Súvislosti medzi pórovitosťou a vhodne nastavenými parametrami v ochranných atmosférach pri zváraní
Zvýšené vstupy do nákladov na zvárané konštrukcie spôsobujú rôzne opravy nesprávne navrhnutých alebo urobených zvarových spojov. Väčšine nedokonalostí a defektov zvarov sa dá predísť správnym výberom zváracích parametrov a vhodnou prípravou zvarových plôch. Ďalšie faktory, ktoré vstupujú do optimalizácie procesu sú dobre vyškolený zvárač, kvalitný prídavný materiál a udržiavaný vhodný zvárací zdroj. Ale v tomto príspevku by sa autori chceli venovať vplyvu ochranných atmosfér na optimalizáciu procesu: Riadenie kvality výroby nevyhnutne potrebuje sústavné vyhodnocovanie výrobných nákladov a kvalitné vedenie dielenského procesu.
Optimalizácia procesu zvárania
Optimalizáciou zvárania môžeme potlačiť vznik zvarových chýb a tým znížiť náklady na požadované opravy zvarov. Je potrebné zdôrazniť, že náklady na opravy sú cca 4x drahšie než náklady na zvar v prvovýrobnom procese.
• Vplyv ochrannej atmosféry
Pri zváraní procesom MAG má nezastupiteľnú úlohu ochranná atmosféra, ktorá môže mať rôzne zloženie. Uvedené vplýva na operačné vlastnosti procesu. Ak porovnáme ochranný plyn Arcal 21 (8% CO2 v Ar) s najčastejšie používaným plynom M21 ako Arcal MAG (18 % CO2 v Ar) je zrejmé, že pre daný prúd, resp. posuv zváracieho drôtu je potrebné upraviť zváracie napätie podľa použitej ochrannej atmosféry. Ak by sa napätie neupravilo, spôsobilo by to zvýšený rozstrek alebo aj pórovitosť zvarov.
Vyšší obsah argónu v plyne Arcal 21 spôsobí širší rozsah krátkeho oblúku, sprchový oblúk nastane skôr. To znamená, že možnosť pre globulárny oblúk zostane zúžená v porovnaní s Arcal MAG.
Ďalej priemer zváracieho drôtu má vplyv na minimálny sprchový prúd. Čím menší priemer drôtu, tým postačí nižší prúd, aby sa dosiahol sprchový prenos kovu.
Výber priemeru zváracieho drôtu nadobúda veľkú dôležitosť ak chceme zvýšiť produktivitu procesu. Priemer drôtu 1,2mm má minimálne o 20% vyšší výkon vytavenia ako 1,6mm pri tej istej úrovni zváracieho prúdu.
• Pórovitosť
Jedným z hlavných kvalitatívnych problémov MAG procesu je pórovitosť. Toto nie je spojené s podstatou procesu ale je to znak nesprávne nastavených zváracích parametrov.
Tak ako sa dajú póry rozdeliť podľa typov, tak aj ich vznik ovplyvňujú rôzne fenomény. Plynové dutiny vznikajú následkom nízkej rozpustnosti plynu v tuhnúcom kúpeli, resp. následkom vysokej rýchlosti chladnutia. Tieto póry sa odlišujú od plynové dutiny a červovité dutiny.
Plynové odtlačky - vznikajú ak pri zváraní rutilovými rúrkovými drôtmi, je v drôtoch určitá vlhkosť, ktorá sa vyparí a je uväznená pod tuhnúcou troskou. Toto sú len vizuálne chyby, ktoré nemajú vplyv na mechanické vlastnosti spojov.
Červovité dutiny - sú defekty vznikajúce vysokým tlakom plynu, ktorý bol v priestoroch predtým zvareného kútového zvaru. Uvedené vzniká pri preplátovaných spojoch z pozinkovanej ocele, kde sa vyparí veľké množstvo zinku a pary nemajú kade uniknúť.
• Póry
Pokiaľ nevystupujú na povrch sú viditeľné len pri nedeštruktívnom skúšaní. Vznikajú ak v roztavenom kove je rozpustený určitý plyn, ktorý pri chladnutí uviazne v kove. V prípade zvárania hliníka sú to: vodík, dusík a vodné pary z vlhkosti. Rozpustnosť týchto plynov je významne vyššia v roztavenom kove ako v stuhnutom. Pri uhlíkových oceliach je nežiaduci prvok hlavne dusík, niekedy CO, ktorý vzniká rozdelím CO2 v oblúku. Pri zváraní multi-vrstových spojov z nerezových ocelí je nežiaduci vodík, hlavne nad určitú hranicu normálne 3% ak zvárame duplexné alebo superduplexné ocele. Špeciálna starostlivosť sa musí venovať čistote plynov, rovnako ako skladovaniu prídavných materiálov. Póry, ktoré vznikajú vplyvom vysokej rýchlosti chladnutia, sa dajú minimalizovať zmenou geometrie zvaru, zväčšením kúpeľa zvýšením napätia (to môže spôsobiť zvýšený rozstrek) alebo pridaním hélia do ochranného plynu.
Pri akýchkoľvek úpravách parametrov musíme brať do úvahy vlastnosti zváranej ocele(napr. tepelný príkon, rýchlosť chladnutia v intervale Δ 800 º – 500 ºC, atď.)
Póry sú považované za defekty, pretože ovplyvňujú mechanické vlastnosti. Normy však upravujú podmienky, ktoré dovoľujú existenciu pórov vo zvaroch. Závisí to na množstve a veľkosti pórov na meter zvaru.
Na obrázku 3. je ukázaný vplyv počtu pórov na vrubovú húževnatosť. Čím vyšší počet pórov tým nižšia vrubová húževnatosť. Ale tiež, že malý počet pórov neovplyvňuje mechanické vlastnosti zvaru. Na tom je založený prístup noriem. 100 % zvarového kovu bez pórov je prakticky nemožné dosiahnuť ale určiť hranicu, ktorá je už neakceptovateľná, sa dá pomerne presne. To isté platí pre hodnotenie predĺženia ΔL. Keď sa prekročí určitá hranica testovacie teliesko sa nedeformuje elasticky ale hneď plasticky.
Póry ovplyvňujú únavové chovanie materiálov iným spôsobom ako statické namáhanie. Výsledky únavového chovania ovplyvňuje veľkosť póru a miesto kde sa nachádza. Jeden veľký pór vo zvare má negatívnejší účinok než viacej menších. Taktiež záleží na tvare póru a na mieste kde je situovaný. Na obr. 4. sú ukázané únavové vlastnosti, ktoré závisia od polohy.
Ak je pór umiestnený pod povrchom jeho únavové vlastnosti klesnú až na 50 % v závislosti na počte cyklov. Aby sa znížila pravdepodobnosť tvorby pórov pod povrchom je potrebné zvážiť niekoľko faktorov. Hlavne prípravu zvarových hrán, typ prídavných materiálov, zváraný materiál a hlavne zručnosť zvárača. Typický príklad zváračského know-how a zručnosti je na obr. 5. Obrázok ukazuje operatívny rozsah ochranného plynu Arcal 21 (92 % Ar, 8 % CO2) .Na uvedenej I-U závislosti je uvedená zóna operatívnej zvariteľnosti s najlepšími výsledkami röntgenovej kontroly zvarov. Celá oblasť zvonku bledomodrej zóny je senzitívna na póry. Zelená zóna je oblasť náchylná na póry. V tmavomodrej zóne póry s vysokou pravdepodobnosťou budú. Ako je uvedené na obr. 5. ak prejde zvárač na 21 V, 210 A prejde do rizikovej oblasti. Väčšina pórovitosti je spojená s nedostatočným doladením parametrov. Zvárači by si mali byť vedomí, že každá zmes ochranného plynu má svoju vlastnú zónu optimálnych zváracích parametrov.
Záver
Produktivita a kvalita zvárania sú úzko prepojené. Ak sa dokážeme vyhnúť pórovitosti a iným defektom zvarov, ktoré je nutné opravovať alebo keď spôsobia aj len vizuálny dojem zníženia kvality, znížime výrobné náklady a v opačnom prípade imidž výrobkov.
Ochranné plyny sa nedajú zanedbať pri stanovovaní výrobných faktorov, pretože vplývajú na kvalitu a produktivitu zvarov. Pravidelná údržba zváracích zdrojov a príslušenstva, kontrola dodržiavania zváracích parametrov, vyškolených zváračov, vhodný výber prídavných materiálov a ochranných atmosfér zaručí dobré výsledky pri výrobe zváraných dielov.
Text: AIR LIQUIDE SLOVAKIA
Aktuálne vydanie
Partnerské periodiká
Copyright © 2008 TechPark, o.z. | Všetky práva vyhradené | Realizácia: Webmax