Ochranné plyny hrají klíčovou roli v procesu svařování, kde chrání svarovou lázeň před kontaminací atmosférickým vzduchem, zejména kyslíkem, dusíkem a vodíkem. Tyto plyny nejenže zajišťují kvalitní svary, ale také ovlivňují stabilitu oblouku, průvar, vzhled svaru a mechanické vlastnosti spoje. Tento článek se zaměřuje na různé typy ochranných plynů používaných při svařování, jejich specifické vlastnosti a vliv na proces svařování.
Typy ochranných plynů
Ochranné plyny lze rozdělit do dvou hlavních kategorií: inertní plyny a aktivní plyny. Každý typ plynu má své specifické vlastnosti a použití v různých svařovacích procesech.
1. Inertní plyny
Inertní plyny nereagují chemicky se svařovaným materiálem, což z nich činí ideální volbu pro procesy, kde je důležitá čistota svaru.
a) Argon (Ar):
- Vlastnosti: Argon je těžší než vzduch, což zajišťuje dobré krytí svarové lázně. Má nízkou tepelnou vodivost a poskytuje stabilní oblouk.
- Použití: TIG svařování (GTAW), MIG svařování hliníku a jeho slitin, svařování nerezu.
- Vliv na svařování: Argon poskytuje hladký a estetický vzhled svaru, minimalizuje oxidaci a zajišťuje stabilní oblouk.
b) Helium (He):
- Vlastnosti: Helium je lehčí než vzduch a má vysokou tepelnou vodivost, což zvyšuje teplotu oblouku.
- Použití: TIG svařování, MIG svařování mědi a hliníku, svařování materiálů s vysokou tepelnou vodivostí.
- Vliv na svařování: Helium zvyšuje průvar a rychlost svařování díky vyšší teplotě oblouku. Poskytuje hlubší průvar, ale může být dražší než argon.
2. Aktivní plyny
Aktivní plyny reagují se svařovaným materiálem, což může zlepšit některé vlastnosti svaru, ale také může vést k potenciálním problémům, pokud nejsou používány správně.
a) Oxid uhličitý (CO2):
- Vlastnosti: CO2 je reaktivní plyn, který může zlepšit průvar a stabilitu oblouku, ale také zvyšuje riziko tvorby rozstřiku.
- Použití: MAG svařování uhlíkových a nízkolegovaných ocelí.
- Vliv na svařování: CO2 zajišťuje hluboký průvar a je ekonomicky výhodný. Může však způsobit vyšší rozstřik a oxidaci svaru.
b) Kyslík (O2):
- Vlastnosti: Kyslík se často přidává v malých množstvích do inertních plynů, aby zlepšil stabilitu oblouku a rychlost svařování.
- Použití: Směsi s argonem pro MAG svařování oceli, zlepšení výkonu při svařování nerezu.
- Vliv na svařování: Přídavek kyslíku zlepšuje stabilitu oblouku a rychlost svařování, ale může zvýšit oxidaci a tvorbu oxidů na povrchu svaru.
c) Vodík (H2):
- Vlastnosti: Vodík se používá v malých množstvích jako přídavný plyn ke zvýšení teploty oblouku a zlepšení průvaru.
- Použití: Svařování nerezu a niklových slitin, směsi s argonem pro TIG svařování.
- Vliv na svařování: Vodík zvyšuje teplotu oblouku a průvar, ale jeho použití vyžaduje opatrnost kvůli riziku tvorby pórovitosti a prasklin.
Kombinace ochranných plynů
Kombinace různých ochranných plynů může optimalizovat vlastnosti svaru a zlepšit výkon svařovacího procesu. Některé běžné kombinace zahrnují:
a) Argon + CO2:
- Použití: MAG svařování uhlíkových ocelí.
- Vliv na svařování: Tato kombinace zajišťuje hluboký průvar a stabilní oblouk, snižuje rozstřik ve srovnání s čistým CO2.
b) Argon + Helium:
- Použití: TIG a MIG svařování hliníku a mědi.
- Vliv na svařování: Kombinace poskytuje vyšší teplotu oblouku a lepší průvar, zlepšuje rychlost svařování a kvalitu svaru.
c) Argon + Kyslík:
- Použití: MAG svařování nerezu a uhlíkových ocelí.
- Vliv na svařování: Přídavek kyslíku zlepšuje stabilitu oblouku a rychlost svařování, ale vyžaduje kontrolu pro minimalizaci oxidace.
Faktory ovlivňující volbu ochranných plynů
Volba správného ochranného plynu závisí na několika faktorech:
1. Typ svařovaného materiálu:
- Různé materiály vyžadují různé ochranné plyny pro optimalizaci kvality svaru. Například hliník vyžaduje inertní plyny jako argon nebo helium, zatímco ocel může být svařována s aktivními plyny jako CO2.
2. Svařovací metoda:
- Různé svařovací metody, jako je TIG, MIG/MAG, vyžadují specifické ochranné plyny pro dosažení optimálních výsledků. Například TIG svařování obvykle používá argon, zatímco MIG/MAG svařování může používat směsi argonu s CO2 nebo kyslíkem.
3. Požadované vlastnosti svaru:
- Požadavky na kvalitu svaru, jako je průvar, stabilita oblouku, množství rozstřiku a estetika svaru, ovlivňují volbu ochranného plynu.
4. Ekonomické hledisko:
- Cena ochranných plynů může být také důležitým faktorem. Například CO2 je levnější než helium, ale může zvýšit množství rozstřiku a oxidaci svaru.
Praktické tipy pro použití ochranných plynů
1. Správné nastavení průtoku plynu:
- Nastavení správného průtoku plynu je klíčové pro dosažení kvalitního svaru. Příliš nízký průtok může vést k nedostatečné ochraně svarové lázně, zatímco příliš vysoký průtok může způsobit turbulence a kontaminaci svaru.
2. Použití čistých a suchých plynů:
- Použití čistých a suchých plynů je důležité pro minimalizaci kontaminace svarové lázně. Kontaminované plyny mohou vést k defektům svaru, jako jsou póry a praskliny.
3. Pravidelná údržba svařovacího vybavení:
- Pravidelná údržba svařovacího vybavení, včetně hořáků, hadic a regulátorů, zajišťuje správnou funkci a minimalizuje riziko problémů s ochrannými plyny.
4. Školení a certifikace svářečů:
- Školení a certifikace svářečů zajišťuje, že pracovníci jsou obeznámeni s používáním ochranných plynů a správnými svařovacími technikami.
Závěr
Ochranné plyny hrají klíčovou roli v procesu svařování, kde chrání svarovou lázeň před kontaminací a ovlivňují stabilitu oblouku, průvar, vzhled svaru a mechanické vlastnosti spoje. Volba správného ochranného plynu závisí na typu svařovaného materiálu, svařovací metodě, požadovaných vlastnostech svaru a ekonomických hlediscích. Použití správných ochranných plynů, nastavení průtoku plynu, pravidelná údržba vybavení a školení svářečů jsou klíčové faktory pro dosažení kvalitních a spolehlivých svarů.
