to jak dílenské, tak i externí. -

Hlavní hlediska, na které je nutno brát zřetel, aby sytém managementu jakosti odpovídal předmětné normě jsou : -

Řízení dokumentů a záznamů Odpovědnosti managementu Poskytování zdrojů Odborná způsobilost, vědomí závažnosti a výcvik zaměstnanců Plánování realizace produktu Určování realizace produktu Přezkoumání požadavků týkajících se produktu


- Nakupování - Interní audit - Monitorování a měření produktu U výrobce, který prokazuje soulad s odpovídajícím stupněm dokumentu se také předpokládá splnění všech nižších stupňů. Normy ČSN EN ISO 3834-2 až 4 pak stanovují příslušné požadavky na jakost tavného svařování kovových materiálů v dílnách nebo na montáži. Hlavní kritéria, podle kterých se stanovuje příslušná jakost ( základní, standartní nebo vyšší ) jsou : - Přezkoumání požadavku smlouvy - Přezkoumání technických podkladů - Smluvní subdodávky - Svářeči a operátoři - Svářečský dozor - Personál pro kontrolu a zkoušení - Výrobní a zkušební zařízení - Údržba zařízení - Popis zařízení - Plánování výroby - Specifikace postupu svařování kvalifikace postupů svařování - Zkoušení dávek svařovacích materiálů - Skladování a manipulace se svařovacími a přídavnými materiály - Skladování základních materiálů - Tepelné zpracování po svařování - Kontrola a zkoušení před, během a po svařování - Neshody a opatření k nápravě - Kalibrace nebo validace měřících, kontrolních a zkušebních zařízení - Identifikace v průběhu procesu výroby - Sledovatelnost - Záznamy o jakosti. Z výše uvedeného je zřejmé, že podmínek, které musí organizace splnit a přezkoumat je více než dost, a pokud chce uspět, musí se dané problematice hodně věnovat, a to nejen po stránce teoretické ( papírové), ale i po stránce odborné praxe. Výsledkem by pak měla být pro zákazníka záruka kvalitně vyrobeného výrobku. Závěrem této kapitoly můžeme konstatovat, že dnešní společnosti, které si zakládají na svém jménu a záruky jakosti vyráběného produktu, požadují po subdodavatelích být certifikováni nezávislou certifikační organizací.


2.2 Údržba strojů a zařízení pro svařování O stroje a zařízení pro svařování je nutné se neustále starat, provádět jejích pravidelnou kontrolu a údržbu. Zaměstnavatel je povinen vést seznam svařovacího zařízen, s předpisem, kdo ve firmě za toto zařízení odpovídá, a jak jsou naplánovány revize a prohlídky daného zařízení. Svařovací zdroje elektrická zařízení, takže kromě mechanické údržby je nutno také provádět elektro-revize daného zařízení, dle vyhlášky č. 50 . Nejméně jednou za tři roky by se pak měla u svařovacího zařízení provádět kalibrace měřících přístrojů, abychom věděli, jakými parametry skutečně svařujeme. Vlastní údržbu svařovacího zařízení pak smí provádět pouze pověřený pracovník dle pokynů výrobce. Do denní kontroly svařovacího zařízení patří : -

Kontrola neporušenosti svařovacích a zemnících kabelů, zejména kontrola izolace kabelů Kontrola stavu a nepoškození svařovacího zařízení Kontrola stavu těsnosti a chladícího média, obsahuje-li toto svařovací zdroj Kontrola zabezpečení čistoty, pevnosti a těsnosti připojení vnějších přívodů energie

U vlastního svařovacího zařízení se při kontrole, údržbě nebo opravě, postupuje vždy podle návodu výrobce. Tento by měl stanovit, jaké periodické kontroly by se měly provádět a jak často. Jedná se zejména o kontrolu napětí na prázdno, kontrolu přechodových odporů a profukování stroje. Profukování stroje by se mělo nezávisle od doporučení výrobce provádět jednou za 1-3 měsíce, a to v závislosti na znečistění pracovního prostředí, ve kterém pracuje. Je-li svařovací zdroj mimo provoz déle než 5 měsíců, musí se před opětovným uvedením do provozu nejdříve profouknout. U zařízení na metodu MIG / MAG se pak musí pravidelně kontrolovat: -

Stav podávacího zařízení, zejména podávacích a rovnacích kladek Stav bowdenu Stav brzdícího mechanismu u držáku cívek přídavného materiálu Neporušenost kabeláže svařovacího hořáku a vlastní svařovací hořák Stav a provozuschopnost redukčního ventilu na ochranný plyn

2.3 Přehled vybraných metod svařování V této kapitole, jak již bylo řečeno, se budeme zabývat některými poměrně moderními metodami svařování, které v poslední době zažívají ve výrobním procesu poměrně veliký rozmach, neboť jsou vhodné pro svařování jak obyčejných materiálů, tak pro svařování vysoce legovaných či speciálních materiálů.


2.3.1 Svařování metodou 131 – obloukové svařování tavící se elektrodou v inertním plynu Tato metoda je v podstatě shodná co do techniky s metodou 135, pouze pro ochranu tavné lázně se používá inertní plyn. Inertní plyn v podstatě nereaguje s žádnými prvky a nemá vliv na žádné prostředí z hlediska chemické reakce. Mezi inertní plyny z hlediska využití pro svařování řadíme argon – Ar a hélium – He . Protože helium je drahé, ve většině dílenské praxe se používá argon. Argon je plyn bez barvy, chuti a zápachu, je těžší než vzduch. Pro svařování v ochranné atmosféře je optimální čistota argonu 99,5% až 99,996 %. Této jakosti pak v praxi odpovídá například argon 4.6 od výrobce Linde Gas a.s. Obloukové svařování tavící se elektrodou v inertním plynu se používá pro svařování hliníku, speciálních materiálů a může se také použít pro svařování vysoce legovaných zejména korozivzdorných materiálů. Přídavná drát pak samozřejmě musí odpovídat chemickému složení základního materiálu. Tato metoda svařování je poměrně rychlá, a klade tedy velké nároky na zručnost svářeče.

2.3.2 Svařování metodou 141 – el. obloukem netavící se wolframovou elektrodou v ochraně inertního plynu. Metoda 141, slovně označovaná jako metoda WIG ( Wolfram Inert Gas – Německý název ) nebo také TIG ( Tungsten Inert Gas – Anglický název ). Princip tohoto svařování spočívá v tom, že nám vniká elektrický oblouk mezi wolframovou elektrodou, upnutou v hořáku, a základním materiálem. Tento oblouk nám teplotou cca 6000°C , natavuje základní materiál, do kterého pak můžeme přidávat přídavný materiál. Celý tento proces „ hoření „ oblouku pak probíhá pod ochranou inertního plynu, který fouká z hořáku kolem wolframové elektrody. Přídavný materiál je ve formě drátu nebo trubičky. Můžeme také svařovat bez přídavného materiálu. V tomto případě pak jen tavíme hrany základního materiálu ( používá se pro velmi malé koutové svary nebo pro lemové spoje ). U této technologie můžeme použít směr svařování jak doleva, tak i doprava. V podstatě to záleží na svářeči, který postup mu lépe vyhovuje. Velkou výhodou této technologie je možnost zapálení oblouku bezkontaktním způsobem, což znamená, že se svářeč při zahájení svařování vůbec nedotýká wolframovou elektrodou základního svařovaného materiálu. Zapálení oblouku je pak velmi klidné a stabilní. Bezkontaktní zapalování oblouku umožňuje vysokofrekvenční ionizátor, který je součástí svařovacího zdroje. Pro doplnění úplné informace musíme ale dodat, že ve speciálních případech svařovací zdroj umožňuje zapálit oblouk i kontaktně, tedy s nutností dotyku k základnímu materiálu. Tento způsob se však používá pouze tam, kde pracují „ jemné a náchylné“ elektrické přístroje, jako je například ARO ve zdravotnictví. Bezkontaktním zapalováním oblouku bychom pak mohli tyto přístroje rozladit, což by mohlo vést k fatálním následkům.


2.4 Výhody a nevýhody metod 131, 141, porovnání kvality, produktivity a možností využití. Metoda 131 se používá spíše pro speciální materiály, v současné době je poměrně rozšířena pro svařování hliníku a jeho slitin. Dříve se používala i pro svařování nerezavějících ocelí, ale s vývojem speciálních plynů se v současné době nerezové materiály svařují metodou 135, která zaručuje jejich lepší natavení a tím i průvar. Metoda 131 není příliš vhodná na polohové svary, zejména v poloze nad hlavou. Klade velké nároky na přípravu jak svaru, tak svařovacího zdroje. Základem je vhodně zvolit přídavný materiál. Při jeho špatné volbě bude svar v podstatě neproveditelný. V případě, že se nám podaří sladit optimálně všechny parametry, je pak vlastní svar povrchově hladký a produktivita vysoká. Metoda 141 je velmi operativní metoda. Používá se především pro svařování tenkých plechů a trubek a pro speciálnější materiály. Je vhodná pro všechny polohy. Někdy se také používá pro opravu svarů vykonaných jinými metodami, a to především přetavováním povrch svaru k odstranění zápalů, nebo vytvoření bezvrubého svaru u dynamicky namáhaných konstrukcí. Nevýhodou je poměrně malá produktivita práce, protože postup svařování je poměrně pomalý. Navíc při tomto pomalém postupu musíme počítat s většími deformacemi svařence.

2.5 Praktické ukázky svařování metodou 131 a 141, porovnání vzhledu svarů, vyhodnocení vad, zkouška průvarů koutových svarů V této části opět budou probíhat praktické ukázky svařování pod dohledem instruktora svařování. Instruktor postupně svaří tupý a koutový spoj jednou metodou a následně pak metodou druhou. To samé si pak mohou vyzkoušet účastníci semináře. V průběhu pak bude vyhodnocena kvalita povrchů svarů a provaření kořenové vrstvy. Současně proběhne vyhodnocení vad opět v návaznost na normu ČSN EN ISO 5817 .


3. Provádění ocelových konstrukcí, plamenové svařování a pájení Tento třetí blok přednášek je zaměřen na vlastní svařování ocelových konstrukcí v dílenské praxi tak, aby bylo zřejmé, že tato problematika je poměrně náročná, a výrobce musí splňovat hodně podmínek pro její realizaci. Bude také probráno plamenové svařování a pájení, které sice není klasickým představitelem strojírenské praxe, ale v oblasti přívodů energií se poměrně hodně používá.

3.1 Seznámení s normou ČSN EN 1090-1,2 – provádění ocelových konstrukcí a hliníkových konstrukcí Tato evropská norma uvádí požadavky na provádění ocelových konstrukcí tak, aby se zajistila odpovídající úroveň mechanické únosnosti a stability, použitelnosti a trvanlivosti. Dále pak uvádí požadavky na provádění ocelových konstrukcí, a to především těch, které jsou navrženy podle všech částí EN 1993. Tato evropská norma předpokládá, že všechny práce jsou prováděny s potřebnou řemeslnou zručností a na odpovídajícím zařízení. Požadavky na provádění ocelových konstrukcí nebo jejich dílu se týkají : konstrukcí nebo dílů zhotovených ze za tepla válcovaných výrobků konstrukcí nebo dílů z tenkostěnných za studena tvarovaných prvků a plošných průřezů konstrukcí a dílů z výrobků z korozivzdorných ocelí konstrukcí a dílů vyrobených z výrobků za tepla zhotovených a za studena tvarovaných konstrukčních dutých průřezů, včetně výrobků vyrobených na zakázku Z výše uvedeného je zřejmé, že se touto normou musí výrobce řídit při použití jakýchkoliv konstrukčních materiálu. Tato norma pak řeší následující postupy a operace, které je nutno dodržet při vlastní výrobě daného výrobku : -

- specifikace a dokumentace - základní výrobky ( materiály ) - přípravu a sestavení - svařování - mechanické spoje - montáž - povrchovou úpravu - geometrické tolerance - kontrolu, zkoušení a opravy V části specifikace a dokumentace je řečeno, že všechny potřebné informace a technické požadavky pro provádění jednotlivých částí konstrukce musí být odsouhlaseny a zkompletovány před zahájením výroby. Musí být současně stanoveno, jak se bude postupovat v případě změn dokumentace. Každá konstrukce je zatříděna konstruktérem do tříd provedení. Tyto se označují symbolem EXC1 až EXC4. Čím je vyšší číslo, tím je konstrukce složitější, náročnější na výrobu a samozřejmě také na kontrolu. Výrobce pak musí mít oprávnění vyrábět v dané třídě provedení.


Základní výrobky v podstatě řeší podmínky dodání základních a přídavných materiálů. Vlastnosti dodaných materiálů se musí dokumentovat vhodným způsobem tak, aby je bylo možno porovnat se stanoveným postupy. V podstatě to znamená, že ke každému nakoupenému materiálu musí být dodán atest ( většinou kategorie 3.1 ), který uvádí skutečné mechanické vlastnosti a chemické složení nakoupeného materiálu. Část příprava a sestavení normy ČSN EN 1090-2 stanovuje požadavky pro dělení, tváření, provádění děr a sestavení základních výrobků pro zabudování dílců. Ve všech etapách přípravy a při sestavování jednotlivých dílců musí být vhodným způsobem identifikovatelný každý kus nebo svazek stejných kusů ocelových dílců. Ideální je například použití trvanlivých rozlišovacích značek nebo popisovačů. Oblast kapitoly svařování stanovuje, že svařování se musí provádět v souladu s požadavky příslušné části ‚CSN EN ISO 3834 nebo ČSN EN ISO 14554. Ve výrobě musí být zpracovány technologické postupy svařování, které budou obsahovat specifikaci svařování – WPS, včetně svařovacího materiálu, případného předehřevu, interpass teploty a požadavků na tepelné zpracování po svaření. Součástí postupů musí být také mezioperační kontrola. Norma pak stanovuje další požadavky na svářeče, sestavení pro svařování, svařování koutových a tupých spojů a podobně. Základním kamenem ve svařování je tedy kvalifikace postupu svařování – WPS, která závisí na třídě provedení konstrukce, základním materiálu a stupni mechanizace. Platnost kvalifikace postupu svařování závisí na požadavcích norem, použitých pro vlastní kvalifikaci. Kvalifikaci ověřuje opět nezávislá certifikační organizace, která v případě úspěšné zkoušky vydá doklad – WPQR. Tento doklad je pak vyžadován při vystavování shody pro danou konstrukci. Prvky, které se mají svařovat, se musí držet ve správné poloze stehovými svary nebo vnějšími přípravky během počátku svařování. Stehové svary se musí mít minimální délku 50 mm nebo délku rovnající se čtyřnásobku svařované tloušťky, platí vždy menší hodnota z uvedeného. Sestavení se musí provést tak, že přesnost spojů a konečné rozměry dílců jsou plně ve stanovených tolerancích. Musí se při tom počítat s vodnými přídavky na zkroucení a smrštění. Další než stanovené svary se nesmí přidávat a místa předepsaných svarů nesmí být bez předchozího schválení změněna. Mechanické spoje zahrnují požadavky pro dílenské a montážní mechanické spoje včetně připojování tvarových tenkostěnných průřezů. Pokud není stanoveno jinak s připojenými požadavky, jmenovitý průměr spojovací součásti použitý pro ocelové konstrukce musí být nejméně M 12. Pro tenkostěnné průřezy a tenké plechy se musí stanovit minimální průměr pro každý typ spojovací součásti. Kapitola montáž uvádí požadavky pro montáž a další práce prováděné na staveništi včetně podlévání základových desek. Montáž se nesmí zahájit, pokud staveniště pro práce na stavbě není v souladu s technickými požadavky a požadavky na bezpečnost práce. Technologický předpis montáže se musí vyhotovit a následně kontrolovat, aby byl v souladu s navrhovanými pravidly pro únosnost částečně smontované konstrukce na montážní a jiné zařízení. V kapitole povrchová úprava jsou stanoveny požadavky pro úpravu ocelového povrchu. Obecně lze říci, že se konstrukce dodává v černém provedení, a to pro následující žárové zinkování,


nebo se dodává v nátěru. Požadavky na nátěr se pak odvíjí od funkce konstrukce a od prostředí, v kterém bude postavena. Část geometrické tolerance definuje typy geometrických úchylek a uvádí kvantitativní hodnoty pro dva typy dovolených úchylek, a to pro základní tolerance a pro funkční tolerance. V poslední kapitole „ Kontrola, zkoušení a oprava „ jsou uvedeny požadavky pro kontrolu a zkoušení při respektování kvalitativních požadavků obsažených v dokumentaci kvality. Kontrola, zkoušení a opravy se musí provádět jednak v průběhu prací a samozřejmě také po skončení výroby. Velmi důležité je mít zpracován postup pro řešení neshody, která může být opravitelná nebo neopravitelná. Výrobce, který vyrábí ocelové konstrukce spadající pod normu ČSN EN 1090, musí mít certifikaci na danou normu, kterou mu vystaví nezávislá tuzemská nebo zahraniční certifikační společnost. Tato certifikace se periodicky obnovuje, takže výrobce je pod neustálou kontrolou, a to z hlediska, zda dodržuje podmínky stanovené normou.

3.2 Přehled vybraných metod svařování a pájení V této kapitole se tedy budeme zabývat svařováním kyslíko-acetylenovým plamenem – metoda 311, jako metodou, která byla dříve hojně využívána v opravárenství ( opravy karosérií ) a při svařování rozvodů. V dnešní době má již okrajové využití, a byla vytlačena právě metodou 141 v případě svařování rozvodů, a metodou 135 v oblasti opravárenství. Naproti tomu postavíme plamenové tvrdé pájení – metodu 912, která může využívat opět kyslíko-acetylenováho plamene. Tato metoda se v poslední době hodně využívá právě pro rozvody energií, kdy je operativnější jak metoda 141.

3.2.1 Metoda 311 – svařování kyslíko-acetylenovým plamenem Tato metoda využívá pro natavení základního materiálu teplotu, která vzniká spalováním hořlavého acetylenu s hořením podporujícího kyslíku. Při této reakci vzniká teplota 3150 – 3200 °C ve vzdálenosti 2-3 mm od modrého světelného kužele. Při svařování nám plamen současně poskytuje ochranu tavné lázně před okolní atmosférou. Vlastní svar pak vytváříme s pomocí přídavného materiálu ve formě drátu, nebo také můžeme svařovat bez přídavného materiálu pouze natavením hran, např. lemové spoje apod. Vlastní postup svařování je pak metou v před, nebo metodou v zad. U metody v před postupuje ve směru svařování nejdříve přídavný materiál a pak teprve hořák. Vytvořený svar je rovnoměrný s jemnou povrchovou kresbou. Není však zaručen průvar. U metoda v zad je tomu přesně naopak, tedy ve směru svařování jde nejdříve hořák a pak teprve drát. Svar je méně pravidelný a má hrubší kresbu, je však zaručeno provaření kořene pomocí vznikající „ hrušky „ při vlastním svařování ( je to v podstatě rozšíření mezery v kořeni sváru ). Z chemického hlediska můžeme vytvořit 3 typy plamene, a to : - plamen neutrální, používá se pro svařování ocelí, mědi a zinku, má nejširší uplatnění


- plamen oxidační ( s přebytkem kyslíku ), používá se pro svařování mosazi a některých bronzů - plamen redukční ( s přebytkem acetylenu ), používá se pro svařování hliníku, slitin hliníku a hořčíku Z hlediska výtokové rychlosti pak můžeme nastavit plamen : -měkký ( výtoková rychlost do 100 m/s ), vhodný pro svařování vysoce legovaných materiálů, tvrdých kovů a pro pájení - střední ( výtoková rychlost 100 – 120 m/s ), vhodný pro většinu případů svařování - ostrý ( výtoková rychlost nad 120 m/s ), využívá se pro svařování kořenové vrstvy

3.2.2 Metoda 912 – plamenové tvrdé pájení U této metody nedochází k natavování či roztavení základního materiálu, ale spojení materiálů je na základě difuze pájky k základnímu materiálu. Pájením se spojují stejné nebo různé kovy roztavenou pájkou. Pájením se také nazývá vyplňování nerovností povrchu kovů pájkou. Pájené povrchy a pájka se musí nahřát nad pracovní teplotu, to znamená na horní teplotu tavení pájky. Ohřívá se jen pájené místo, v případě drobného dílu pak celá součást. Podle teploty tavení pájky rozdělujeme pájení na : - měkké, teplota tavení pájky je pod 450 °C. Většinou se používají cínové pájky. V současné době se tato technologie hodně využívá při instalaci topení a rozvodů z mědi. - tvrdé, teplota tavení pájky nad 450 °C. Většinou se používají tvrdé pájky stříbrné nebo z mědi. Podle obsahu stříbra je pak výrobcem stanoven rozsah teplot dané pájky, který se musí ve výrobě dodržet, aby byl pájený spoj kvalitní. Tvrdými pájkami lze pájet oceli, litinu, hliník, měď nikl atd. Její použítí je velmi široké. Vlastní technologie pájení spočívá v tom, že základní materiál musí být dokonale očistě, na tento se nanese tavidlo ( pokud není již součástí pájky ) a pájka se vloží přímo do spoje ( na tzv. kroužek ) a tento spoj se nahřeje na pracovní teplotu, nebo se pájka ve formě tyčinky přímo přidává do spoje při jeho současném nahřívání. Tyčinky se dodávají jako holý drát, a nebo již opatřené tavidlem nalisovaným na drátu. Výhodnější je samozřejmě přídavný drát již opatřený tavidlem, avšak tento je poměrně drahý, a nelze jej použít jako vkládaná kroužek přímo do plátovaného spoje.

3.3 Výhody a nevýhody metod 311, 912. Porovnání kvality, produktivity a možností. Metoda 311 se používá pro svažování velmi malých tlouštěk plechů a trubek, případně jiných dutých profilů. Její význam je spíše v opravárenství. Je to metoda s nízkou produktivitou práce a s poměrně velkými deformacemi vlastního svařence. Ve strojírenské praxi se v současné době nejvíce používá pro rovnání svařenců, nebo pro předehřívaní základního materiálu.


Metoda 912 má pak velké uplatnění pro spojení zejména různorodých materiálů jinak nespojitelných, nebo pro montáže rozvodů. Velkou výhodou je, že se dá rozvod dopředu celý poskládat, jak bude vypadat, a pak se teprve může spájet. Využití této metody je však spíše pro drobnější díly. Nevýhodou je vysoká cena pájky a tavidla, čímž se nám pak prodražuje celá výroby. Další nevýhodou je samozřejmě použití výrobku do poměrně nízké teploty, tak aby nedosáhla teplota spodní hranice tavení pájky.

3.4 Praktické ukázky svařování metodou 311 a 912, porovnání jakosti, vyhodnocení vad. V této části provede instruktor svařování praktické svaření tupého a koutového svaru metodou 311, a následně pak provede ukázku pájeného spoje na trubce metodou 912. Buse se moci porovnat kvalita provedených spojů a vyhodnotí se vady, které vznikly nebo by mohli vzniknout. U pájeného spoje je v podstatě jakýmsi náznakem záruky kvality spoje pájka, která musí vystoupat mírně nad daný spoj. Pokud se takto pájka neobjeví, většinou není touto pájkou pokryt uvnitř celý pájený spoj, a tudíž se vdaném spoji může vyskytnout s největší pravděpodobností vada. Tuto vadu však zjistíme rozřezáním daného spoje nebo v praxi provedením tlakové zkoušky daného spoje.

3.5 Prohlídka mechanizovaného pracoviště. Tato prohlídka proběhne v prostorách výrobní haly společnosti HALLEXO CZ s.r.o. . Účastníci si zde prohlédnou následující mechanizované pracoviště : Řezání kyslíkem za užití zemního planu jako hořlavého média pro předehřívací plamen Řezání plazmou, kde zdrojem energie je elektrický proud a stlačený vzduch Mechanizované svařování metodou 135, s využitím klasických zdrojů pro ruční svařování a upnutým hořákem ve speciálním přípravku, neseným zařízením pro svařování automatem pod tavidlem. Na prvních dvou pracovištích bude možné porovnat rychlost řezání a kvalitu vlastního řezu, kdy jednoznačně vítězí plazma, avšak ta je omezena tloušťkou řezání, v tomto případě max. 12 mm. Na plamenovém pracovišti lze za současných parametrů řezat tloušťku max. 75 mm, teoreticky je však možno řezat tloušťku až 300 mm, při použití acetylenu jako hořlavého plynu pro předehřívací plamen. -

U mechanizovaného svařování metodou 135 se pak bude moci porovnat rychlost svařování ručně a nebo mechanizovaně a samozřejmě také kvalita provedení vlastního svaru, zejména rovnoměrnost a hladkost povrchu.


Závěr Doufám, že probráním vybraných metod - technik svařování a s tím související evropské či mezinárodní normy pomohou lepší orientaci problematiky svařování a svářecích procesů v průmyslové výrobě, a mnozí si určitě představí poměrnou náročnost vědomostí, které musí zvládnout jak vlastní svářeč, tak i vedení společnosti. Praktická část pak názorně předvede teorii svařování převedenou do praxe, kdy se opravdu zjistí, že svařování je zručnostní záležitost, a sebedelší teoretickou výukou se ještě nikdo nenaučil svařovat.

Seznam použité literatury. ČSN 050601 ČSN 050610 ČSN 050630 Vyhláška 87/2000 Sb. ČSN EN 287 – 1 ČSN EN ISO 9606 – 1 ČSN EN ISO 3834 – 1, 2, 3, 4, 5 ČSN EN ISO 1090 – 1, 2 Kapesní příručka svařování, řezání, pájení – R. Krňák a kolektiv Bezpečnost při svařování – Ing. Jan Bureš


STUDIJNÍ MATERIÁLY. Techniky svařování

Recommend Documents