3-4 | 2013
ZVÁR ANIE
odborný časopis so zameraním na zváranie a príbuzné technológie | ročník 62
SVAŘOVÁNÍ
ISSN 0044-5525
OCEL A STAVEBNICTVÍ
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 1 / 2 0 0 8
a
VÝSKUMNÝ ÚSTAV ZVÁRAČSKÝ
PRIEMYSELNÝ INŠTITÚT SR
WELDING RESEARCH INSTITUTE – INDUSTRIAL INSTITUTE OF SR
Centrum excelentnosti
vo zváraní
&HQWUXP H[FHOHQWQRVWL YR ]YiUDQt MH V~þDVĢRX YêV
NXPQRYêYRMRYpKR NRPSOH[X 9Ò= ± 3, 65 =DKĚĖD
QRYRY\WYRUHQp ODERUDWyULi Y\WYRUHQp SUH SRWUHE\ H[
FHOHQWQpKR YêVNXPX Y REODVWL QRYêFK PDWHULiORY D LFK
]YDULWHĐQRVWL1HRGGHOLWHĐQRXV~þDVĢRX&HQWUDH[FHOHQW
QRVWLMHREODVĢY]GHOiYDQLD
Excelentné technológie
Laboratórium trecieho zvárania
s premiešaním (TZsP)
&LHĐRP SLORWQpKR ODERUDWyULD MH DSOLNiFLD 7=V3 DNR
HNRORJLFNHMDSULWRPHNRQRPLFN\YêKRGQHMSURJUHVtYQHM
WHFKQROyJLH ]YiUDQLD D SRYUFKRYHM ~SUDY\ PDWHULiORY
=DULDGHQLH MH GLPHQ]RYDQp QD ]YiUDQLH DNR ĐDKNêFK
NRYRYWDNDMRFHOt0HG]LYêKRG\7=V3SDWULD]YiUDQLH
EH] SUtGDYQêFK materiálov, ]YDURYpKR N~SHĐD D UR]
VWUHNX åLDGQH WR[LFNp SO\Q\ PRåQRVĢ ]YiUDĢ Y SROR
KiFKPHFKDQLFNpYODVWQRVWL]YDURYpKRVSRMDV~
SRURYQDWHĐQpVR]iNODGQêPPDWHULiORPYHĐPLĐDKNiDXWRPD
tizácia, minimálne SUHYêãHQLHSUHSDGQXWLH ]YDUXEH]QiURNRY
QDSUiFQHWULHVNRYpRSUDFRYiYDQLH
Pilotné pracovisko robotického zvárania
3LORWQp SUDFRYLVNR URERWLFNpKR ]YiUDQLD MH XUþHQp QD YêYRM
NRPSOH[QêFKULHãHQt]YiUDQLDKODYQHSUHSRWUHE\SULHP\VHO
QHMYêURE\QDSUDXWRPRELORYêSULHP\VHO
DQDRYHUHQLHDRGODGHQLHYêUREQêFKSURFHVRY
=iNODGRPSUDFRYLVNDMH<$*ODVHU5RILQ
V YêNRQRP FFD N: V PRåQRVĢRX SRXåLWLD
NODVLFNHM DOHER K\EULGQHM KODY\ 7HQWR ]GURM
VO~åL SUH WUL URERWLFNp VHNWRU\ Y\EDYHQp
ãSHFLiOQ\PL SOQH SURJUDPRYDWHĐQêPL SROR
KRYDGODPL 5RERWLFNp UDPHQi V~ SRXåLWHĐQp
aj na DSOLNiFLXNODVLFNêFK]YiUDFtFKSURFHVRY
DNR MH QDSUtNODG 7,*0,*0$* D RGSRURYp
ERGRYp]YiUDQLH
Kontakt:
9Ò=3,65
5DþLDQVND
%UDWLVODYD
7HO
)D[
KWWSZZZYX]VN
HPDLOYX]#YX]VN
Excelentný výskum a vývoj
Laboratórium fyzikálnej simulácie
/DERUDWyULXPI\]LNiOQHMVLPXOiFLHSRVN\WXMHãLURNpPRåQRVWLRYHUHQLDYKRGQRVWLWHFKQRORJLFNêFKSURFHVRYSUHGDQê~þHO
SUHG LFK ]DYHGHQtP GR YêURE\ =iNODGRP ODERUDWyULD MH I\]LNiOQ\ VLPXOiWRU *OHHEOH SRPRFRX NWRUpKR MH PRåQp
VLPXORYDĢ D LGHQWLILNRYDĢ WHFKQRORJLFNp OLPLW\ SURFHVRY ]YiUDQLH WYiUQHQLH ]OLHYDQLH VSHNDQLH WHSHOQp VSUDFRYDQLH
]iURYHĖ VWDQRYRYDĢ YODVWQRVWL SUHGPHWQêFK PDWHULiORY D LFK ]YDURYêFK VSRMRY SUHYiG]NRYi GHJUDGiFLD PHFKDQLFNp
YODVWQRVWL ]D Y\VRNêFK WHSO{W QiFK\OQRVĢ QD Y]QLN U{]Q\FK W\SRY WUKOtQ VS{VREHQêFK ]YiUDQtP D ]OLHYDQtP UHOD[DþQp
YODVWQRVWLDLQp
Projekt 7RP NEXTGENPOWER: demonštrácia
klasických elektrární novej generácie
,GHRIXWXULVWLFNêSURMHNWNWRUpKRFLHĐRPMHY\YLQ~Ģ
DGHPRQãWURYDĢQRYpPDWHULiO\DSRYUFKRYpYUVWY\
SUHHOHNWUiUQHQRYHMJHQHUiFLH VSDĐXM~FHXKOLHDELRPDVX
VR V~þDVQêP ]QtåHQtP HPLVLt &22 1D ]YêãHQLH ~þLQQRVWL
QD MH QXWQp DE\ EROL SDUDPHWUH SDU\ QD UHYROXþQHM
~URYQL03Dƒ&9Ò=±3,65SRNUêYDREODVĢ]YiUDQLD
GR~]NHKR~NRVXKUXERVWHQQêFK]YDUHQFRYY\UREHQêFK
]QRYêFKW\SRYY\WYUGLWHĐQêFKQLNORYêFKVXSHU]OLDWLQURWRU\
WXUEtQKUXERVWHQQpSRWUXELDWHOHViYHQWLORYDWXUEtQ
Projekt OPVaV: Výskum inovatívnych materiálov
SUH SUHKULHYDþRYp V\VWpP\ ]DULDGHQt Y\UiEDM~FLFK
HQHUJLXVSDĐRYDQtPDOWHUQDWtYQ\FKSDOtY
&LHĐRPSURMHNWXMHY\YLQ~ĢHNRQRPLFN\YêKRGQ~WHFKQROyJLX
YêURE\ SUHKULHYDþRYêFK U~URN V JUDGLHQWQêP FKHPLFNêP
]ORåHQtP 3RYUFK U~URN EXGH WYRUHQê Y\VRNROHJRYDQêP
PDWHULiORPYćDNDþRPXEXGHRGROQêYRþLY\VRNRWHSORWQêP
IRUPiPNRUy]LH9Q~WURU~UN\EXGHY\UREHQp]Qt]NROHJR
YDQpKRåLDUXSHYQpKRPDWHULiOX9Ò=±3,65SUDFXMH
QDYêYRMLXQLNiWQHMWHFKQROyJLHYêURE\JUDGLHQWQpKRSRORWR
YDUX RSWLPDOL]iFLL SURFHVX WYiUQHQLD D RYHUHQt ~åLWNRYêFK
YODVWQRVWt
Projekt 7RP MACPLUS: materiálové riešenia
pre nové ultrasuperkritické elektrárne
&LHĐRP SURMHNWX MH GRVLDKQXĢ Y\ããLX SUHYiG]NRY~
HIHNWtYQRVĢ XOWUDVXSHUNULWLFNêFK WHSHOQêFK HOHNWUiUQt
SUDFXM~FLFK KODYQH Y R[\IXHO UHåLPH D WR V\QHUJLFNêP
HIHNWRP ]YêãHQLD åLYRWQRVWL NULWLFNêFK NRPSRQHQWRY
9Ò= ± 3, 65 ]RGSRYHGi ]D D YêVNXP DNWXiOQH
QDMSHUVSHNWtYQHMãHMPDUWHQ]LWLFNHM±&UåLDUXSHY
QHMRFHOHVSUtVDGRXEyUXNWRUHM]YDURYpVSRMHEXG~EH]
QiFK\OQRVWL QD Y]QLN SUHYiG]NRYêFK WUKOtQ SUL WHSORWiFK
FFDƒ&E]YDULWHĐQRVĢQRYêFKW\SRYDXVWHQWLFNêFK
åLDUXSHYQêFKRFHOt
Excelentné vzdelávanie
'OKRGRERXNRQFHSFLRX9Ò=±3,65MHLPSOHPHQWi
FLD QDMQRYãtFK LQIRUPDþQêFK WHFKQROyJLt GR V\V
WpPX Y]GHOiYDQLD ]YiUDþVNpKR SHUVRQiOX 9êVOHG
NRPVSROXSUiFHYUiPFL(ÒSURMHNWRY(GX0HFFD
(XUR0HFFD9,57:(/':HO'LFWLRQMH]DYHGHQLH
QDVOHGRYQêFKSURGXNWRYDPHWRGtNGRY]GHOiYDQLD
YR 9Ò= ± 3, 65 ]YiUDFt WUHQDåpU LQWHUDNWtYQD
WDEXĐD VWXGHQW UHVSRQVH V\VWHP PXOWLPHGLiOQ\
VORYQtN]YiUDFtFKSRMPRY
O B SAH
■ ODB ORNÉ ČLÁNKY
51 Kombinovaný spôsob difúzneho spájania bimetalických prvkov
výmenníkov tepla | JÚLIA A. CHOCHLOVA
57 Výzkum mechanických vlastností svarových spojů
modifikovaných žáropevných ocelí pro nadkritické bloky
tepelných elektráren | PETR MOHYLA – JIŘÍ ZAPLETAL –
MIROSLAV LINDOVSKÝ – KRISTÝNA FOLDYNOVÁ
61 Spájanie platní z rozdielnych materiálov technológiou
elektromagnetických impulzov | RALPH SCHÄFER – PABLO
PASQUALE
3-4/2013
62. ročník
Odborný časopis so zameraním na
zváranie, spájkovanie, lepenie, rezanie,
striekanie, materiálové inžinierstvo
a tepelné spracovanie, mechanické
a nedeštruktívne skúšanie materiálov
a zvarkov, zabezpečenie kvality,
hygieny a bezpečnosti práce.
Odborné články sú recenzované.
Periodicita 6 dvojčísel ročne.
Evid. č. MK SR EV. 203/08
■ ZVÁRANIE PRE PRAX
Vydáva
66 Problematika ručného zvárania titánu metódou TIG | RÓBERT
ŠTANCEL – PETER BLAŽÍČEK – ANTON ŠOŠKA
70 Průmyslové aplikace laserového svařování | KAREL ŠTĚPÁN –
STANISLAV NĚMEČEK – TOMÁŠ MUŽÍK
■ ZAUJÍMAVOSTI
75 Ocel a stavebnictví | MAREK JANDA
Výskumný ústav zváračský
Priemyselný inštitút SR
člen medzinárodných organizácií
International Institute
of Welding (IIW)
a European Federation
for Welding, Joining
and Cutting (EWF)
Generálny riaditeľ: Ing. Peter Klamo
Šéfredaktor: Ing. Tibor Zajíc
■ AKCIE
79 XIII. ročník konferencie Kvalita vo zváraní 2013 | BEÁTA
MACHOVÁ
83 Průmyslový veletrh FOR INDUSTRY přilákal odborné návštěvníky
■ NOVÉ NORMY
86 Nové normy STN, informácie TNI, zmeny a opravy noriem,
vydané, oznámené a zrušené normy v januári až marci 2013
z oblasti zvárania a príbuzných procesov, NDT a konštrukcií |
REDAKCIA
■ PREDSTAVUJEME ZVÁRAČSKÉ ČASOPISY
87 Obsah časopisu Welding in the World 2012 – 2. časť | REDAKCIA
89 Obsah časopisu Welding and Cutting 2012 | REDAKCIA
■ SPOMÍNAME
91 Uznávaný zváračský odborník, bývalý riaditeľ VÚZ a prezident
IIW v r. 1981 – 1984, Ing. Ján Škriniar, CSc., nás navždy opustil
50
Redakčná rada:
Predseda: prof. Ing. Pavol Juhás, DrSc.
Podpredseda:
prof. Ing. Peter Grgač, CSc.
Členovia: Ing. Jiří Brynda, Ing. Pavel Flégl,
prof. Ing. Ernest Gondár, PhD., Ing. Ivan Horňák,
doc. Ing. Viliam Hrnčiar, PhD., doc. Ing. Július
Hudák, PhD., prof. Ing. Jozef Janovec, DrSc.,
doc. Ing. Karol Kálna, DrSc., Ing. Július
Krajčovič, Dr. Ing. Zdeněk Kuboň,
doc. Ing. Vladimír Magula, PhD., doc. Ing. Harold
Mäsiar, PhD., Ing. Ľuboš Mráz, PhD.,
Ing. Miroslav Mucha, PhD., doc. Ing. Jozef
Pecha, PhD., Ing. Pavol Radič, doc. Ing. Pavol
Sejč, PhD., Dr. Ing. František Simančík,
Ing. Tomáš Žáček, PhD.
Preklad: Mgr. Margita Zatřepálková
Adresa a kontakty na redakciu:
Výskumný ústav zváračský
Priemyselný inštitút SR
redakcia časopisu ZVÁRANIE-SVAŘOVÁNÍ
Račianska 71, 832 59 Bratislava 3
tel.: +421/(0)2/49 246 514, 49 246 300,
fax: +421/(0)2/49 246 296
e-mail: [email protected]
http://www.vuz.sk
Grafická príprava:
TYPOCON, s. r. o., Bratislava
tel./fax: +421/(0)2/44 45 71 61
Tlač: FIDAT, s. r. o., Bratislava
tel./fax: +421/(0)2/45 258 463
Distribúcia: VÚZ – PI SR, RIKA
a Slovenská pošta, a. s.
Objednávky časopisu
prijíma VÚZ – PI SR, každá pošta
a doručovatelia Slovenskej pošty.
Objednávky do zahraničia vybavuje
VÚZ – PI SR; Slovenská pošta, a. s.,
Stredisko predplatného tlače,
Uzbecká 4, P.O.BOX 164, 820 14 Bratislava 214,
e-mail: [email protected];
do ČR aj RIKA (Popradská 55,
821 06 Bratislava 214) a VÚZ – PI SR.
Cena dvojčísla: 4 €
pre zahraničie: 4,20 € bez DPH, 5 € s DPH
Toto dvojčíslo vyšlo v máji 2013
© VÚZ – PI SR, Bratislava 2013
Za obsahovú správnosť inzercie
Zzodpovedá
VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ
jej objednávateľ | 1/ 2 0 0 8
O D B O R N É Č L Á NKY
Kombinovaný spôsob difúzneho spájania
bimetalických prvkov výmenníkov tepla
Combined diffusion joining process of bimetallic elements
of heat exchangers
JÚLIA A . CHOC H LOVA
J. A. Chochlova, Inštitút elektrického zvárania E. O. Patona (Institut elektrosvarky im. E. O. Patona), Kyjev, Ukrajina
Experimentálne overenie možnosti spájania nehrdzavejúcej ocele s hliníkom pri znížených teplotách
nanesením technického hliníka a tekutého gália na oceľ žiarovým striekaním pri rozdielnej časovej expozícii
 Optimalizácia mikroštruktúry a vlastností časti difúznej zóny sa zabezpečovala použitím krátkodobého
ohrevu pomocou prechádzajúceho prúdu nízkeho napätia
The experimentally verified possibility of joining stainless steel to aluminium at decreased temperatures by
deposition of technical aluminium and liquid gallium on steel by hot spraying at different time exposure was
described. The optimisation of microstructure and properties of a part of diffusion zone is assured by
application of short-term heating with use of low-voltage current transition.
Pri vývoji a výrobe prototypov zložitej techniky sa
často používajú špeciálne metódy spájania rôznorodých materiálov typu kov-nekov, kov-polovodič a kov-kov v rôznych kombináciách. Pritom v celom rade prípadov musí technológia zabezpečovať spoľahlivý spoj pri
teplotách, ktoré neprevyšujú 250 °C, nakoľko ohrev môže
spôsobiť nezvratné zmeny štruktúry a zníženie (stratu)
prevádzkových vlastností materiálov a celého výrobku.
Okrem toho sa na spoje kladú vysoké požiadavky z hľadiska mechanických vlastností, vákuovej tesnosti, elektrickej vodivosti a i.
Cieľom výskumu bolo preskúmať nízkotepelný spôsob spájania nehrdzavejúcej ocele a hliníkovej zliatiny. Vyriešenie tejto úlohy umožní vyrobiť bimetalické uzly pre mikroelektronické systémy výmenníkov tepla určené pre kozmickú oblasť
(obr. 1). Uzol v montáži predstavuje rúru z nehrdzavejúcej
ocele 12Ch18N9T s vonkajším priemerom 25 mm s prírubou
z hliníkovej zliatiny AMg5 dĺžky 100 mm.
Perspektívnou technológiou na získanie bimetalických
>
Obr. 1 Bimetalický uzol výmenníka tepla:
1 – nehrdzavejúca oceľ, 2 – hliník
Fig. 1 Bimetallic heat exchanger node:
1 – stainless steel, 2 – aluminium
Obr. 2 Fragment nehrdzavejúcej rúrky z nehrdzavejúcej ocele s nastriekanou vrstvou AD1 (a) a schéma formovania metalického povlaku (b)
Fig. 2 Fragment of stainless tube from stainless steel with sprayed AD1 layer (a) and chart of metallic coating formation (b)
a) Nastriekaná vrstva AD1 – AD1 sprayed layer
b) Častica – Particle, Podložka – Backing, Metalické spojenie bez tavenia – Metallic bond without melting, Štruktúra zrna v mieste kontaktu – Grain
structure in contact area, Mikrozváranie na jednotlivých úsekoch tavenia – Microwelding in single melting sections
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
51
Kombinovaný spôsob difúzneho spájania
bimetalických prvkov výmenníkov tepla
Tab. 1 Fyzikálne vlastnosti spájaných materiálov
Tab. 1 Physical properties of joined materials
Merné teplo
Specific heat
J/(kg.K),
pri 100 °C
at 100 °C
Koeficient lineárnej
tepelnej rozťažnosti
Linear thermal
expansion coefficient
10 6 . K-1,
pri 100 °C
at 100 °C
Koeficient
tepelnej
vodivosti
Thermal
conductivity
coefficient
Vt/(m.K)
Youongov
modul
Young’s
modulus
(GPa)
Teplota
tavenia
Fusion
temperature
(C)
Hliníková zliatina AMg5
AMg5 aluminium alloy
922
24,7
126
71
625
Technický hliník AD1
AD1 technical aluminium
945
24
226
71
660
Nehrdzavejúca oceľ
Stainless steel
12Ch18N9T
469
17
16
189
1300
–
–
28,1
10 – 45
30,15
Ti
0,1
Cr
0,05
Materiál
Material
Technické gálium
Technical gallium
Tab. 2 Chemické zloženie hliníkovej zliatiny AMg5
Tab. 2 Chemical composition of AMg5 aluminium alloy
Cu
0,1
a)
Mg
4,8 – 5,8
Mn
0,3 – 0,8
Zn
0,2
Fe
0,5
Si
0,5
b)
c)
Obr. 3 Rozloženie hliníka (a), gália (b) a železa (c) na reze spoja nehrdzavejúcej ocele s hliníkom (REM)
Fig. 3 Distribution of aluminium (a), gallium (b) and iron (c) in cross-section of joint in stainless steel to aluminium (SEM)
spojov pri teplotách do 250 °C je, podľa nášho názoru,
difúzny proces s použitím gália [1]. Gálium sa taví pri teplote okolo 30 °C, dobre zmáča a rozpúšťa väčšinu kovov
a tvrdne pri zväčšovaní objemu, čo umožňuje jeho použitie ako aktivátora priľnavosti spájaných povrchov s následnou objemovou difúziou. Aktivácia spočíva v mechanicko-chemickom procese, ktorý zahŕňa fragmentáciu,
odlupovanie kysličníkových povlakov, zmáčanie juvenilných povrchov, ako aj medzizrnnú a vnútrozrnnú difúziu.
Mechanicko-chemická aktivácia spôsobuje zvýšenie rozpustnosti ťažkorozpustných látok, zrýchlenie chemických
reakcií, zvýšenie katalitických a zlepšenie fyzikálno-technických vlastností, zníženie teploty aktivácie povrchov
materiálov pri procese ich spájania v tuhej fáze [2].
Na vytvorenie pevného oceľovohliníkového spoja a zabránenia jeho krehnutia na povrch oceľovej rúry sa nastriekala vrstva technického hliníka AD1 (obr. 2). Proces
striekania sa robí mikroplazmovou metódou, t. j. ohrevom,
dispergovaním a prenosom kondenzovaných častíc striekaného materiálu s formovaním 200 μm hrubej vrstvy na
podložke. Na striekanie sa použilo zariadenie „MPN-004“,
ktoré umožňuje naniesť hliník pri teplote podložky 150 °C.
K formovaniu kovových povrchov so zachytením tvrdých
metalických častíc s veľkou kinetickou energiou na povrchu podložky dochádza pri vysokorýchlostnom náraze
(obr. 2b), čo zabezpečuje vysoké adhézne vlastnosti.
Podľa hodnôt koeficientu lineárnej tepelnej rozťažnosti sú
materiály bimetalického uzla maximálne podobné, zabezpečujú tak pevný spoj bez deformácií dielcov (tab. 1). Podľa koeficientu tepelnej vodivosti sú materiály pre sústavu
52
výmeny tepla zvolené tak, že vyhrievacie teleso zo zliatiny
AMg5 (tab. 2) cez podkladovú vrstvu vloženého kovu (gálium) zabezpečuje odvod tepla z oceľového jadra.
EXPERIMENT
Gálium sa na spájané povrchy nanášalo vo vrstve s hrúbkou 0,05 – 0,15 mm metódou mechanického natierania,
spájali sa súčiastky spájaných povrchov a uskutočňovalo sa difúzne vytvrdnutie podložky z gália pri ohreve uzla
vo vákuovej peci alebo prechádzajúcim prúdom do teploty 140 a 250 °C. Prednosťou druhého ohrevu je jeho
krátke trvanie a uvoľnenie tepla hlavne v zóne kontaktu
spájaných povrchov. V dôsledku toho sa rýchlejšie iniciuje reaktívna difúzia, znižuje sa vylučovanie tepla do materiálu a zmenšuje sa hĺbka difúznej vrstvy, čo priaznivo
ovplyvňuje mikroštruktúru a mechanické vlastnosti spoja. Podmienkou formovania kvalitného spoja je tesné zlícovanie súčiastok a odstránenie výronkov gália z čelných
plôch. Vnútorný objem gália, ktorý vypĺňajú čelné medzery súčiastky pri tvrdnutí so zväčšovaním objemu, môžu
spôsobiť vznik súvislých trhlín po objeme hliníkovej príruby. Teplota sa v procese ohrevu kontrolovala pomocou
termočlánkov a termokamery „Fluke Ti25“.
DUSKUSIA
Analýza štruktúry a rozloženia chemických prvkov ukázala, že k difúzii gália dochádzalo smerom do zliatiny AMg5
vtedy, keď v oceli nebola zistená chemická prítomnosť gáZ VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
O D B O R N É Č L Á NKY
lia (obr. 3). Vtedy dochádza k viacfázovému procesu formovania metastabilných fáz zo základných legujúcich
prvkov zliatiny AMg5 a gália s formovaním tvrdej intermetalickej vrstvy a zvýšením teploty jej tavenia [3]. Analýza binárnych diagramov rovnovážneho stavu ukázala, že
teplota prechodu do tekutého stavu intermetalidov sústavy Ga-Mg a Ga-Zn predstavuje viac ako 285 °C a u sústavy Cu-Ga od 254 do 1000 °C.
Tekuté gálium difundovalo cez zrná hliníka (obr. 4) do
Obr. 4 Rozloženie gália v objeme zliatiny AMg5 v dôsledku reaktívnej
difúzie (x1000) (REM)
Fig. 4 Distribution of gallium in the volume of AMg5 alloy due to reactive
diffusion (x1000) (SEM)
hĺbky 3 mm. V dôsledku toho sa v medzere a v priľahlej vrstve hliníka tvorila vrstva tuhého roztoku a intermetalické fázy. Elektronicko-mikroskopické skúmanie fólií
jemnej štruktúry zóny spoja AD1/AMg5 cez vrstvu gália
ukázalo nasledovné. Pre štruktúru AD1 je charakteristický pomerne rovnovážny stav, o čom svedčí formovanie
rovnovážnej subštruktúry, rovnomerne rozdelenej po celom objeme kovu, priliehajúceho k rovine spoja, ako aj
formovanie dokonalých (stiahnutých) hraníc a subhraníc
(obr. 5a).
Štruktúry v oblasti spoja (zo strany AMg5) sú charakteristické štruktúrno-fázovou tvorbou (medzivrstiev), ktorá má orientáciu pozdĺž línie nanesenia gália s hrúbkou
medzivrstiev približne 0,81 – 1,1 μm rôzneho fázového
zloženia. Istú časť medzivrstiev tvorí prakticky čisté gálium. Gáliové úseky medzivstiev majú alebo stĺpcovitú
štruktúru rastúcu kolmo na smer nanesenia gália (obr.
5b), alebo pomerne rovnoosovú štruktúru fáz Ga (obr.
5c) s vnútrozrnovým oddeľovaním fáz Ga 2Mg. Pre také
medzivrstvy, ktoré obsahujú oblasti gália, je typický rovnovážny stav štruktúry.
Treba poznamenať, že z hľadiska fázového zloženia sú
medzivrstvy zložitejšie podľa miery posunu od línie nanesenia gália k AMg5. Tak podľa miery odstránenia do
vzdialenosti 300 μm od povrchu spoja sa pozoruje tvorba štruktúrno-fázového stavu vyznačujúceho sa zväčšením objemového podielu disperzných fázových vylúčenín
(hxl~0,03x0,06 μm; 0,06x0,1 μm; 0,03x0,37 μm; d~0,03 –
0,1 μm) zloženia Ga 2Mg, Ga 2Zn, Al6CuMg4, Al2CuMg, Cu9
Ga4. Pritom sa okrem husto a rovnomerne rozložených
disperzných fáz rôzneho stechiometrického zloženia v difúznej zóne pozorujú aj fázové zvláštne obrazce – sú to
a)
b)
c)
d)
Obr. 5 Mikroštruktúra AD1 (a) (x15000); vrstvovité okrúhle a stĺpcovité fragmenty gália (b, c) a fázy (d) v medzizrnnom priestore zliatiny AMg5 (x50000)
(REM)
Fig. 5 AD1 microstructure (a) (x15000); laminated round and columnar gallium fragments (b, c) and phases (d) in intergranular space of AMg5 alloy
(x50000) (SEM)
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
53
Kombinovaný spôsob difúzneho spájania
bimetalických prvkov výmenníkov tepla
masívnejšie (hxl~0,65x1,7 μm; 0,73x1,07 μm; 0,75x2,35
μm), pretiahnuté „páskové“ fázy rôzneho zloženia, vznikajúce paralelne s líniou stavenia (obr. 5d).
Štruktúru takéhoto vzniku fázových útvarov možno dostatočne presne preskúmať pomocou PEM zobrazení
a zloženie zodpovedá: Ga2Mg s disperznými Ga 2Zn; Cu9
Ga4 parametrami d ~ 0,017 – 0,03 μm. Okrem toho, čo je
zvlášť typické, sú fázové vylúčenia „páskového“ typu po-
Obr. 6 Mikroštruktúra zliatiny AMg5 s odtlačkami indentora
Fig. 6 Microstructure of AMg5 alloy with indenter impression
zdĺž kontúr obklopené časticami pozostávajúcimi z hustých zhlukov takmer disperzných fáz rôzneho zloženia:
Ga 2MgGa 2Zn; Cu9Ga4 a i. Týmto spôsobom možno potvrdiť, že difúzna vrstva rastie so zväčšovaním objemu na
úkor otočenia zŕn AMg5 pri raste novovzniknutých fáz.
Podobné gradientné rozdelenie fáz, ich určité presné
smerovanie spôsobuje aj nerovnomernosti v rozdelení
dislokačnej hustoty a následne tvorbu koncentrátorov napätia v príslušných zónach skúmaného spoja. Pri skúmaní vplyvu reakčnej difúzie gália na vlastnosti zliatiny AMg5
nanoindektovaním [4, 5] bolo zistené anomálne adsorpčné zníženie pevnosti a zmäknutie kovu (efekt „Rebindera“) [6]. Na obr. 6 je znázornený rozdiel rozmerov vtiskov
indentora Berkoviča do centrálnej zrnitej oblasti štruktúry vzorky zliatiny AMg5, pri ohreve do 250 °C vo vákuovej
peci počas 1 hodiny.
Stabilizácia mechanických vlastností hliníka prebieha pri
konečnej kryštalizácii pevnotekutých fáz s gáliom. Dĺžka
vytvrdzovania zodpovedá času prerastania nových fáz na
hrúbku nanesenej medzivrstvy gália [7]. Určenie momentu stabilizácie mikroštruktúry pri minimálnej šírke difúznej
zóny a dosiahnutie vyhovujúcich mechanických vlastností v závislosti od času ohrevu sa modelovalo experimentálne a metódou molekulárnej dynamiky pri teplotách 50,
140 a 250 °C. Je známe, že mechanizmus difúzie gália do
hliníka v zásade súvisí so vzťahom rozmerov atómov: priblíženie rozmerov atómov gália a hliníka spôsobuje difúziu
gália pozdĺž vakancií hliníka. Preto sa modelovanie dynamiky zmeny atómovej mriežky hliníka robilo podľa me-
Obr. 7 Dynamická zmena kryštalickej mriežky hliníka so zvyšovaním teploty (objemové modelovanie metódou molekulárnej dynamiky);
a – T = 140; b – 250 °C
Fig. 7 Dynamic transformation of aluminium crystal lattice with increasing temperature (voluminous modelling by molecular dynamics method);
a – T = 140; b – 250 °C
Tab. 3 Závislosť šírky difúznej vrstvy od časovej expozície a koeficientu difúzie pri ohreve do 140 °C
Tab. 3 Dependence of diffusion layer width on time exposure and diffusion coefficient at up to 140 °C heating
Teplota
Temperature
(°C)
50 (pec / furnace)
140 »
140 »
140 (prúd / current)
140 »
250 »
54
Šírka difúznej vrstvy
Diffusion layer width
(cm)
0,13
0,15
0,30
0,01
0,02
0,05
Čas, za ktorý prešla difúzia do
danej hĺbky
Time for which diffusion
penetrated into the given depth
(s)
36000
36000
86400
60
120
210
Koeficient difúzie
Diffusion coefficient
(x107, cm2/s)
2,35
3,13
5,20
4,76
33,3
104,0
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
O D B O R N É Č L Á NKY
Obr. 8 Diagram rozdelenia tvrdosti (podľa Meyera) a modulu pružnosti E v difúznom spoji na hranici AD1 s AMg5 pri ohreve prechodom elektrického
prúdu do 140 °C a po opätovnom ohreve do 280 °C
Fig. 8 Diagram of hardness distribution (according to Meyer) and Young’s modulus E in diffusion joint on boundary between AD1 and AMg5 at heating by
electric current transition up to 140 °C and repeated heating up to 280 °C temperature
mikrotvrdosť po opätovnom ohreve, GPa – microhardness after repeated heating, GPa mikrotvrdosť, GPa – microhardness, GPa E po opätovnom ohreve,
GPa – E after repeated heating, GPa AD1 – AD1, Zóna difúzie – Diffusion zone, AMg5 rozteč 100 μm – AMg5 span 100 μm
chanizmu vakancií. V modeli sa skúmal obmedzený počet atómov (5325), ale taký, aby mal experiment fyzický
zmysel. Trojrozmerné modely kryštalickej mriežky boli stanovené tak, aby zodpovedali perióde mriežky hliníka. Výsledkom modelovania sú koordináty atómov na každom
kroku. Podľa rozdielu koordinát sa určuje posun atómov.
Zo všetkých posunov atómov sa nezohľadňujú posuny
bez preskoku (kolísanie atómu okolo uzla). Pomocou posunov, ktoré sú s preskokom, sa vypočítal koeficient difúzie. Aktivačná energia sa určovala podľa diagramu Arreniusa v koordinátoch ln D1/7 podľa tangensu uhla.
Zväčšenie počtu preskokov atómov prispievajúcich k difúzii je podmienené väčšou aktivitou atómov so zvyšovaním
teploty [8] (obr. 7a) a rastie od 28 (pri 50 °C) do 4346 (pri
250 °C). Koeficienty difúzie predstavujú: 2,86.10 -10 m2/s pri
50 °C, 7,56.10 -10 m2 pri 140 °C a 4,74.10 -9 m2/s pri 250 °C
(obr. 7b) . Aktivačná energia je 0,62 eV.
Experimentálne modelovanie závislosti rastu difúznej vrstvy od tepelnej expozície vzoriek AD1 – gálium-AMg5 potvrdilo všeobecnú tendenciu – s rastom teploty a času
tepelného spracovania sa reologické vlastnosti gália zosilňujú a formuje sa rozsiahla difúzna zóna (tab. 3).
Ďalej sa na určenie optimálnej teploty a času procesu, pri
ktorých si štruktúra difúznej vrstvy zachová vlastnosti, vykonalo opätovné tepelné spracovanie všetkých vzoriek
v peci pri teplote do 280 °C počas 10 hodín. Bolo zistené,
že vo vzorkách, ktoré boli získané pri teplote 140 °C prechodom elektrického prúdu, neboli pozorované podstatné zmeny mikroštruktúry difúznej vrstvy ani jej mechanických vlastností (obr. 8).
MECHANICKÉ VLASTNOSTI
Pri skúške pevnosti šmykom (obr. 9a) podľa GOST 699666 (hrúbka materiálu a = 6 mm, pracovná oblasť l = 125
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
mm, záchyt h = 60 mm, preplátovanie b = 40 mm) zaťaženie pri porušení F = 4710 N, šmykové napätie 2,94 MPa,
čo značne prevyšuje minimálne požadovanú pevnosť
podľa technického zadania (0,2 MPa). Na fraktografii povrchu porušenia (obr. 9b) vidno, že pri vytvorení spoja došlo k úplnému zmáčaniu a spojeniu spájaných povrchov
s minimálnym okrajovým javom. V súlade s technickým
zadaním je sumárna plocha defektov spojov pod 10 %.
Maximálne namáhanie pri porušení G „proti šmyku“ pri ploche difúzneho preplátovania 15 x 15 mm2 bolo 400 N. Sila
pri odtrhnutí (maximálna sila porušenia na jednotku povrchu preplátovania) predstavovala  ~ 1,7 MPa. Šmyková
pevnosť kruhových vzoriek predstavovala 9 – 11 MPa.
Treba konštatovať, že pri montáži systémov výmeny tepla
na izoláciu mikroelektroniky je použitie kovových lepidiel
na báze polymérov v zmesi s kovovými práškami neracionálne, keďže koeficient tepelnej vodivosti takých materiálov je mnohonásobne menší, ako kovov (0,02 – 0,6 Vt/m.K).
Šmyková sila porušenia spojov hliníkových zliatin:
Hliník-hliník (lepený spoj) „Tekutý kov“ Fel WURH [9]
2,4 MPa
Hliník-hliník (lepený spoj) Polymérové lepidlo ABRO [9]
5,9 MPa
AMg5-AD1 (potrebné podľa technického zariadenia)
0,2 MPa
AMg5-gálium-AD1 (zváranie prechádzajúcim prúdom pri
140 °C) 2,94 MPa.
V dôsledku spracovania technológie spájania oceľovohliníkového uzla v tuhej fáze cez medzivrstvu autektického
gália sa získali rôzne varianty montáže uzlov výmenníkov
tepla (obr. 10) s vysokou hodnotou šmykovej pevnosti pri
porušení.
55
Kombinovaný spôsob difúzneho spájania
bimetalických prvkov výmenníkov tepla
a)
b)
Obr. 9 Skúška pevnosti v šmyku na trhacom servohydraulickom stroji MTS (a) plochej preplátovanej vzorky difúzneho spoja AMg5-gálium-AD1
a fraktografia vzorky po skúške (b)
Fig. 9 Shear strength test on servohydraulic tensile machine MTS of (a) flat overlapped specimen of diffusion joint AMg5-gallium-AD1 and fractography
of specimen after test (b)
Obr. 10 Modelové vzorky difúzneho spoja oceľ-hliník, získané pri teplote 140 °C na kónickom povrchu (a) s pozdĺžnymi drážkami (b)
Fig. 10 Model specimens of diffusion joint between steel and aluminium at 140 °C temperature on conical surface (a) with longitudinal grooves (b)
ZÁVER
Experimentálne bola potvrdená možnosť spájania nehrdzavejúcej ocele s hliníkom pri teplote 140 °C použitím nastriekanej vrstvy technického hliníka a medzivrstvy gália.
Najprijateľnejšia mikroštruktúra a vlastnosti difúznej zóny
boli pozorované pri použití ohrevu pri nízkom napätí prechádzajúcim elektrickým prúdom. Experimentmi boli získané pevné nerozpojiteľné spoje s objemovou difúziou
bez odtavenia a deformácie súčiastok. Daná metóda spájania bimetalického spoja sa odporúča pre spoje s uzavretými združenými alebo valcovitými povrchmi s použitím
javu tepelného zmrštenia a stlačenia.
CONCLUSIONS
The possibility of joining stainless steel to aluminium at 140
°C temperature with use of sprayed technical aluminium
layer and gallium interlayer has been proved experimentally. The most convenient microstructure and properties
of diffusion zone were observed with use of heating at low
voltage of passing electric current. Based on experiments
the tough inseparable joints with voluminous configuration
without melting and distortion of components have been
fabricated. The given joining method of bimetallic joint is
recommended for the joints with closed conjugate or cylindrical surfaces with exploitation of thermal shrinkage and
compression.
56
Literatúra
[1] Iščenko, A. J. – Chochlova, J. A. – Fedorčuk, V. E. – Chochlov,
M. A.: Vplyv teploty žíhania na hĺbku difúzie v spoji technického
hliníka so zliatinou AMg5 v tuhej fáze pri aktivácii spájaných
povrchov gáliom, Medzinár. konferencia Zváranie a príbuzné
procesy: Zb. téz – Nikolajev: Vyd. NUK, 2010, s. 111
[2] Avvakumov, E. G.: Fundamentálne základy mechanickej
aktivácie, mechanosyntézy a mechanickochemických
technológií. Integračné projekty. Novosibirsk: Nauka, 2009, 338 s.
[3] Chochlova, J. A. – Fedorčuk, V. E. – Chochlov, M. A.:
Osobitosti medzizrnného prenosu hmoty gália v hliníkovej
zliatine pri aktivácii v tuhej fáze spájaných povrchov,
Avtomatičeskaja svarka, 2011, č. 3, s. 44 – 47
[4] Iščenko, A. J. – Chochlova, J. A.: Mikromechanické skúšky
vlastností difúzneho spoja, Avtomatičeskaja svarka, 2009, č. 1,
s. 44 – 47
[5] Chochlova, J. A. – Chochlov, M. A.: Nanorozmerový efekt
v difúznych spojoch s gáliom, Medzinár. konferencia Zváranie
a príbuzné procesy: Zb. téz (14. – 17. 10. 2009), Nikolajev:
Vyd. NUK, 2009, s. 111
[6] Lichtman, V. I. – Ščukin, E. D. – Rebinder, P. A.: Adsorpčné
javy v procesoch deformácie a porušenia kovov, Fyz.-chem.
Mechanika materiálov, 1962, č. 10, s. 141 – 183
[7] Tichomirova, O. I. – Pikunov, M. V.: Vplyv tvaru a rozmeru
častíc druhého komponentu na vlastnosti gáliových pájok,
Práš. Metalurgia, 1969, 84, č. 12, s. 51 – 56
[8] Poletajev, G. M. – Starostenkov, M. D.: Prínos rôznych
mechanizmov samodifúzie v GCK-kovoch v rovnovážnych
podmienkach, Fyzika pevných látok, 2010, 52, Vyd. 6,
s. 1075 – 1082
[9] www.autodela.ru/main/top/test/svar
<
Článok recenzoval:
doc. Ing. Karol Kálna, DrSc., VÚZ – PI SR, Bratislava
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
O D B O R N É Č L Á NKY
Výzkum mechanických vlastností
svarových spojů modifikovaných
žáropevných ocelí pro nadkritické
bloky tepelných elektráren
Research on mechanical proper ties of weld joints of creep
resistance steels for supercritical blocks of thermal power stations
PETR MOHYLA – JI Ř Í Z A PL E TA L – M I R OSL AV L I N D OV S KÝ – KR IS T Ý N A F O L DY N OVÁ
Ing. P. Mohyla, Ph.D. – Ing. J. Zapletal – Ing. M. Lindovský – Ing. K. Foldynová, Flash Steel Power, a. s., Ostrava, Česká republika
Vlastnosti svarových spojů oceli T24 v průběhu dlouhodobé vysokoteplotní expozice  Vliv popouštění po
svařování na vrubovou houževnatost  Srovnání průběhu tvrdosti popuštěného a nepopuštěného svarového
kovu oceli T24  Vlastnosti svarových spojů oceli P92 svařených automatem pod tavidlem  Výsledky
mechanických zkoušek oceli P92
Properties of welded joints of the steel T24 during long-term exposition to high-temperature. Influence of
post weld heat treatment on weld joint notch toughness. Comparison of the hardness profile of weld metal
with and without post weld heat treatment. Properties of welded joints of the steel P92 welded by automat
submerged arc welding. Results of mechanical tests of the steel P92.
Od konce osmdesátých let 20.
století probíhá v celosvětovém
měřítku intenzivní vývoj směřující ke
zvýšení účinnosti tepelných elektráren. Hlavním způsobem jak zvýšit tepelnou účinnost je zvýšit parametry páry na tzv. nadkritické neboli
superkritické. S vývojem tepelných
elek tráren musí korespondovat vývoj
žáropevných ocelí. Je požadována
vyšší mez pevnosti při tečení, vynikající odolnost proti oxidaci a v neposlední řadě odolnost proti korozi za
zvýšených teplot [1]. Z těchto důvodů začaly vznikat modifikované žáropevné oceli s martenzitickou matricí
na bázi 9 až 12%Cr, určené především pro tělesa komor a parovody.
Hlavními představiteli jsou v současné době oceli P91, P92, E911 a VM12.
V oblasti nízkolegovaných ocelí byly
následně vyvinuty modifikované žáropevné oceli s bainitickou matricí na
bázi 2,25%Cr, určené především pro
membránové stěny kotlů. Typickými
představiteli jsou oceli T23 (7CrWVMoNb9-6) a T24 (7CrMoVTiB7-7).
Záměrem tvůrců ocelí T23, resp. T24
bylo vyvinout materiál pro výrobu
membránových stěn, který bude mít
vysokou creepovou odolnost a zároveň jej bude možno svařovat bez předehřevu a bez tepelného zpracování
po svařování. Tuzemské zkušenosti
se svařováním CrMoV oceli 15128, jejíž matrice je stejně jako u ocelí T23
a T24 zpevněná částicemi MX, však
jednoznačně poukazují na nutnost te-
>
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
pelného zpracování svarových spojů
po svaření.
Teoretické předpoklady rovněž poukazují na nutnost popouštění svarových spojů ocelí legovaných vanadem, případně titanem a niobem.
Podstatou vysoké žáropevnosti u těchto ocelí je disperze jemných
částic MX, které se vyznačují vysokou rozměrovou stabilitou v průběhu dlouhodobé teplotní expozice. Na
druhé straně však přítomnost disperze částic MX výrazně ovlivňuje plastické vlastnosti ocelí. Během provozu
dochází k tzv. sekundárnímu vytvrzování. Po obvyklém tepelném zpracování, které se skládá z normalizace a následného popouštění, není ve
struktuře těchto ocelí dosaženo zcela
rovnovážného stavu. Během následné dlouhodobé expozice při pracovní
teplotě dochází k dodatečné precipitaci částic MX v důsledku přesycení
tuhého roztoku. Tento proces se nejvýrazněji projeví v oblasti svarových
spojů, kde dochází vlivem svařovacího procesu k různému stupni rozpuštění dispergovaných částic. Pokud svarové spoje nejsou následně
popuštěny nebo jsou špatně popuštěny, není struktura v rovnovážném
stavu a během následné teplotní expozice dojde k sekundárnímu vytvrzování vlivem dodatečné precipitace
disperzních částic [2, 3].
V Evropě se v současné době budují nadkritické (USC) bloky tepelných
elektráren s využitím ocelí P92 a T24.
Výstavbu však provázejí zásadní problémy. Doposud se membránové stěny z oceli T24 svařují bez popouštění, avšak již v procesu výroby, nebo
následně ve zkušebním provozu,
dochází k masivnímu praskání svarových spojů. V současné době nefunguje uspokojivě v Evropě jediná
membránová stěna z oceli T24! Rovněž ocel P92 provázejí značné problémy související s její velmi nízkou
korozní odolností při provozních podmínkách.
1 VLASTNOSTI SVAROVÝCH
SPOJŮ OCELI T24 V PRŮBĚHU
DLOUHODOBÉ
VYSOKOTEPLOTNÍ EXPOZICE
V rámci experimentálního programu byly zhotoveny zkušební svarové
spoje na deskách z oceli T24 metodou 111. Jedna část svarových spojů
byla popuštěna na 750 °C, druhá část
byla ponechána v nepopuštěném stavu (tzv. stav po svaření). Na připravených vzorcích byl simulován provoz
při teplotě 500 °C a 550 °C a následně bylo provedeno měření tvrdosti v jednotlivých oblastech svarového spoje. Výsledky měření tvrdosti ve
formě tzv. křivek vytvrzení jsou uvedeny na obr. 1 a 2. Srovnání průběhu
tvrdosti popuštěného a nepopuštěného svarového kovu v průběhu teplotní expozice při 500 °C nabízí obr. 1.
Na obr. 2 je totéž pro pásmo přehřátí
tepelně ovlivněné zóny (TOZ).
57
Výzkum mechanických vlastností svarových spojů modifikovaných
žáropevných ocelí pro nadkritické bloky tepelných elektráren
V další fázi byly na vybraných vzorcích změřeny hodnoty nárazové práce KV, resp. vrubové houževnatosti
KCV. Vliv popouštění po svařování na
vrubovou houževnatost tepelně ovlivněné zóny oceli T24 je patrný z obr. 3.
Z naměřených hodnot jednoznačně
vyplývá, že u nepopuštěného svarového spoje dochází k výrazné ztrátě
plastických vlastností. Průběh vrubové houževnatosti vykazuje minimum v oblasti maximálního vytvrzení
a v oblasti poklesu tvrdosti má naopak stoupající tendenci (obr. 4).
1.1 Diskuse dosažených
výsledků
Tvar křivek vytvrzení ve svarovém kovu
a v pásmu přehřátí je podobný. Nejdříve dochází k nárůstu tvrdosti, který lze
označit jako tzv. sekundární vytvrzení,
a poté následuje pokles tvrdosti. Doba,
ve které dochází k maximálnímu vytvrzení, závisí na teplotě expozice.
Z křivek průběhu tvrdosti je patrno,
že u svarů, které nebyly po svaření popuštěny dochází ke značnému
vytvrzení v relativně krátkém čase.
Maximum tvrdosti bylo naměřeno ve
svarovém kovu, a to 460 HV10. V pásmu přehřátí TOZ bylo naměřeno nejvíce 420 HV10. Hodnoty tvrdosti nepopuštěných svarových spojů jsou
vyšší, než dovoluje norma ČSN EN
ISO 15614-1 Stanovení a kvalifikace postupů svařování kovových materiálů – Zkouška postupu svařování [4]. Naměřené hodnoty ukazují na
přítomnost sekundárního vytvrzování
svarových spojů oceli T24. Mechanismus vytvrzování je v souladu s prací
[2, 3] dán procesy dodatečné precipitace disperzních částic MX.
Z křivek průběhu houževnatosti vyplývá markantní rozdíl v úrovni hodnot
vrubové houževnatosti u svarového
spoje popuštěného a nepopuštěného. Zatímco v popuštěném stavu se
vrubová houževnatost pásma přehřátí TOZ pohybuje v průběhu vysokoteplotní expozice kolem 180 J/cm2
(při zkušební teplotě 20 °C), v nepopuštěném stavu jsou hodnoty KCV
velmi nízké, kolem 20 J/cm2.
Mezi křivkami tvrdosti a houževnatosti lze vypozorovat určitou vzájemnou
souvislost. Oblast maxima tvrdosti, tj.
oblast sekundárního vytvrzení zhruba
odpovídá oblasti minima houževnatosti. Na základě výše uvedených výsledků lze konstatovat, že s pozorovaným
sekundárním vytvrzováním nepopuštěných svarových spojů oceli T24 souvisí pokles vrubové houževnatosti.
2 VLASTNOSTI SVAROVÝCH
SPOJŮ OCELI P92 SVAŘENÝCH
AUTOMATEM POD TAVIDLEM
V rámci experimentálního progra-
58
Obr. 1 Průběh tvrdosti svarového kovu, provozní teplota 500 °C (T24)
Fig. 1 Profile of the hardness measurement in the weld metal, operational temperature 500 °C (T24)
Stav po svaření – State after welding
Obr. 2 Průběh tvrdosti pásma přehřátí TOZ, provozní teplota 500 °C (T24)
Fig. 2 Profile of the hardness measurement in the heat-affected zone, operational temperature 500 °C
(T24)
Obr. 3 Průběh vrubové houževnatosti pásma přehřátí TOZ při provozní teplotě 500 °C (T24)
Fig. 3 Notch toughness in the heat-affected zone, at operational temperature 500 °C (T24)
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
O D B O R N É Č L Á NKY
mu byly zhotoveny zkušební svarové spoje o tloušťce 40 mm metodou
121 (automat pod tavidlem). Svařování proběhlo s použitím následujícího
přídavného materiálu:
– drát Thermanit MTS 616 dle EN
24598 – A-SZ CrMoWVNb9 0,5 1,5
(Boehler-Thyssen);
– tavidlo Marathon 543 dle EN 760 –
SA FB 2 55 DC (Boehler-Thyssen).
Jeden svarový spoj byl ponechán
bez tepelného zpracování, zbylé tři
svarové spoje byly podrobeny tepelnému zpracování po svaření při teplotě 760 °C. Rozdíl mezi jednotlivými
režimy spočíval ve výdrži na popouštěcí teplotě, a to 2, 4, resp. 6 hodin.
2.1 Výsledky mechanických
zkoušek
Obr. 4 Srovnání průběhu hodnot nárazové práce a tvrdosti během dlouhodobé teplotní expozice při
500 °C, nepopuštěné pásmo přehřátí TOZ (T24)
Fig. 4 Profile of the impact energy and hardness values during long-term thermal exposition at
500 °C, measurement in the heat affected zone of the weld joint without post weld heat treatment (T24)
Obr. 5 Srovnání průměrných hodnot meze pevnosti (zkušební teplota 20 °C) (P92)
Fig. 5 Comparison of the tensile strength´s average values (testing temperature 20°C) (P92)
Rm při teplotě 20 °C – Rm at temperature 20 °C
Obr. 6 Srovnání průměrných hodnot nárazové práce ve svarovém kovu (P92)
Fig. 6 Comparison of the average values of the impact energy in the weld metal (P92)
VWT 0/2 dle TZ – VWT 0/2 according to TZ
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
2.1.1 Příčná zkouška tahem
Výsledky všech zkoušených svarových spojů byly dle normy ČSN
EN 10216-2 vyhovující (Rm = 620 –
850 MPa). U všech zkoušek došlo
k lomu vždy mimo svar (zkoušky byly
prováděny při teplotě +20 °C).
Pevnost svarových spojů popuštěných režimem 760 °C/2, 4 resp. 6 hodin, je na velmi podobné úrovni. Svarový spoj bez tepelného zpracování
dosahuje podobné pevnosti jako popouštěný základní materiál. Průměrné hodnoty meze pevnosti svarového
spoje pro jednotlivá tepelná zpracování, dále pro svarový spoj bez tepelného zpracování, a pro srovnání také
pro popouštěný základní materiál
jsou uvedeny na obr. 5.
2.1.2 Zkouška rázem v ohybu
Zkoušky byly provedeny podle normy EN 875 při zkušební teplotě
+20 °C. Výsledky zkoušek byly dle
ČSN EN 10216-2 a ČSN EN 13480-2
vyhovující, kromě svarového spoje
bez popouštění po svařování.
Ze srovnání výsledků vyplývá, že nejoptimálnější režim tepelného zpracování pro zkoušené svarové spoje
bude 760 °C při výdrži 4 hod. U tohoto režimu popouštění se hodnota nárazové práce nejvíce přibližuje
hodnotě základního materiálu po tepelném zpracování na jakost. Srovnání průměrných hodnot nárazové práce ve svarovém kovu uvádí obr. 6.
2.1.3 Zkouška tvrdosti
Zkouška tvrdosti probíhala v souladu
ČSN EN 1043-1, dle Vickerse se zatížením 98,1 N (HV10).
V případě vzorku bez tepelného zpracování po svaření dosahovaly tvrdosti
pod povrchem až 487 HV10 a v kořenové oblasti až 452 HV10. Podle normy ČSN EN 15614-1 by měla tvrdost
ve svaru dosahovat max. 350 HV10.
Tato hodnota je sice platná pouze pro
popuštěné svarové spoje (pro svary
59
Výzkum mechanických vlastností svarových spojů modifikovaných
žáropevných ocelí pro nadkritické bloky tepelných elektráren
Obr. 7 Srovnání průběhu tvrdostí HV10 (2,0 mm pod povrchem) (P92)
Fig. 7 Comparison of the hardness measurements HV10 (2.0mm below surface (P92)
HV10 2,0 mm pod povrchem – HV10_2.0mm below surface, Základní materiál – Parent material,
TOZ – HAZ, Svarový kov – Weld metal
bez popouštění norma žádnou mezní
hodnotu nepředepisuje), ale z praktického hlediska jsou naměřené tvrdosti u svarových spojů bez tepelného zpracování neakceptovatelné.
Ostatní popuštěné vzorky dosahovaly vyhovujících hodnot tvrdosti, a to
jak v kořenové oblasti, tak i 2 mm pod
povrchem. Srovnání naměřených
hodnot 2,0 mm pod povrchem svaru
je uvedeno na obr. 7.
2.2 Diskuse dosažených
výsledků
Na základě dosažených výsledků je
možno konstatovat, že tepelné zpracování po svařování má velký vliv
na mechanické vlastnosti svarových
spojů oceli P92, zhotovených automatem pod tavidlem (121). Jako nejvhodnější tepelné zpracování se jeví
režim 760 °C s výdrží na teplotě 4 hodiny. Zajímavé je, že při prodloužení
doby popouštění na 6 hodin dochází
k poklesu hodnot vrubové houževnatosti a k nárůstu meze pevnosti svarového spoje.
U nepopuštěného svarového spoje je
nevyhovující vrubová houževnatost
a tvrdost. Dosažené výsledky tedy
potvrzují nutnost popouštět svarové
spoje oceli P92 ihned po svaření.
ZÁVĚR
U svarových spojů nízkolegovaných
žáropevných ocelí zpevněných disperzí částic MX dochází během dlouhodobé teplotní expozice za zvýšených teplot k procesu sekundárního
vytvrzování. Velikost tohoto vytvrzení
závisí na teplotě popouštění po svařování a době expozice. Z naměřených výsledků vyplývá, že u nepopuštěných svarových spojů dochází
během následné dlouhodobé expozi-
60
ce při zvýšených teplotách k vytvrzení a k poklesu plastických vlastností.
Na základě dosažených výsledků je
možno konstatovat, že popouštění
svarových spojů oceli T24 má velký
význam především z hlediska dosažení dostatečných plastických vlastností. Vynechání popouštění po svařování při výrobě membránových
stěn z oceli T24 se jeví jako problematické a v souvislosti s dosavadními provozními zkušenostmi dokonce
nebezpečné. Pro dosažení přípustné
tvrdosti a dostatečné houževnatosti
svarových spojů je možno doporučit
teplotu popouštění 750 °C.
Rovněž při svařování oceli P92 má tepelné zpracování po svaření zásadní
význam. Na základě dosažených výsledků je možno konstatovat, že pro
dosažení optimálních mechanických
vlastností svarového spoje oceli P92
o tloušťce 40 mm zhotoveného automatem pod tavidlem (121), bude
vhodné zařadit ihned po svaření tepelné zpracování na teplotě 760 °C
s výdrží 4 hodiny.
Na základě zde uvedených výsledků a na základě dosavadních praktických zkušeností lze potvrdit obecně uznávaný názor, že svarové spoje
oceli P92, svařené automatem pod
tavidlem, se musí po svařování popouštět.
CONCLUSIONS
The process of secondary hardening
by dispersions of MX particles during long-term thermal exposition at elevated temperatures arise in case of
welded joints of low-alloy creep resistance steels.
The extent of this hardening depends
upon the level of tempering temperature after welding and upon the exposition. According to the measured
results, in case of weld joints without post weld heat treatment the precipitation hardening and decreased
plasticity properties are typical after
long-term exposition to high temperatures.
Base on results it is possible to state
that the post weld heat treatment has
a large significance from the viewpoint of sufficient plastic properties
of the weld joint The omission of post
weld heat treatment in membrane
walls production made from T24 steel
seems to be problematic, in connection with the existing operational experience even dangerous. It is recommended to apply a post weld heat
treatment (tempering) at temperature
of 750 °C to attain accepted hardness
and sufficient notch toughness.
The post weld heat treatment has
a principal significance also at welding of the steel P92. Base on the attained results it is possible to state that
for the attainment of optimal mechanical properties of the welded joint of
the steel P92 with thickness of 40mm
produced by automat submerged arc
welding (121), it will be convenient to
carry out post weld heat treatment at
the temperature of 760°C in duration
of 4 hours.
Based on presented results and on
the basis of existing practical experiences is possible to confirm the generally acknowledged opinion that
welded joints of the steel P92, welded by automat submerged arc welding, must be tempered after welding.
Poznámka:
Tato práce vznikla za podpory Ministerstva průmyslu a obchodu ČR v rámci projektu FR-TI3/206.
Článok recenzoval:
Ing. Ľuboš Mráz, PhD., VÚZ – PI SR, Bratislava
Literatura
[1] Chen, Q. – Scheffknecht, G.: Boiler
design and materials aspects for
advanced steam power plants. In:
Proceedings of COST Programe
part II: Materials for Advanced Power
Engineering 2002, Vol. 21,
ISBN: 3-89336-312-2
[2] Mohyla, P.: Změny mechanických
vastností svarových spojů oceli 15 128
při dlouhodobé teplotní expozici
v podcreepové oblasti, Sborník
vědeckých prací VŠB – TU Ostrava,
2001, část 2, s. 31
[3] Mohyla, P.: Změny mechanických
vastností CrMoV svarových spojů při
dlouhodobé teplotní expozici
v podcreepové oblasti, doktorská
disertační práce, VŠB – TU Ostrava,
2001
[4] ČSN EN ISO 15614-1 Stanovení
a kvalifikace postupů svařování
kovových materiálů – Zkouška postupu
svařování – Část 1: Obloukové
a plamenové svařování ocelí
a obloukové svařování niklu
a slitin niklu (05 0313), Český
normalizační institut, 2005
<
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
O D B O R N É Č L Á NKY
Spájanie platní z rozdielnych materiálov
technológiou elektromagnetických
impulzov
Material hybrid joining of sheet metals by electromagnetic pulse
t echnology
RALPH SCHÄFER – PA BLO PA SQUA L E
R. Schäfer – P. Pasquale, PSTproducts GmbH, Alzenau, Nemecko
Adhézne spájanie kovov s rozdielnym bodom tavenia predstavuje jednu z najdômyselnejších úloh techniky
spájania  Avšak z hľadiska zváženia ľahkej hmotnosti tento typ spoja napr. spojenie hliníkovej pásnice s
deformačným prvkom z vysokopevnej ocele je stredobodom hlavného záujmu  Metóda zvárania s využitím
elektromagnetických impulzov (EMPT – The electromagnetic pulse technology) je osvedčený spôsob
zhotovenia adhéznych spojov rúr vyrobených z rôznorodých kovov  Súčasné výsledky technického vývoja
umožňujú dokonca zváranie rôznorodých a vlastnosťami podobných plechov v priemyselných podmienkach
 V tomto článku sa uvádzajú podrobné údaje o základných mechanizmoch zvárania a sú znázornené
mnohé vzorky, ktoré charakterizujú potenciál tejto novej metódy
Adhesively joining metals of dissimilar melting point represents one of the most sophisticated tasks in
joining technique. However, due to light weight considerations this type of joint, for example the connection
between an aluminum flange and a high strength steel crash element, is of prior interest. The
electromagnetic pulse technology is a proven process to accomplish adhesive joints between tubes made
of dissimilar metals. Recent developments of the technique now allow welding even dissimilar and similar
sheet metals under industrial conditions. This paper details the underlying mechanisms and shows a variety
of samples, depicting for the potential of this new process.
Metódy tavného zvárania sa využívajú vo veľkej miere v technológii výroby. Avšak tieto metódy nie sú
schopné spájať kovy s výrazne rozdielnymi bodmi tavenia. Napr. hliník sa taví pri teplotách nad 660 °C [1], pričom železo sa taví pri teplotách 1536 °C [2]. V dôsledku
tohto veľmi rozdielneho bodu tavenia sa zabráni vytvoreniu zvarového kúpeľa hliníka s oceľou [2]. Navyše v priebehu kryštalizácie sa vytvoria krehké intermetalické fázy,
ktoré významne znížia mechanické vlastnosti oblasti
spoja [2, 3].
Teda adhézne spájanie hliníka s oceľou sa dá najľahšie
dosiahnuť, ak sa nataví minimálne jeden zo spájaných
materiálov. Vo všeobecnosti existujú dva spôsoby realizácie, zváranie v tuhej fáze (trecie/trecie miešacie zváranie, zváranie výbuchom) alebo kombinácia zvárania
a tvrdého spájkovania, pri ktorom sa roztaví hliník ale nie
oceľ. Kombinácia zvárania/spájkovania inklinuje k vzniku niektorých intermetalických fáz [3]. Pri zváraní v tuhej
fáze sa bežne nevytvorí intermetalická fáza [4]. Na spájanie plechov možno použiť trecie miešacie zváranie, avšak rýchlosť zvárania je len v rozpätí 1m/min a metóda
vyžaduje pomerne malé tolerancie medzery medzi obidvoma kontaktnými materiálmi [5]. Novú možnosť výroby vysokokvalitných spojov dokonca medzi oceľovými
a hliníkovými platňami poskytuje metóda zvárania s využitím elektromagnetických impulzov (EMPT). Metóda
spočíva na rovnakom princípe ako zváranie výbuchom,
len sa výbušnina nahradí úplne kontrolovateľným poľom
elektromagnetických impulzov. Následne možno systémy zvárania plechov metódou EMPT prevádzkovať bez
akéhokoľvek rizika pre personál vo výrobe na bežných
výrobných linkách.
>
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
1 ZÁKLADY TECHNOLÓGIE S VYUŽITÍM
ELEKTROMAGNETICKÝCH IMPULZOV
1.1 Elektromagnetizmus
V roku 1831 Michael Farrady a Joseph Henry merali prechádzajúce napätia v elektrických vodičoch v magnetických poliach s meniacim sa časom. Tento jav sa nazýva
elektrická indukcia [6]. Elektrický vodič zaťažený prúdom
Obr. 1 Indukované prúdy vzhľadom na EMPT zváranie platne
Coil current – Prúd na cievke, Coil – Cievka, Workpiece – Obrobok, Eddy
currents at workpiece – Vírivé prúdy na obrobku
Fig. 1. Inducted currents with respect to EMPT sheet welding
61
Spájanie platní z rozdielnych materiálov
technológiou elektromagnetických impulzov
s meniacim sa časom je schopný vyrobiť prechodné magnetické pole. Následne drôt zaťažený prúdom s meniacim
sa časom indukuje prúd v susedných vodičoch. Lenzov
zákon hovorí, že indukované prúdy odporujú svojmu pôvodu nasledovne: Ak sa dva susedné drôty zaťažia prúdmi opačného smeru, medzi týmito vodičmi sa vytvorí odpudivá mechanická sila. EMPT ťaží z týchto princípov:
Elektrická cievka susediaca s jednou z obidvoch spájaných platní sa zaťaží silným, impulzným prúdom. Magnetické pole vytvorené týmto prúdom indukuje vírivé prúdy,
ktoré prebiehajú na povrchu obrobku v opačnom smere
k prúdu na cievke. Vytvorí sa tým odpudivá sila (obr. 1).
1.2 Mechanika
Prúd na cievke a vírivý prúd na povrchu obrobku sa navzájom odpudzujú. Keď je magnetické pole dostatočne silné na prekonanie medze klzu obrobku a vplyvov zotrvačnosti, nastane čiastočná plastická deformácia platne (obr.
2: t1). Pred dopadom na spájaný materiál sa vyprofiluje
deformovaná vlna vo forme vydutiny. Prvý kontakt medzi
urýchlenou platňou, tzv. letcom a nepohyblivým kontaktným materiálom sa vytvorí v oblasti hornej časti vydutiny.
V dôsledku geometrickej pozície je oblasť kontaktu riadkovitá (obr. 2: t1). Túto líniu v mieste kontaktu zaťaží len
normálové napätie. Z obidvoch strán tejto línie kontaktu
možno vidieť medzery tvaru V. V prebiehajúcom procese
sa uzatvoria medzery tvaru V, t. j. sploštenie guľovitých
evolút (obr. 2: t2, t3). V priebehu zúženia medzier tvaru V sa
zmení podmienka zaťaženia kontaktu z čistého normálového napätia v rámci kontaktu prvej línie na kombináciu
normálového napätia v mieste kontaktu a tangenciálneho
napätia v neskorších štádiách procesu. Hodnoty maximálnej rýchlosti a hodnoty zo sondy napätia v mieste kontaktu pre päť bodov v oblasti kontaktu znázorňuje tab. 1.
Druhý stĺpec zobrazuje časový interval medzi kontaktom
špičky vydutiny (bod # 1) a prvým zúžením miesta kontaktu príslušného bodu. Umiestnenie týchto bodov sondy
je znázornené na obr. 2, t3. Pre letca a statický kontaktný
materiál sa použili údaje o materiáli Al 6060 T4. Hrúbka
steny obidvoch zváraných materiálov je 1 mm.
Evidentne sa zvyšujú jednak zložky rýchlosti dopadu
a jednak normálové napätie v mieste kontaktu v priebehu procesu dopadu; bod # 3 označuje plochu najvyšších
amplitúd. Následne sa hodnoty napätia a rýchlosti znížia
po bod # 5, ktorý predstavuje koniec plochy zvárania.
Rýchly nárast rýchlosti je dôsledkom zákona zachovania
energie. Tesne pred dopadom sa zníži kinetická energia
(EKF ) o energiu nevyhnutnú na ďalšie plastické tečenie letca (EPF ) a straty energie v dôsledku plastickej deformácie
statického kontaktného materiálu (EPS). Sploštenie vydutiny začína v bode 1. Následne nastáva kontakt medzi bodmi 2 až 5, t. j. rýchlosť letca sa zníži na nulu, keď nastane
kontakt príslušného bodu s kontaktným materiálom. Rovnica zachovania energie je daná rovnicou 1:
EKF - EPF - EPS = 0
( 1)
Pre demonštračné účely pomôcku predstavuje modelovanie letca pomocou pásma bodov, kde hmota m a rýchlosť v sa pričlení každému bodu i. Kinetická energia letca
je teda daná rovnicou:
EKF = ½ mi vi2
(2)
V priebehu splošťovania vydutiny body pásma postupne strácajú svoju rýchlosť počas dopadu. Ak je spotreba
energie na plastické tečenie letca a statického kontaktného materiálu (statora) nižšia ako energia zastaveného bodu
v čase dopadu, princíp zachovania energie vyžaduje zvýšenie rýchlosti v susedných bodoch. Obr. 3 znázorňuje krivky závislosti rýchlosti od času pre päť bodov zobrazených
na obr. 2. Údaje o rýchlosti poukazujú na to, že bod 3 dosahuje výraznú rýchlosť priamo po dopade bodu 2. Bod 4 sa
výrazne zrýchli po dopade bodu 3. Zrýchlenie bodu 5 je výrazne utlmené plastickou deformáciou letca v danej oblasti.
Na analýzu vplyvu strát energie v dôsledku plastického
tečenia statického kontaktného materiálu sa vykonala
rovnaká simulácia, ale statickým kontaktným materiálom
bola oceľ S355. Následne sa výrazne znížila plastická deformácia statického kontaktného materiálu a tým spotreba energie. Zvýšilo sa zrýchlenie kontaktného bodu 3 a 4.
Obr. 2 Kinematika procesu EMPT zvárania platní
Weld – Zvar, Pressure – Tlak, Time – Čas
Fig. 2. Kinematics of the EMPT sheet welding process
Tab. 1 Hodnoty rýchlosti a napätí v mieste kontaktu v čase dopadu pre päť medzifázových bodov
Tab. 1 Velocities and contact stresses at the time of impact for five interfacial points
Bod #
Point #
62
Čas po prvom dopade
Time after first impact
Tangenciálna
rýchlosť
Tangential velocity
(m/s)
Normálová rýchlosť
Normal velocity
Tangenciálne
napätie v mieste
kontaktu
Contact tangential
stress
Normálové napätie
v mieste kontaktu
Contact normal
stress
1
0
0
396
0
2700
2
250
179
395
70
2800
3
550
471
471
260
6500
4
1000
723
558
190
4700
5
1750
520
230
25
4700
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
O D B O R N É Č L Á NKY
Obr. 3 Krivky závislosti rýchlosti od času pre päť bodov v priebehu dopadu kontaktných materiálov. Pre umiestnenie bodu pozri obr. 2
vertical velocity – vertikálna rýchlosť, time – čas, point 1 – bod 1, point 2 – bod 2, point 3 – bod 3, point 4 – bod 4, point 5 – bod 5
Fig. 3. Time versus velocity curves for five points during the impact of the contact partners. For point location see fig. 2.
Toto zrýchlenie je možné v dôsledku nižšej spotreby energie pre plastické tečenie statického kontaktného materiálu. Avšak znížila sa rýchlosť kontaktného bodu 5 (tab. 2).
Zníženie rýchlosti bodu 5 je podmienené vyššou spotrebou energie pre zrýchlenie bodu 4.
Vzhľadom na dostatočný pomer normálového napätia
v mieste kontaktu a tangenciálneho napätia v mieste kontaktu sa vytvorí čelná rázová vlna v medzifázovej oblasti
(obr. 4). Toto vyústi do extrémnej deformácie v malej oblasti, ktorá susedí s čelnými plochami kontaktu. Hrúbka
oblasti plastického pretvorenia meria len niekoľko mikrometrov, avšak postačuje na to, aby rozštiepila vrstvy oxidov na povrchu. Teda kovovo čisté a tým vysoko reaktívne
povrchy sa navzájom spoja pod vysokým normálovým tlakom v mieste kontaktu a vytvorí sa kovový spoj deformáciou medzifázovej oblasti. Sínusová čiara predstavuje švový zvar na obr. 4. Deformácia zŕn ukazuje, že smer dopadu
bol zľava doprava. Veľkosť zŕn sa nezväčšila vzhľadom na
pôvodnú veľkosť zŕn materiálu, t. j. teplom nebol vyvolaný
rast zŕn, ako tomu je pri metódach tavného zvárania.
Obr. 4 Mikrovýbrus EMPT zvaru
Static – Statický, Flyer – Letec
Fig. 4. Microsection of an EMPT welding
Tab. 2 Vertikálne rýchlosti pre päť bodov v oblasti zvaru. Porovnanie pre
statického kontaktného materiálu zhotoveného z hliníka a ocele
Tab. 2 Vertical velocities for five points in the weld zone. Comparison for
static contact partner made of Aluminum and Steel
Bod #
Point #
Vertikálna rýchlosť EN
Vertikálna rýchlosť
AW 6060 statického
statického kontaktného
kontaktného materiálu materiálu (stator) oceľ S355
Vertical velocity EN AW
Vertical velocity steel
6060 stator
S355 stator
1
396
396
2
395
395
3
471
513
4
558
628
5
230
197
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
2 EXPERIMENTY
Zváranie platní metódou EMPT umožňuje vzájomne zvariť
kovy s rozdielnymi teplotami tavenia, pretože do materiálu sa neprivádza nijaké teplo. Avšak v malej vrstve hrúbky
10 – 20 μm v blízkosti rozhrania medzi obidvoma kontaktnými materiálmi možno vypočítať zábleskové teploty pomocou adiabatickej analýzy metódou konečných prvkov
(FEA). Zábleskové teploty sú spôsobené silnou plastickou
deformáciou medzifázovej oblasti. Vrcholová teplota v tejto malej oblasti môže dosiahnuť niekoľko 100 °C, ale tepelná vodivosť zníži teplotu vo veľmi krátkom čase. Teda nemožno identifikovať nijaké zmeny kovovej mikroštruktúry.
Na analýzu pevnosti švového zvaru sa vykonali skúšky
v šmyku. Na zabezpečenie čistého šmyku je vzorka zosta-
63
Spájanie platní z rozdielnych materiálov
technológiou elektromagnetických impulzov
Obr. 5 Vzorka EMPT zvaru na skúšku v ťahu
EMPT Weld – EMPT Zvar, Flyer – Letec, steel – oceľ, zinc coated Trip steel – pozinkovaná Trip oceľ
Fig. 5. EMPT welded tensile test specimen
vená z troch častí. Dve časti, ktoré ležia v spoločnej rovine, sú spojené s treťou platňou pomocou dvoch preplátovaných EMPT zvarov (obr. 5).
Identifikovali sa tri rozdielne typy porušenia:
1. Porušenie slabšieho materiálu v blízkosti švového zvaru (obr. 5: 1 mm Al – 2 mm Cu).
2. Porušenie švového zvaru v šmyku (obr. 5: 2 mm Al –
2 mm oceľ).
3. Delaminácia zinkového povlaku (obr. 5: 1 mm Al –
1,5 mm pozinkovanej Trip ocele).
Prvý typ porušenia, praskanie v blízkosti švového zvaru,
je spôsobené predovšetkým v dôsledku malej redukcie
hrúbky steny letca, čo je zapríčinené zaťažením magnetickým tlakom pri zrýchlení letca (pozri obr. 2, t1). Tento
vrub predstavuje najslabší bod vzorky na skúšku v ťahu.
Druhý typ porušenia, deformácia švového zvaru v šmyku, prevláda vtedy, keď je plocha švového zvaru menšia
ako plocha prierezu vzorky na skúšku v ťahu. Tieto obidva
typy porušenia naznačujú, že pevnosť EMPT zvaru možno
vyhodnotiť vynásobením pevnosti v šmyku slabšieho materiálu plochou švového zvaru. Podrobnú analýzu typov
porušenia bude autor publikovať v budúcnosti.
Pozinkovanú oceľ možno zvárať; avšak v tomto prípade
pevnosť zvaru je určovaná priľnavosťou zinku k oceli. Zhotovili sa mikrosnímky na analýzu oblasti zvaru. Nezistilo sa
porušenie zinkového povlaku v priebehu zváracieho procesu (obr. 6, 1. čiara vľavo). Avšak zinkový povlak delaminuje pri skúške zvaru v šmyku (obr. 5, vpravo a obr. 6, 1.
čiara, vpravo). Energo-disperzná spektroskopická mikroanalýza (EDX) dokázala delamináciu zinkového povlaku
(obr. 6, 2. čiara vpravo). Po porušení švového zvaru sa zistil
homogénny zinkový povlak v oblasti prasknutého švového
zvaru u obidvoch spájaných materiálov (obr. 6, 2. čiara).
2.1 Aplikácia metódy
Zváranie metódou EMPT je vhodné na zhotovenie zvarov
64
platní z rôznorodých kovov. V tomto prípade možno zhotoviť zvary, ktoré nie sú zhotoviteľné metódami tavného zvárania, napr. zvary hliníka s oceľou. Prehľad zváraných materiálov znázorňuje obr. 7. Navyše možno zvárať tenké kovové
platne na veľmi hrubých obrobkoch, pozri taktiež obr. 7.
Doplnkovú vzorku zvaru dĺžky 500 mm zhotovenú jedným
impulzom znázorňuje obr. 8. Zváracia rýchlosť je podmienená časom nevyhnutným na nabitie kondenzátorov impulzového generátora. V súčasnosti je záväzný čas nabíjania
12 s na zhotovenie zvaru dĺžky 500 mm jedným impulzom.
Z toho vyplýva efektívna zváracia rýchlosť 2,5 m/min. Cieľom súčasnej práce je ďalšie zvyšovanie zváracej rýchlosti.
ZÁVER
Metóda zvárania s využitím elektromagnetických impulzov
(EMPT) poskytuje možnosť zvárania platní z rozdielnych
kovových materiálov. Napr. zvariť možno hliníkovú platňu
s oceľovou platňou. Táto technika je adiabatická, t. j. do materiálu obrobku sa nevnáša žiadna vonkajšia tepelná energia. Preto sa nezistili nijaké zmeny mikroštruktúry zapríčinené teplom (žiadna teplom ovplyvnená oblasť, žiaden rast
zŕn, žiadne straty pevnosti). Pevnosť zvaru predstavuje približne pevnosť v šmyku slabšieho materiálu obidvoch kontaktných partnerov vynásobené plochou švového zvaru.
V súčasnosti možno jedným impulzom zhotoviť zvar dĺžky
do 500 mm. Pri opakovacom kmitočte impulzov 5 za minútu
možno dosiahnuť zváraciu rýchlosť 2,5 m/min. Cieľom súčasnej práce je ďalšie zvyšovanie zváracej rýchlosti.
CONCLUSIONS
The electromagnetic pulse technology provides possibility
for material hybrid sheet metal welding. For exmple aluminum to steel sheet welding is possible. This technique is
adiabatic, i. e. no external thermal energy is brought in the
workpiece material. Hence, no micro-structural changes
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
O D B O R N É Č L Á NKY
Obr. 6 Mikrovýbrus EMPT zvaru hliníka s pozinkovanou oceľou TRIP 700 a analýza porušenia vzorky na skúšku v ťahu
Aluminum – Hliník, Zinc coating – Zinkový povlak, Steel Trip 700 – Oceľ Trip 700, Delaminated welding seam – Delaminovaný švový zvar, Steel sheet: Zn
marked green, Al marked blue – Oceľová platňa: Zn označený nazeleno, Al označený namodro, Al sheet: Zn marked silver, Al marked red – Al platňa: Zn
označený strieborne, Al označený načerveno, Delaminated welding seam – Delaminovaný švový zvar
Fig. 6. Microsection of an EMPT weld Aluminum to zinc coated steel TRIP 700 and analysis of the tensile test specimen failure
Obr. 7 Vzorky EMPT zvarov rôznorodých kovov prípadne vysoké
gradienty hrúbok stien
Al/hardened steel 22MnB5 – Al/vytvrdená oceľ 22MnB5, steel – oceľ
Fig. 7. EMPT welded samples of dissimilar metals respectively high wall
thickness gradients
Obr. 8 Vzorka zvaru dĺžky 450 mm z Al-Al
Fig. 8. Al-Al sample 450 mm weld length
caused by heat are found (no heat affected zone, no grain
growth, no strength losses). The strength of the weld is approximately the shear strength of the weaker material of
both contact partners multiplied by the weld seam area. At
present welding length of up to 500 mm per pulse is possible. At a pulse repetition rate of five per minute, a welding
velocity of 2.5 m/minute is possible. Objective of current
work is the further increase of the welding velocity.
Industriebedarf 5-6, 2008, s. 14 – 16
[4] Oosterkamp, A. – Oosterkamp, L. – Nordeide, A.: Kissing
bond phenomena in solid state welding if aluminum alloys.
Welding Journal 83 (8), 2004, s. 225 – 231
[5] Smith, C. B. – Crusan, W., et.al.: Friction stir welding in the
automotive industry http://www.frictionstirlink.com/
publications/Pub07FSWAutoIndTMSPaperpdf.pdf
[6] Kazimierzciuk, M. K.: High frequency magnetic
components. Wiley, 2009
Literatúra
[1] Mondolfo, L. F.: Aluminum alloys: Structure and properties.
Butterwoth, 1976
[2] Janck, N. – Staufer, H. – Bruckner, J.: Schweißverbindungen
von Stahl mit Aluminium- Eine Perspektive für die Zukunft.
BHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte Volume 153,
Number 5, 2008, s. 189 – 192
[3] Aichele, G.: Verschweißen von Aluminium mit Stahl.
Článok recenzoval:
Ing. Peter Blažíček a Ing. Vladimír Kremničan, VÚZ – PI SR, Bratislava
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
<
Poznámka recenzenta: Problémom môžu byť nesmierne nároky na generovanie elektrických pulzov do cievky, ktorá vyrába elektromagnetický pulz.
Keďže cievka má nezanedbateľnú indukčnosť, prúdy v hodnotách stoviek až
tisícov kA sa dajú dosiahnuť len za prítomnosti dosť vysokých napätí až
desiatky tisíc V.
65
Problematika ručného zvárania titánu
metódou TIG
RÓ B ERT ŠTANCEL – PE TE R BL A Ž Í Č E K – A N TON Š O Š KA
R. Štancel – Ing. P. Blažíček – Ing. A. Šoška, Výskumný ústav zváračský – Priemyselný inštitút SR, Bratislava, Slovensko
Realizácia postupu zvárania koša na dekontamináciu jadrového odpadu  Základný materiál – titánové plechy
vyrobené podľa ASTM B 265-03 Gr. 02 a titánové kruhové tyče podľa ASTM B 348-10 Gr. 02  Všetky zvarové
spoje vyhotovené technológiou TIG v ochrannej atmosfére čistého argónu Ar 5,0 označeného podľa normy STN EN
ISO 14175 [1]
Kôš je určený na dekontamináciu jadrového odpadu formou
elektrolýzy, preto je vyrobený z materiálu titán Gr. 02 – ASTM B 26503 [2] a ASTM B 348-10 [3] (obr. 1).
Zákazník dodal kompletnú výkresovú dokumentáciu s presnými požiadavkami na kvalitu výroby. Overenie
technológie zvárania muselo byť realizované podľa normy STN EN ISO
15613 [4] s vypracovaním príslušných WPQR a WPS postupov zvárania. Po vyhotovení zvarku koša musela byť vykonaná kapilárna skúška
na všetkých zvaroch. Ako výstupná skúška bola stanovená skúška
kontrolným zaťažením konštrukcie
500 kg.
>
1 VLASTNOSTI
Titán patrí medzi ľahké, ale pevné kovy. Jeho objemová hmotnosť
(hustota) pri 20 °C je približne 4506
kg/m-3. Titán Gr. 02 (W.Nr. 3.7035)
je najpoužívanejší druh čistého (CP
– commercially pure) titánu s najširším vyrábaným sortimentom hutných výrobkov. Má vyváženú kombináciu ťažnosti spolu s dostatočnou
pevnosťou. Tiež má veľmi dobrú
zvariteľnosť. Mechanické vlastnosti a chemické zloženie materiálu sú
uvedené v tab. 1 a 2.
2 ZVARITEĽNOSŤ
Z hľadiska zvárania treba upozorniť, že pri zahriatí sa titán stáva veľmi reaktívny a ľahko reaguje s kyslíkom, dusíkom, vodíkom a uhlíkom.
Intersticiálne absorpcie oxidov do
zvaru môžu výrazne znehodnotiť kvalitu vlastností zvarku. Z týchto dôvodov musia byť všetky časti
teplom ovplyvnenej oblasti (TOO)
chránené pred vzduchom (atmosférickým O2) do doby, kým teplota klesne pod 425 °C. Farba okolia
a povrchu zvaru okamžite po zvá-
66
Obr. 1 Model vyrábaného koša
Tab. 1 Chemické zloženie Ti Gr. 02
O
0,25
N
0,03
C
0,08
H
0,015
Fe
0,3
Al
–
V
–
Ni
–
Mo
–
Ti
Zvyšok
Tab. 2 Mechanické vlastnosti Ti Gr. 02
Medza klzu
Medza pevnosti v ťahu
350 – 450 Mpa
485 Mpa
Predĺženie v 50 mm, A5
28 %
Redukcia na plochu
55 %
Tvrdosť
160 – 200 HV
Modul pružnosti
103 Gpa
Vrubová húževnatosť
40 – 82 J
raní indikuje kvalitu vyhotoveného
spoja (tab. 3).
Podľa sfarbenia povrchu zvaru môžeme určiť aj spôsob prípadnej
opravy (označenie a, b, c, d z tab. 3):
a) Zafarbenia (vrstvy oxidov) musia
byť odstránené pred ďalším zváraním.
b) Očistiť zvar a jeho okolie minimálne 3 mm od okraja zvaru. Taktiež je
nutné očistiť aj druhú stranu zvaru.
c) Fialové, modré a zelené sfarbenie
je akceptovateľné, len ak nie je
potrebné dodatočné, alebo ďalšie zváranie. Modré a zelené sfar-
benie je prijateľné na hotových
zvaroch, ale pred ďalším spracovaním musí byť odstránené.
d) Za žiadnych okolností neprijateľné.
Je bezpodmienečne nutné zabezpečiť, aby ochranný plyn čistotou
spĺňal všetky potrebné požiadavky.
Európska norma odporúča používať analytické zariadenia na meranie
čistoty plynu pred zváraním. Typické údaje vyžadujú, aby jeho čistota (obvykle argón) nebola nižšia
než 99,998 percent. V mieste procesu zvárania je potrebné dodržať
5 až 20 ppm voľného kyslíka. PoužiZ VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
Tab. 3 Farba okolia a povrchu zvaru
tý ochranný plyn musí mať lamelárne prúdenie na výstupe. Takisto je
veľmi dôležité použitie sekundárnej
ochrany zvarového spoja.
3 TIG ZVÁRANIE TITÁNU GR. 02
A SKÚŠANIE ZVAROV
Obr. 2 Tupý spoj obojstranné V
Obr. 3 Makroštruktúra ZK a ZM
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
Pred zváraním koša sa vyrobili skúšobné vzorky so zvarovými spojmi,
ktoré predstavujú všetky typy spojov použité na výrobnom kuse.
Tupý spoj (obr. 2) hrúbky materiálu 12,0 mm so zvarovými plochami upravenými do tvaru dvojstranné V sme podrobili nedeštruktívnym
skúškam: vizuálna kontrola, penetračná skúška a skúška prežiarením,
ktoré nepreukázali vo zvarovom
spoji žiadne defekty.
Následne sa podľa rozrezového plánu vyrezali vzorky na skúšky: ťahom,
tvrdosti, makroštruktúry a mikroštruktúry. Skúška ťahom potvrdila vysokú kvalitu zvaru. Porušenie nastalo
v základnom materiáli (ZM). Nameraná medza pevnosti bola 489 MPa,
pričom atest udáva 472 MPa.
Skúška tvrdosti HV 10 (tab. 4) preukázala, že namerané hodnoty v intervale
160 – 197 HV sú v predpísanom rozsahu a vyhovujú zadaným kritériám.
Makroštruktúra zvaru, ktorá ukazuje veľkosti zrna vo zvarovom kove
(ZK) a ZM je na obr. 3. Mikroštruktúra uvedeného zvarového spoja zreteľne ukazuje TOO medzi ZM a ZK je
na obr. 4.
Kútový tupý spoj s plným prievarom (obr. 5) realizovaný na materiáli hrúbky 12,0 mm. Predpísaný koreňový zvar bol veľkosti 5 tvaru pol V.
Krycí zvar bol veľkosti a = 6. Okrem
skúšky vizuálnou metódou sa robila aj skúška tvrdosti a rozbor makroštruktúry. Všetky skúšky potvrdili
vysokú kvalitu a čistotu zvarového
spoja. Skúška tvrdosti (tab. 5) uká-
Obr. 4 Mikroštruktúra TOO a zvaru
67
Problematika ručného zvárania titánu metódou TIG
Tab. 4 Namerané hodnoty tvrdosti na zvare
obojstranné V
Línia R1
Vpich
číslo
1
2
3
6a
6
6b
7
8
9
10a
10
10b
13
14
15
HV 10
Miesto
160
173
173
181
181
179
179
178
197
183
170
175
175
175
175
ZM1
ZM1
ZM1
HS1
HS1
HS1
ZK
ZK
ZK
HS2
HS2
HS2
ZM2
ZM2
ZM2
Línia R3
Vpich
HV 10
číslo
1
175
2
170
3
170
6a
181
6
174
6b
179
7
181
8
165
9
181
10a
175
10
179
10b
181
13
172
14
172
15
170
Poznámka: výsledky merania tvrdosti ZM1: Ti Gr.2, h
= 12 mm; ZM2 Ti GR.2, h = 12 mm
ZM – Základný materiál; TOO – Teplom ovplyvnená
oblasť; HS – Hranica stavenia; ZK – Zvarový kov
Tab. 5 Namerané hodnoty tupého zvarového spoja
s plným prievarom
Línia R1
Línia R3
Vpich
Vpich
HV 10 Miesto
HV 10
číslo
číslo
1
165
ZM1
1
179
2
168
ZM1
2
170
3
167
ZM1
3
165
6a
168
HS1
6a
168
6
160
HS1
6
167
6b
172
HS1
6b
165
7
162
ZK
7
166
8
165
ZK
8
170
9
173
ZK
9
181
10a
175
HS2
10a
168
10
160
HS2
10
163
10b
170
HS2
10b
168
13
168
ZM2
13
165
14
170
ZM2
14
170
15
168
ZM2
15
165
Poznámka: výsledky merania tvrdosti ZM1: Ti Gr.2, h
= 12 mm; ZM2 Ti GR.2, h = 12 mm
Tab. 6 Namerané hodnoty v kútovom spoji
Línia R1
Vpich
číslo
1
2
3
4
5
6a
6
6b
7
8
9
10a
10
10b
11
12
13
14
15
HV 10
Miesto
170
168
170
181
190
187
193
170
151
176
181
176
172
193
174
181
179
181
176
ZM1
ZM1
ZM1
TOO1
TOO1
HS1
HS1
HS1
ZK
ZK
ZK
HS2
HS2
HS2
TOO2
TOO2
ZM2
ZM2
ZM2
Línia R2
Vpich
HV 10
číslo
1
170
2
168
3
170
4
181
5
181
6a
181
6
181
6b
190
7
181
8
186
9
181
10a
170
10
176
10b
165
11
173
12
176
13
181
14
179
15
174
Poznámka: výsledky merania tvrdosti ZM1: Ti Gr.2, h
= 12 mm; ZM2 Ti GR.2, h = 12 mm
68
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
Obr. 6 Makroštruktúra kútového zvarového spoja
Obr. 5 Makroštruktúra zvarového spoja
ZÁVER
Po vyhodnotení všetkých uvedených
skúšok sa získala istota o správne navrhnutých podmienkach zvárania titánu i správne zvolenom prídavnom
materiáli a ochrannom plyne. Skúšky
tvrdosti jasne preukázali, že zvarové spoje nie sú tvrdé a krehké. Zvýšenie tvrdosti nad rámec udávaných
hodnôt by indikovalo vznik kysličníkov titánu, ktoré majú prakticky deštruktívny vplyv na kvalitu zvaru. Takto
vyhotovené zvary by boli neprípustné.
Podľa týchto skúšok sa vyhotovil i výsledný kôš na dekontamináciu jadrového odpadu
obr. 7.
<
Obr. 7 Kôš na dekontamináciu jadrového odpadu
zala aj na tomto spoji vysokú kvalitu
zvaru, pričom namerané hodnoty sú
v predpísanom rozsahu.
Ďalej sa robili skúšky tvrdosti a makroštruktúra na kútovom spoji plechu
s hrúbkou 12,0 mm s tyčou priemeru
25,0 mm (obr. 6). Tyč mala zrazenú
hranu 5 x 45°.
Ako je vidieť zvarový spoj je celistvý
nenachádzajú sa tam žiadne nečistoty, trhliny či vtrúseniny. Aj na tomto spoji skúška tvrdosti (tab. 6) bola
v rozsahu hodnôt ako udáva výrobca v ateste základného materiálu.
Technologický neprievar bol v rámci
tolerancií zadávateľa.
Literatúra
[1] STN EN ISO 14175: 2008
[2] ASTM B 265-03 Gr. 02
[3] ASTM B 348-10 Gr. 02
[4] STN EN ISO 15613: 2004
Článok recenzoval:
Ing. Tibor Zajíc, VÚZ – PI SR, Bratislava
Výročné zasadanie IIW a medzinárodný veľtrh
Schweissen & Schneiden 2013 v Essene
V dňoch 11. – 15. septembra sa
v Essene koná výročné zasadanie IIW. Na odbornej konferencii
na tému Automatizácia zvárania
sa očakáva účasť skoro 1000 expertov na zváranie. Následne po
ukončení konferencie sa v dňoch
16. – 21. septembra 2013 začína medzinárodný veľtrh SCHWEISSEN & SCHNEIDEN na výstavisku Messe Essen. Hlavnou
témou bude tepelné striekanie a inovatívne
mladé firmy.
Svetovo známa odborná výstava zvárania
s najširšou ponukou vystavovateľov predstaví toto odvetvie zo všetkých uhlov. Stretá-
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
va sa tu súhrnné know-how a svetový
trh. Rovnako tu bude prezentované
celkové spektrum produktov, procesov, služieb a strojov.
Vystavovať bude okolo 1000 vystavovateľov zo 40 štátov sveta. Z iniciatívy DSV – Deutscher Verband für
Schweißen und verwandte Verfahren
e.V. (German Welding Society) budú mať
mladí experti zo zvárania možnosť prezentovať svoje inovatívne riešenia. Okrem toho
sa pod záštitou DSV uskutoční 10. ročník
súťaže Mladý zvárač o cenu WELDCUP,
v ktorom si zmerajú praktické skúsenosti
zvárači z 15 európskych krajín.
69
Průmyslové aplikace laserového svařování
KA REL ŠTĚPÁN – STA N I SL AV N Ě M E Č E K – TOMÁ Š M U Ž Í K
Ing. K. Štěpán – Dr. S. Němeček – T. Mužík, MATEX PM, s.r.o. Plzeň, Česká republika
Laserové svařování oceli DOCOL 1200M a oceli TRIP v automobilovém průmyslu  Svařování kolejových vozidel
 Svařování oceli ARMOX 500 v zbrojním průmyslu  Svařování oceli ATABOR v energetice a jaderném
strojírenství  Svařování ve stavebnictví a jiných oblastech
Laserové svařování se rok od
roku stává stále častěji používanou technologií spojování kovů.
Vývoj nových materiálů nutí konstruktéry upouštět od klasických,
lety prověřených obloukových metod a hledat nové, pro daný materiál efektivnější způsoby svařování.
Jednou z nich je právě svařování laserovým paprskem. Moderní oceli,
používané zejména v automobilovém průmyslu, musí splňovat vysoké a často protichůdné nároky jako
je např. dostatečná pevnost při zachování vysoké tažnosti nebo dobrá korozní odolnost při co nejnižším
stupni legování. Společným znakem těchto ocelí je jemnozrnnost,
přesně určená struktura i podíl fází
a jasně dané mechanismy zpevnění
[1, 2]. Proto je nezbytné pro svařování těchto speciálních ocelí použít
takovou technologii, která bude jejich vlastnosti degradovat co nejméně. Řada studií a dosavadní praktické zkušenosti ukazují, že většina
obtíží vznikajících při konvenčním
svařování obloukovými metodami
může být potlačena užitím laserového paprsku [3, 4, 5].
Laserové svařování díky menšímu
podílu vneseného tepla v porovnání
s klasickými obloukovými metodami (obr. 1) a odlišné geometrii svarového spoje přináší řadu výhod.
Energie laserového svazku umožňuje svařovat vysokou rychlostí, dochází k menšímu tepelnému ovlivnění okolí svaru, vzniká jemnější
struktura, vyskytují se menší deformace a zbytková pnutí. Také pro laserový svar typický rozdíl v poměru
>
Tab. 1 Chemické složení oceli DOCOL 1200M
C (%)
0,11
Mn (%)
1,7
Si (%)
0,2
Obr. 1 Vysoká výkonová hustota laserového paprsku spolu s krátkou dobou působení je základní
předností laserového svařování ústící v nízké tepelné ovlivnění
šířky k hloubce přináší další pozitiva v podobě menších deformací [6].
Mechanické vlastnosti laserového
svarového spoje jsou blízké vlastnostem základního materiálu. Zatímco u klasických obloukových metod
svařování dochází při tahové zkoušce k porušení na hranici svaru nebo
v teplem ovlivněné oblasti, u laserových svarových spojů se lom vyskytuje ve většině případů v oblasti základního materiálu. Důvodem je
jemnozrnnost svaru i teplem ovlivněné oblasti a rovnoměrně rozložená pnutí po celé svařované hloubce.
Nedochází tak ke koncentracím napětí na povrchu svaru, ani v přechodu do teplem ovlivněné oblasti.
AUTOMOBILOVÝ PRŮMYSL
Tradičním lídrem v oblasti laserového svařování je automobilový průmysl. Kromě vysoké produktivity výroby, kterou umožňuje vysoká
rychlost laserového svařování, se
zde využívá schopnosti minimální
Tab. 2 Mechanické vlastnosti základního materiálu a provedených svarových spojů
Základní materiál
70
Re (MPa)
1198
Rm (MPa)
1307
A (%)
4
TIG
539
719
4,4
MAG
610
733
3,3
Laser
1037
1080
0,8
degradace vlastností moderních vysokopevných a vícefázových ocelí.
Vysokopevná ocel DOCOL 1200M
DOCOL 1200M je nízkouhlíková manganová ocel martenzitické struktury s uváděnou minimální
mezí kluzu 950 MPa a mezí pevnosti v rozsahu 1200 – 1400 MPa.
Díky nízkému obsahu uhlíku a legur
je dobře svařitelná. Používá se nejčastěji pro konstrukce sloupků dveří osobních automobilů, nárazníků
a sedadel (tab. 1).
Jako alternativa obloukových metod svařování TIG a MAG byla při
řešení nové konstrukce rámů sedadel osobních automobilů z materiálu tloušťky 1 mm použita laserová
technologie. Důvodem byly problémy se ztrátou pevnostních vlastností materiálu, s poměrně výraznou
deformací svařence a v neposlední
řadě i s produktivitou výroby.
Jak ukazuje tab. 2, k největší degradaci pevnostních vlastností oceli DOCOL 1200M dochází při použití
metody TIG. Jako příznivější oblouková metoda svařování se jeví metoda MAG, při jejímž použití je pokles
mechanických vlastností o něco
menší, ale stále výrazný. Důvodem
poklesu mechanických vlastností je
zde vysoký podíl vneseného tepla
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
Obr. 2 A) svarový kov – metoda MAG, B) TOO – metoda MAG, C) svarový kov – laser, D) TOO – laser
je 438 MPa, pevnost svarového spoje dosahuje hodnot 442 MPa. Kvalitativní zkoušky svarových spojů taktéž vyhovují. Zařazení laserového
svařování do výrobního procesu přineslo významné zvýšení produktivity a snížení nákladů na další operace jako je broušení a rovnání.
ZBROJNÍ PRŮMYSL
Obr. 3 Porovnání Laser vs. TIG
a s tím související strukturní změny
a růst zrna (obr. 2). Metodou TIG je
vnesené teplo 86 J/cm, pro použité
parametry MAG je to 60 J/cm a v případě laseru je vnesená energie jen
16 J na centimetr svaru. V případě
laserového svařování je struktura
svarového kovu příznivější a v teplem ovlivněné oblasti výrazně jemnozrnná. Proto je zde pokles pevnostních vlastností minimální.
Vícefázová ocel TRIP
TRIP ocel o chemickém složení uvedeném v tab. 3 a tloušťce stěny 2 mm,
určená pro výrobu B sloupků karoserií osobních automobilů, byla svařována obloukovou technologií TIG.
Výsledný svarový spoj byl porovnán
se spojem provedeným laserovým
svazkem bez přídavného materiálu.
Jak ukazuje tab. 4, pevnost po obloukovém svařování metodou TIG
klesla jen mírně, tažnost však velmi výrazně. V případě laserového
Tab. 3 Chemické složení použité oceli TRIP
C (%)
0,2
Mn (%)
1,5
Si (%)
1,5
svařování pevnost dokonce vzrostla díky zpevnění přítomností svaru
s martenzitickou strukturou. Tažnost
klesla zhruba na polovinu.
K lomu zkušebních těles došlo v případě metody TIG na rozhraní teplem
ovlivněné oblasti a základního materiálu. V případě laserových svarových spojů lom nastal vždy v oblasti
základního materiálu (obr. 3).
Z obr. 3 je také patrný rozdíl v geometrii svarového spoje provedeného metodou TIG a laserem. Šířka svaru provedeného metodou TIG je 5 mm, šířka
teplem ovlivněné oblasti je přibližně
stejná. Laserový svar je se šířkou 0,5
mm daleko užší a teplem ovlivněná
oblast dosahuje pouhých 150 μm.
KOLEJOVÁ VOZIDLA
V případě kolejových vozidel se laserem svařují podlahy příměstských
vlaků a tramvají z 2 mm plechů oceli S355 (obr. 4). Svary těchto plechů
byly podrobeny tahové zkoušce.
Kvalita svarového spoje byla zkoumána kapilární zkouškou a ultrazvukem. Pevnost základního materiálu
Tab. 4 Mechanické vlastnosti základního materiálu a provedených svarových spojů
Re (MPa)
Rm (MPa)
–
885
21
TIG
467
848
6,5
Laser
488
998
10,7
Základní materiál
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
A (%)
Ve zbrojním průmyslu se využívá laseru ke svařování speciální oceli ARMOX 500 při výrobě bojových vozidel
a neprůstřelných kontejnerů. Jedná se o vysokopevnou ocel, s mezí
pevnosti v rozmezí 1450 – 1750 MPa.
Laserové svařování je v podstatě jedinou možností (s výjimkou elektronového paprsku, kterým se ale musí
svařovat ve vakuu) jak spojit takto
speciální materiál s minimální ztrátou
jeho výjimečných vlastností (obr. 5).
Právě kvůli minimální degradaci materiálových vlastností svarovým spojem byl posuzován vliv jednostranného a oboustranného tupého svaru.
Ukazuje se, že oboustranný svarový spoj dosahuje vyšších hodnot
pevnosti i tažnosti. V případě oboustranného svaru lze svařovat nižším
výkonem nebo vyšší rychlostí, což
má za následek menší tepelné ovlivnění a příznivější strukturu svaru. Výsledky shrnuje tab. 5.
ENERGETIKA A JADERNÉ
STROJÍRENSTVÍ
V oblasti energetiky a jaderného
strojírenství se svařuje austenitická ocel legovaná bórem (ATABOR),
ze které se vyrábí zásobníky pro
vyhořelé palivo jaderných reaktorů. Na technologii svařování vhodnou pro tento typ materiálu jsou kladeny poměrně vysoké požadavky.
Jednak je potřeba zachovat che-
71
Průmyslové aplikace laserového svařování
Obr. 4 Bombardier – projekt Talent – laserem svařované podlahy
Obr. 5 Jednostranný a oboustranný tupý svar provedený laserovým paprskem
Tab. 5 Pevnostní hodnoty oceli Armox 500 před a po svaření
Základní materiál
Re (MPa)
Rm (MPa)
A (%)
8 – 10
min 1250
1450 – 1750
Jednostranný svar
467
1310
1,8
Oboustranný svar
488
1549
3,3
mické a mechanické vlastnosti materiálu a jednak nesmí docházet
k deformacím. Svařenec totiž tvoří šestihran o délce několika metrů.
Zmenšení průřezu vede k zabloko-
vání palivového článku, při zvětšení průřezu nelze poskládat svařence
do rámu (obr. 6). Svařovat se musí
bez přídavného materiálu (laserový
nebo elektronový paprsek) kvůli za-
chování absorpčních vlastností oceli v místě svarového spoje a kvůli korozní odolnosti svařence.
Jak již bylo uvedeno na předchozích
příkladech aplikací, laserové svařování degraduje pevnostní vlastnosti
spoje jen minimálně. Díky výrazně
menšímu podílu vneseného tepla je
i výskyt deformací a vnitřních pnutí výrazně nižší než je tomu u obloukových metod. Další výhody při-
Obr. 6 Svařování materiálu ATABOR pro jadernou energetiku
72
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
Z VÁ R AN I E PR E P R A X
náší geometrie laserového svaru.
Vztahy pro výpočet příčných a úhlových deformací obsahují tzv. štíhlostní faktor a*b (obr. 7). Ten je cca
1 pro obloukové metody, pro laserový a elektronový paprsek může být
až 1/50. Při svařování laserem jsou
kladeny vysoké nároky na přesnost
sesazení spojovaných dílů, kdy velikost svarové mezery může být max.
v desetinách mm. Svařuje se tedy
bez úkosů, což samo o sobě znamená vznik minimálních úhlových
deformací.
STAVEBNICTVÍ
Ve stavebnictví je využíváno mimo
jiné i pohledových vlastností laserových svarových spojů. Svařují se tak
různé konstrukce a profily, jejichž
svary není nutné následně upravovat. Dále se samozřejmě využívá
všech již zmíněných předností laserového svařování, jako je minimální
degradace pevnostních vlastností,
vrubové houževnatosti a minimálních deformací svařence. Svařují se
jak konstrukční oceli, tak i korozi-
vzdorné a duplexní oceli nebo hliníkové slitiny (obr. 8).
Jednou z aplikací, kdy byla důsledně sledována kvalita provedených
svarových spojů, a to jak tahovou
zkouškou, ohybovou zkouškou,
metalografickou kontrolou hloubky
provaření, tak i kapilární zkouškou
a zkouškou ultrazvukem, byla výroba šestimetrových laserem svařovaných profilů použitých při rekonstrukci mrakodrapu společnosti
Deutsche Bahn ve Frankfurtu nad
Mohanem (obr. 9). Důležitou roli hrála celková deformace – ta musela
být na zmiňovaných 6 metrech délky do 1 mm, aby bylo možné ocelový profil vsadit do hliníkových profilů
našroubovaných na fasádě.
HETEROGENNÍ SVAROVÉ
SPOJE
Obr. 7 Výpočet deformací a velikost deformací v závislosti na rozevření svarových ploch
Laserového svařování se s úspěchem využívá i při tvorbě heterogenních svarových spojů. Příkladem
Obr. 8 Koutové svary korozivzdorné oceli provedené laserovým svazkem
Obr. 9 6 m dlouhé laserem svařované profily použité při rekonstrukci mrakodrapu Deutsche Bahn ve Frankfurtu nad Mohanem
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
73
Průmyslové aplikace laserového svařování
Obr. 10 Kombinace ocel tř. 12 a 19
může být přivařování břitů z nástrojové oceli tř. 19 na konstrukční ocel
tř. 12 u protahovacích trnů (obr. 10),
nebo kombinace oceli tř. 14 a korozivzdorné oceli tř. 17 používaná v dopravní technice, nebo stále častější
kombinace hliníku a oceli v automobilovém průmyslu (obr. 11).
MIKROSVARY
Díky dobré regulovatelnosti výkonu laserového paprsku lze provádět
i mikrosvary. Příkladem může být
přivařování tenzometrů na ocelovou
matrici, kde tepelné ovlivnění musí
být tak nízké, aby nedošlo k poškození elektroniky a tištěného spoje
uvnitř dílu (obr. 12).
OPRAVY TRHLIN
Obr. 11 Kombinace oceli a hliníku
lasti opravárenství, kde lze s úspěchem zavařovat trhliny na různých
strojních součástech. Vzhledem
k tomu, že se nepoužívá přídavný
materiál, je výsledný svar homogenní. Díky nízkému tepelnému ovlivnění dochází k menším objemovým
změnám v materiálu a nenastává tak
opětovné praskání v místech původní trhliny, ani v okolí svaru. Před zavařením trhlin není potřeba provádět
žádnou speciální úpravu svarových
ploch (jestliže je trhlina čistá). Tvar
trhliny lze naprogramovat, robotický
manipulátor přesně zkopíruje dráhu
jejího šíření ve 3D (obr. 13). Mezi provozem ověřené opravené materiály,
na kterých byla po svaření úspěšně vykonána kapilární zkouška a případně i zkouška ultrazvukem, patří
oceli 34CrNiMo6, 42CrMo4, 40CrMn
Mo7, 16CrMo7 a 12 050.
Laserový paprsek se používá i v obZÁVĚR
Obr. 12 Přivařený tenzometr
Laserové svařování přináší řadu pozitiv, která jsou již nyní masově využívána v automobilovém průmyslu,
a to zejména při svařování moderních vysokopevných ocelí, kde jsou
jeho výhody ještě výraznější. Malý
podíl vneseného tepla v porovnání
s konvenčními obloukovými metodami a příznivá geometrie svarového spoje znamenají menší tepelné
ovlivnění spojovaných materiálů,
Obr. 13 Zavařená trhlina strojního dílu, šířka svaru 1,5 mm, hloubka provaření 3 mm
74
jemnozrnnější strukturu, minimální
deformace a vlastnosti spoje blízké základnímu materiálu. To vše při
výrazně vyšších rychlostech svařování. Pevnostní vlastnosti i vrubová
houževnatost klesají jen minimálně,
k porušení dochází ve většině případů v základním materiálu. Vývoj nových ocelí určených pro speciální
aplikace, jako je tomu např. v jaderné energetice nebo zbrojním průmyslu, si žádá takové technologie
svařování, které budou jejich vlastnosti degradovat co nejméně. Právě
v této oblasti má laserové svařování rozhodně co nabídnout. Zásadní
nevýhodou je tak zatím malá zkušenost konstruktérů a technologů
s touto metodou svařování. Důvodem je malé zapojení laserů v kusové a malosériové produkci. MATEX
PM [7] se zabývá zpracováním kovů
pomocí výkonového laseru a má
s aplikacemi mnohaleté zkušenosti.
Poděkování
Příspěvek vznikl za podpory Technologické
agentury ČR v programu Alfa, projekt TA01010248
s názvem Aplikace laserových technologií
v dopravní technice.
Literatura
[1] DeArdo, A. J.: Multi-phase LowCarbon
Microstructures and Steels. ISIJ
International, Vol. 35, 1995,
s. 946 – 954
[2] Edmonds, E. W. – He, K.:
Microstructure development in steels
subjected to a quenching and
partititioning (Q&P) heat treatment
[3] Steen, W. M. – Watkins, K.: Laser
Material Processing. Springer, 2003
[4] Ion, J. C.: Laser processing of
engineering materials. First Edition:
Principles, Procedure and Industrial
Application. Elsevier, 2005
[5] Venkat, S. – Haake, J.: High power
diodes in material processing.
Industrial laser solutions, July 2007,
s. 24 – 27
[6] Turňa, M. – Kovačócy, P.: Zváranie
laserovým lúčom. Slovenská technická
univerzita v Bratislave, 2003
[7] MATEX PM, www.matexpm.
com
<
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
Z AU JÍ M AV OS T I
Ocel a stavebnictví
MARIANNA
MAREK
JANDA
MATYSOVÁ – PAVOL SEJČ
Ing. M. Janda, Česká asociace ocelových konstrukcí, Ostrava, Česká republika
V současné době, kdy ocel jako stavební materiál musí, hlavně na evropském trhu, odolávat konkurenci a značné
oblibě železobetonu, je možná potřeba poukázat na výhody uplatnění ocelových konstrukcí ve stavebnictví. Tato
nutnost vyvstává na povrch v podmínkách České republiky dvojnásobně, protože specifikem českého stavebnictví
je i dnes to, že v porovnání s nejvyspělejšími státy dáváme jednoznačně přednost betonovým a železobetonovým
konstrukcím před konstrukcemi z oceli. A to i přesto, že mnohdy se právě konstrukce z oceli vyznačuje celou
řadou prokazatelných předností technického, ekonomického, estetického a zejména ekologického rázu. O to je
povzbudivější, že v těchto podmínkách je práce českých projektantů a architektů, kteří využili pro svou myšlenku
ocel, úspěšná i na evropských stavebně soutěžních pódiích.
Považuji za zajímavé krátce připomenout některé přednosti,
jež ocelová konstrukce (ve srovnání
s konstrukcemi z ostatních materiálů) poskytuje projektantovi, dodavateli
a v neposlední řadě také architektovi
či investorovi. Bez ohledu na význam
konkrétní výhody uvedu na prvním
místě rychlost výstavby, která spolu
s náklady na dopravu a montáž může
velkou měrou přispět nejen ke zkrácení doby mezi zahájením stavby a uvedením do provozu, ale také k hospodárnosti celé stavby. Tento argument
bývá často opomíjen všemi složkami
výstavby a ponechává ocel ve stínu
>
např. betonu, pro který bohužel hovoří
cena základního materiálu i celé konstrukce. Mnoho příznivců ocelových
konstrukcí určitě napadne spojení
ekonomiky s ekologií a nezapomenou
upozornit na možnosti rekonstrukce,
zesilování, snadné demontáže a recyklovatelnost kovového materiálu.
Pokud navážu na úvahy o ekonomice výstavby, zmíním nízkou hmotnost ocelové konstrukce, která má
příznivý vliv na velikost stálého zatížení základů a podloží, a může tedy
snižovat nároky na zakládání. Pro architekty a navazující profese je určitě významná schopnost ocelové kon-
strukce překonávat i značná rozpětí
stropů a střech v poměrně malých dimenzích nosníků. Snadnější realizace prostupů vedení energií a médií
je nasnadě. K tomuto efektu přispívá
rovněž vhodný tvar příhradové konstrukce či možnost realizovat prostupy plnostěnnou konstrukcí prakticky
v libovolném místě.
Ze statických a pevnostních předností je opodstatněné uvést schopnost
vhodně navržené ocelové konstrukce absorbovat vlivy nerovnoměrného sedání, poddolování či otřesů při
využití materiálu jednotlivých prvků
konstrukce až v plastické oblasti při
Schopnost oceli spojování s jinými materiály – stanice Hradec Králové
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
75
Ocel a stavebnictví
zachování nezanedbatelné zbytkové
únosnosti i takto ovlivněné konstrukce. Zvláštní kapitolou v navrhování
ocelových konstrukcí jsou stále více
se prosazující spřažené ocelobetonové konstrukce. Vhodný návrh spojením obou materiálů dokáže ušetřit
investorovi nejen náklady optimalizací hmotnosti použité oceli, ale rovněž
minimalizací nutné protikorozní a protipožární povrchové ochrany.
Vybetonování či obetonování ocelového profilu navíc rozšiřuje statikovi možnost využít pro výpočet již výše zmíněnou teorii plasticity a tak navrhnout
ekonomicky zajímavou a architektonicky uspokojivou štíhlou konstrukci. Časté obavy investorů nebo projektantů
pozemních staveb ze složitosti a ekonomické náročnosti bohužel omezují
větší rozšíření tohoto typu konstrukcí.
Pouze včasné jednání investor – dodavatel – projektant na začátku zpracování dokumentace stavby, podložené ekonomickou rozvahou, pak může
efektivně vést k návrhu moderní ekonomické kompozitní konstrukce. Velká
zodpovědnost za prolomení přetrvávajících stereotypů leží v tomto případě
hlavně na projektantovi.
Velmi častým jevem je nutnost úprav
nosných konstrukcí přímo v průběhu
výstavby, a to na základě změněných
či zvýšených požadavků stavebních
profesí nebo objednatele. Při dnes
obvyklých extrémně krátkých termínech na zpracování projektové dokumentace celé stavby, tlaku na snižování ceny projektu i dodávky a tím
vyvolaných nekonečných změn technologií a doplňkových požadavků stavebních profesí se jedná o jev dlouhodobý. Ocelová konstrukce je lépe než
ostatní materiály připravena akceptovat rovněž i tyto nároky.
Z vizuální stránky nelze opomenout
příznivý vzhled detailů ocelové konstrukce ve spojení s dalšími oblíbeStanice Hradec Králové
Nízká hmotnost celé stavby – stanice Hradec Králové
76
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
Z AU JÍ M AV OS T I
Stanice Hradec Králové
nými a moderními konstrukčními materiály, jako jsou sklo, hliník a dřevo.
Soubor uvedených výhod spolu s příklady již úspěšně realizovaných staveb
s nezanedbatelným podílem ocelové
konstrukce může pomoci projektantovi či architektovi při prosazování oceli pro realizaci dalších projektů [1 – 3].
PŘEDNOSTI OCELI
Ekologické
Výhod oceli ve stavebnictví jsou nepřehlédnutelné a na povrch můžeme vyzdvihnout výhody ekologické a technické. Ocel je ze své podstaty přírodní
materiál (surovinovým zdrojem je železná ruda). Železo, z chemického hlediska základ oceli, je čtvrtým nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře a bez
ohledu na konečný výrobek nezatěžuje
škodlivým vlivem životní prostředí. Ve
srovnání s jinými konstrukčními materiály je energetická náročnost poměrně
nízká. Například u hliníku činí 160 kJ.
kg-1, u oceli to je 20 kJ.kg-1, čili osmkrát
méně. Neobyčejnou silnou zbraní oceli
ve světě soudobých, neustále přísnějších ekologických požadavků je bezkonkurenční recyklace, která probíhá
v nekonečném koloběhu. Značný podíl
již nepotřebných, vyřazených nebo dosloužilých ocelových výrobků se vrací
zpět do oceláren v podobě cenné druhotné suroviny, kterou velmi prozíravě
již v roce 1997 vyřadily USA ze seznamu pevných odpadů. V roce 1999 se
využilo 336 megatun šrotu (z 788 megatun vytavené oceli), což představovalo 42,6 % a obrovskou úsporu přírodních zdrojů.
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
Stanice Hradec Králové
Technické
Rozsáhle by bylo možné psát o technických přednostech oceli, které
jsou důsledkem zásadního přerodu
ocelářských technologií a umožňují výrobcům oceli přejít od tradičních
dodávek jednotlivých komodit (válcované profily, pásy, trubky) na dodávky
ucelených konstrukčních uzlů nebo
systémů s vyšší přidanou hodnotou
(např. stropních desek, stěnových
rámů, celistvých obytných buněk).
Technické přednosti oceli ve výstavbě
lze shrnout heslovitě:
• tvárně kontrolovaná jakost ocelových polotovarů
• schopnost spojování s jinými materiály
• nízká hmotnost celé stavby
• krátká doba výstavby nezávislá na
rozmarech počasí
• odolnost proti přírodním živlům
a zemětřesení
• dlouhá životnost ocelové konstrukce.
INOVACE
Požární odolnost
Velká pozornost se již několik let zaměřuje na požární odolnost, která patřila donedávna spolu s nízkou koroz-
77
Ocel a stavebnictví
ní odolností ke slabinám ocelových
konstrukcí. Vývoj v posledních letech
však naznačuje, že ocel nevyčerpala
svůj inovační potenciál, že její vlastnosti se dají sofistikovanými postupy
tváření, tepelného zpracování a povrchové úpravy nadále vylepšovat a přizpůsobovat na míru náročným požadavkům konstruktérů.
Tam, kde je primárním požadavkem
především požární odolnost, se ve
světě velmi ujala kombinace oceli a betonu – v podobě ocelových
trubkových sloupů s betonovou výplni. V České republice se problematikou požární odolnosti ocelových
konstrukcí zabývá především tým
specialistů na ČVUT v Praze (pod
vedením profesora Františka Walda). Požární zkouška pod vedením
pracovníků ČVUT v Praze na ocelobetonovém osmipodlažním skeletu
v Cardingtonu byla zaměřena na chování styčníků a ocelobetonové desky. Zkouška proběhla s podporou
grantu Evropské unie 16. ledna 2003.
Obdobný projekt proběhl i na území
naší republiky – v Ostravě a prokázal,
že ocelové konstrukce jsou schopny
splnit všechny požadavky na protipožární ochranu i při zajištění ekonomiky výstavby.
napadení. I toto však dokáže vyspělý
ocelářský průmysl úspěšně řešit, a to
sofistikovanými postupy povrchového zušlechtění na spojitých linkách,
které navazují na válcovací tratě. Těmito postupy, řízenými na nejnovějších linkách umělou inteligencí se
sleduje nejen dosažení potřebné korozní odolnosti, ale taktéž dekorativní
účinek (volbou optimální barevnosti
nebo povrchové struktury) [4]. Korozní odolnost stavebních profilů se dnes
dostala na takovou úroveň, že překračuje dobu 100 let, čili mnohdy životnost samotné budovy.
Zdroje informací
[1] Bosch, P.: Ocelové konstrukce
v nejlepších stavbách roku, časopis
Konstrukce 1/2007, str. 21 – 20
[2] Sommer, B.: Ocel – opomíjený materiál
v českém stavebnictví, časopis
Ocelové konstrukce 4/2001, str. 46 –
48
[3] Wald, F.: Teplota plynu při požáru
patrové budovy, časopis Konstrukce,
2/2005
[4] Sommer, B.: Výrobkové inovace
ocelářského průmyslu pro stavební
konstrukce, časopis Ocelové
konstrukce 6/2001, str. 52 – 54
Zdroj: Česká asociace ocelových konstrukcí,
www.caok.cz
Povrchová ochrana
Jednou z mála slabin konstrukčních
ocelí obvyklých jakostí je nižší odolnost proti všem druhům korozního
Příklad pozitivních vlastností oceli – Ostrava-Mošnov
Hangár Ostrava-Mošnov
78
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
A KC I E
XIII. ročník konferencie
Kvalita vo zváraní 2013
Výskumný ústav zváračský – Priemyselný inštitút SR Bratislava usporiadal
v dňoch 24. – 26. apríla 2013 v Tatranskej Lomnici v hoteli Titris v poradí
už trinástu konferenciu Kvalita vo zváraní 2013. Účastníkov konferencie
bolo celkovo 151. Na konferencii bolo prednesených 23 príspevkov.
Konferenciu otvoril svojim príhovorom generálny riaditeľ
VÚZ – PI SR, Bratislava, Ing. Peter Klamo.
Odborný program konferencie začal príspevkom Róbert
Štancel z VÚZ – PI SR, Bratislava o problematike ručného zvárania titánu metódou TIG. V príspevku prezentoval realizáciu postupu zvárania koša na dekontamináciu
jadrového odpadu, kde základný materiál tvorili titánové
plechy a titánové kruhové tyče.
Druhá prednáška bola na tému problematiky výroby
gradientných rúr, ktorú predniesla Ing. Mariana Balážová z VÚZ – PI SR, Bratislava. Poukázala na to, aký dôležitý je prínos pre prax zistenie, že je možné vyrobiť kvalitný polotovar s gradientným chemickým zložením po
jeho priereze viacerými technológiami.
O heterogénnych zvarových spojoch v energetike hovoril v ďalšom príspevku prof. Ing. Jaroslav Koukal, CSc.,
z VŠB TU Ostrava. V prednáške uviedol základné problémy, ktoré je nutné riešiť už pri návrhu a zváraní heterogénnych zvarových spojov používaných v energetike
pri výstavbe klasických elektrární a elektrární s nadkritickými alebo superkritickými parametrami pary. Sú to
hlavne spoje medzi uhlíkovými a nízkolegovanými žiarupevnými oceľami, nízkolegovanými a martenzitickými
žiarupevnými oceľami a martenzitickými a austenitickými žiarupevnými oceľami.
Doc. Ing. Milan Čomaj, PhD., z firmy Taylor Wharton
Slovakia s. r. o., Košice predniesol príspevok na tému
Ing. Peter Klamo, generálny riaditeľ VÚZ – PI SR, otvára konferenciu
Prof. Ing. Jaroslav Koukal, CSc., z VŠB TU Ostrava pri prezentácii svojho
príspevku
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
Problematika zvárania a opráv zvarov tlakových nádob
z Cr-Ni austenitických ocelí. Hovoril o zámkových spojoch, kde sa zameral hlavne na vplyv deformácie za
studena na vlastnosti zvarového spoja pri výrobe kryogénnych tlakových nádob vyrábaných spevňovaním
za studena a na problematiku opráv hlavných nosných
zvarov plášťa.
O problematike plazmového zvárania vysokolegovaných ocelí hovoril Ing. Jaroslav Kubíček z VUT Brno.
Zaoberal sa rozborom vplyvu zvárania plazmovým lúčom na charakter zvarového spoja vysokolegovanej feritickej ocele, ktorý sa bude následne výrazne deformovať.
Ing. Ľubomír Olexa z TVIC s. r. o., Košice prednášal o mo-
79
XIII. ročník konferencie „Kvalita vo zváraní 2013“
Prednáša Ing. Mariana Balážová z VÚZ – PI SR, Bratislava
derných metódach monitorovania parametrov technológie zvárania vo výrobnom procese. Hovoril o možnosti
sledovania hluku počas zvárania. Optická spektrometria
je sľubná technika pre realizáciu spoľahlivého online sledovania kvality zvarových spojov a všeobecne pre udržanie procesu zvárania pod kontrolou. Spektrometrický
prístup je vhodný aj pre zváranie elektrickým oblúkom.
O zváraní rotorov turbín vyrobených z Ni superzliatiny hovoril vo svojom príspevku Ing. Peter Brziak, PhD.,
z VÚZ – PI SR, Bratislava.
Odborný program v stredu uzavrel Mgr. Pavel Machava
Hotel Titris, miesto konania konferencie
80
z PPS Group Detva informáciou o podujatí Detvianský
zvar, ktoré sa uskutoční 1. - 2. 6. 2013 v Detve.
Ing. Stanislav Zrza z Technického a skúšobného ústavu stavebného z Ostravy predniesol príspevok o požiadavkách na vykonávanie a posudzovanie zhody oceľových konštrukcií podľa EN 1090 časti 1 a 2.
Cieľom príspevku bolo zoznámiť výrobcov oceľových
konštrukcií s požiadavkami na ich výrobu a so súčasným stavom posudzovania ich zhody a označovaním
značkou CE.
V ďalšom príspevku Ing. Jozef Hornig z VÚZ – PI SR, Bratislava tiež poskytol aktuálne informácie ohľadom normy
EN 1090 na navrhovanie a výrobu konštrukcií zhotovených z ocele a hliníka a ich prepojenie na eurokódy a na
normu DIN 18800.
Problematiku požiadaviek noriem EN 1090 na kvalifikáciu postupov zvárania a zváračského personálu rozobral
Ing. Martin Sondel, PhD., z Českého zváračského ústavu s. r. o., Ostrava, kde pripomenul, že z uvedených požiadaviek tejto normy pre kvalifikované postupy zvárania
podľa EN ISO 15614-1, 15614-2 alebo 15613 je rozsah
nedostatočný a je nutné aplikovať aj požiadavky výrobkových noriem.
Ing. Markéta Lajczykova z Českého zváračského ústavu
s.r.o., Ostrava nadviazala svojou prednáškou na predchádzajúce príspevky ohľadom noriem EN 1090 a poukázala súvislosti medzi touto normou a normami EN ISO
9001 a EN ISO 3834 a odporučila organizáciám integráciu týchto systémov, ktorá by mala viesť k zvýšeniu efektívnosti fungovania organizácie.
O činnosti autorizovanej osoby a posudzovaní kovových
konštrukcií v nadväznosti aj na normu EN 1090 hovoril
Ing. Milan Aujesky z VÚZ – PI SR, Bratislava.
Radek Wimmer z firmy Lorch predniesol príspevok na
tému Hospodárne zváracie procesy Lorch speed. V príspevku predstavil MIG zváracie procesy, ktoré sú digitálne ovládané synergické procesy „šité na mieru“, napr.
Lorch SpeedPulse, Lorch SpeedUp, Lorch SpeedRoot
alebo Lorch SpeedCold.
Tému Optimalizácia laserového zváracieho procesu –
pokročilý weld monitor predniesol RNDr. Libor Mrňa,
PhD., z VUT Brno. Weld monitor je založený na analýze frekvenčnej charakteristiky intenzity oblaku plazmy.
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
A KC I E
Panoráma Vysokých Tatier s hotelom Titris v popredí
V príspevku uviedol niekoľko príkladov pre rôzne zváracie parametre a materiály.
V ďalšom príspevku Ing. Marek Slováček, PhD., z firmy
MECAS ESI s. r. o., Plzeň hovoril o numerických simuláciách zvárania a tepelného spracovania ako o významnom pomocníkovi pri návrhu technológie. Cieľom bolo
ukázať využitie numerických analýz zvárania v praxi
v priebehu prípravy výroby, pri zmenách v technologickom postupe, pri experimentálnych skúškach, čo všetko
má za následok zníženie nákladov a zvyšovanie kvality,
spoľahlivosti a konkurencieschopnosti.
Na predchádzajúcu prednášku nadviazal Ing. Tomáš
Auditórium
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
81
XIII. ročník konferencie „Kvalita vo zváraní 2013“
radu ISO 3834 a ISO 9000 a taktiež o tom, ako je dôležité používať technické normy, ktoré zabezpečujú spoľahlivosť, kvalitu a prevádzkovú bezpečnosť.
Celý rad nových noriem z oblasti zvárania a nedeštruktívneho skúšania, ktoré boli prijaté do sústavy STN od
januára 2012 do apríla 2013, predstavila Ing. Beáta Machová z VÚZ – PI SR, Bratislava. V príspevku krátko rozobrala normu ISO 9712, ktorá nahradila normu EN 473
na kvalifikáciu a certifikáciu personálu na nedeštruktívne skúšanie.
Ing. Beáta Machová mala aj ďalšiu prednášku na tému
falšovania zváračských oprávnení na Slovensku. V príspevku ukázala ako vyzerajú falošné certifikáty a zváračské preukazy a ako sa dá zistiť či ide o pravé oprávnenie alebo falošné.
Posledný príspevok tejto konferencie predniesol Ing. Peter Žúbor, PhD. z INWELD CONSULTING s. r. o., Trnava.
Hovoril o skúsenostiach so zváraním a kontrolou kvality
zvárania betonárskych ocelí na dostavbe 3. a 4. bloku
jadrovej elektrárne v Mochovciach, kde poukázal na požiadavky normy STN EN ISO 17660 a ako sa tieto požiadavky plnia pri tejto dostavbe.
Zľava výherca tomboly RNDr. Libor Mrňa, PhD., Fakulta strojního
inženýrství, VUT Brno a hlavný sponzor konferencie Ing. Peter Valent,
VALTEC spol. s r. o., Zvolen
Richter tiež z firmy MECAS ESI s. r. o., Plzeň, ktorý hovoril o aplikácii numerických simulácií zvárania a tepelného spracovania v oblasti energetiky a prakticky ukázal
vo svojej prezentácii možnosti využitia simulácií v jednotlivých prípadoch z praxe.
Potom nasledovala prednáška Ing. Marcela Beňa z ČEZ
a. s., Jadrovej elektrárne Temelín na tému Dohľad na zaistením technickej bezpečnosti pri konštrukčnej úprave
spiatočných klapiek havarijného systému IO.VVER1000.
Cieľom príspevku bolo poukázať na technickú bezpečnosť pomocou využívanej aplikácie „programu dohľadov“ a ako sa táto aplikácia použila pri plánovanej odstávke, počas ktorej uviazli dva cudzie predmety medzi
valcové steny oboch vnútroreaktorových častí a ako prebiehala následná oprava.
Ing. Bohumil Fila z firmy Blumenbecker Slovakia s. r. o.,
Bratislava nám vo svojom príspevku poukázal na možnosti využitia ochrannej bunky na laserové aplikácie.
Priamo na filme sme mohli vidieť možnosti použitia tejto
bunky v praxi. Veľkou jej prednosťou je, že ju možno ľahko preniesť mobilne do hociktorej firmy a ľahko prispôsobiť výrobnému programu danej firmy, či sa jedná o naváranie, rezanie alebo zváranie laserom.
Ďalšia prednáška bola zameraná na kvalifikáciu žíhačov zvarových spojov. Doc. Ing. Jozef Pecha, CSc., z firmy ENERGOINVEST a. s., Bratislava hovoril o nutnosti
vzdelávania žíhačov podľa dokumentu Európskej zváračskej federácie (EWF), o doterajšom možnom vzdelávaní a o prvom pilotnom kurze podľa syláb EWF, ktorý sa
už uskutočnil vo VÚZ – PI SR, Bratislava.
Prednášku o nových pravidlách v certifikácii spájkovačov a zváračov mal Ing. Attila Tarcsi z VÚZ – PI SR, Bratislava, v ktorej bližšie rozobral ako vyzerá nové označovanie skúšky spájkovača podľa normy STN EN ISO
13585 a aké zmeny budú v pripravovanej novej norme
STN EN 13067 pre zváračov plastov.
Ing. Peter Lakatoš, CSc., zo Slovenského ústavu technickej normalizácie v Bratislave hovoril o uplatňovaní nových noriem na posudzovanie zhody v technológii zvárania a príbuzných procesoch a ich prepojenie na normy
82
Po oficiálnej časti programu zahrala ľudová hudba z Kežmarku
Na spoločenskom večere prebiehala tombola, v ktorej
bolo pripravených veľa zaujímavých cien od sponzorov
a vystavovateľov konferencie. Prvou cenu bolo zváracie
zariadenie z firmy LORCH. Ďalšími prispievateľmi cien
boli tieto firmy: Zvarcentrum, Solik SK s. r. o., Elektro
plus s. r. o., Linde, Energoservis spol. s r. o., SlovCert
spol. s r. o., VÚZ – PI SR, Bratislava.
Počas konferencie sa konala aj výstava na ktorej firmy
prezentovali zváracie zariadenia, prídavné materiály, prístroje a pomôcky na nedeštruktívne skúšanie.
Na základe vysokej miery spokojnosti účastníkov konferencie, dovoľujeme si Vás týmto všetkých pozvať na
podujatie Národné dni zvárania, ktoré budeme organizovať v septembri tohto roku a na budúci rok na štrnástu
konferenciu Kvalita vo zváraní 2014. Na stretnutie s Vami
sa tešia pracovníci VÚZ – PI SR, Bratislava.
Ing. Beáta Machová
riaditeľka Divízie vzdelávania
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
A KC I E
Průmyslový veletrh FOR INDUSTRY
přilákal odborné návštěvníky
Ve dnech 23. až 25. dubna se v prostorách PVA EXPO PRAHA mohla
především odborná veřejnost seznámit se současnými trendy v oblasti
strojírenských technologií, svářování a povrchových úprav. Soubor jarních
průmyslových veletrhů FOR INDUSTRY, FOR WELD a FOR SURFACE
navštívilo koncem dubna více než 7 tisíc lidí, z toho 30 % návštěvníků
tvořili ředitelé či majitelé firem a vyšší management. Novinky představilo
130 vystavovatelů včetně zástupců zahraničních výrobců a dodavatelů.
Počet vystavovatelů byl srovnatelný s loňským rokem, výstavní plocha
expozic však vzrostla o cca 12 %. Odborného doprovodného programu
se zúčastnila také Ludmila Müllerová, ministryně práce a sociálních věcí,
která zde představila nová pravidla pro bezpečnost práce.
Foto: Jan Parma
„Svým zaměřením oslovujeme především odborníky,
proto je pro nás rozhodující, kolik z celkového počtu tvořili právě potenciální klienti našich vystavovatelů. Dle
zástupců zúčastněných firem bylo právě toto hledisko
hodnoceno pozitivně a účast na veletrhu řadě z nich dopomohla k novým zakázkám či zajímavým kontaktům. Za
12 let konání má veletrh strojírenských technologií FOR
INDUSTRY již tradiční pozici mezi technicky zaměřenými akcemi, což potvrzuje také bilance 130 vystavovatelů prezentujících technologické trendy a inovace. Kromě
českých společností se zúčastnily firmy ze Slovenské republiky, Finska, Německa, Španělska, Švédska, Švýcarska a Tchaj-wanu,“ zhodnotila uplynulý ročník Ing. Hana
Marková, ředitelka veletrhu FOR INDUSTRY.
Přínos veletrhu oceňují samotní vystavovatelé, např.
společnost MEPAC CZ, která dodává přístroje a nářadí
pro přesné opracování povrchu, ultrazvukové, brusné,
lešticí přístroje, závěsné motory, mikromotory, pneumatické nářadí. „Přibylo vážných zájemců, se kterými
jsme projednali celou řadu jejich konkrétních potřeb.
Jde sice o menší veletrh, než je konkurenční podzimní akce v Brně, ale myslím si, že ji vhodně doplňuje jak
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
83
Foto: Jan Parma
Průmyslový veletrh FOR INDUSTRY přilákal odborné návštěvníky
termínově tak i regionálně. Naši zákazníci, pro které je
do Brna daleko, navštíví raději právě FOR INDUSTRY,“
shrnula zkušenosti z letošního veletrhu Romana Cempírková, vedoucí obchodního oddělení MEPAC CZ.
Společnost si kromě nových obchodních kontaktů odvážela z veletrhu také ocenění GRAND PRIX za mobilní
laserový gravírovací systém HCP10. Nejvyšší hodnocení odborné poroty si tento produkt vysloužil díky unikátní konstrukci s maximálně kompaktní laserovou hlavou, nízkou spotřebou, vysokou kvalitou a přesností.
O souboru průmyslových veletrhů FOR
INDUSTRY, FOR SURFACE, FOR WELD
Foto: Jan Parma
Příští ročník veletrhu strojírenských technologií FOR
INDUSTRY proběhne ve dnech 15. – 17. 4. 2014 v PVA
EXPO PRAHA v Letňanech souběžně se 4. mezinárodním veletrhem dopravy, logistiky, skladování a manipulace FOR LOGISTIC, který je pořádán ve
dvouletém cyklu v sudých letech. Termín konání specializovaných veletrhů na povrchové úpravy a technologie svařování, pájení a lepení FOR SURFACE
a FOR WELD bude po dvou letech na jaře 2015.
84
Foto: Jan Parma
Soubor souvisejících průmyslových veletrhů proběhl ve dnech 23. – 25. dubna 2013 v areálu PVA EXPO
PRAHA. Jednalo se o 12. mezinárodní veletrh strojírenských technologií FOR INDUSTRY, 7. mezinárodní
veletrh povrchových úprav a finálních technologií FOR
SURFACE a letos nově i 1. veletrh technologií pro svařování, pájení a lepení FOR WELD. Soubor průmyslových veletrhů potvrdil jedinečnou jarní příležitost pro
prezentaci moderní výrobní techniky, progresivních
technologií a inovačních trendů v Praze. Cílem bylo
vytvořit komplexní platformu pro řešení problematiky v jednotlivých odvětvích strojírenství s prostorem
pro technologické ukázky a spolupráci. V rámci veletrhu byly vyhlášeny soutěže GRAND PRIX, TOP EXPO
a Cena za technologii.
Více informací najdete na www.forindustry.cz.
Kontakt pro média: Aleš Povr, e-mail: [email protected],
tel.: 608 272 217
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
Organizátor
Silné tradície regiónu
Región Podpoľania je už viac ako
50 rokov známy svojou silnou
strojárskou tradíciou. Centrom
strojárskej výroby je mesto Detva,
kde pôsobí podnik PPS Group
(z histórie známy ako Podpolianske strojárne Detva). PPS Group
sa rozhodol nadviazať na slávnu
minulosť zváračov a organizovať
každoročné majstrovstvá vo zváraní.
Odborný garant podujatia
do dvoch dní. O hodnotenie vzoriek sa postará odborná porota.
Pre víťaza je pripravené nové auto.
Sprievodné podujatia
Počas konania Detvianskeho zvaru
sú pre vás pripravené sprievodné
podujatia. Odborný seminár, výstava zváracej techniky a športovo
kultúrne podujatie Zabávame
Podpoľanie.
Podrobnejšie informácie nájdete
na www.detvianskyzvar.sk
Výzva pre všetkých
Príďte si zmerať svoje sily a zručnosti vo zváraní. Súťaž je rozdelená
(sobota)žiacich
1. 6. 2013
súťa
zentácia
R)
re
ríhovor G
08.00 P
súťaže (p
ie
n
re
o
tv
09.00 O
la
tart 1. ko
09:30 Š
la
o
k
.
2
rt
ta
10:45 Š
3. kola
rt
ta
Š
12:00
la
tart 4. ko
13:15 Š
5. kola
rt
ta
Š
14:30
la
k
tart 6. ko
nie vzorie
15:45 Š
Hodnote
ho dňa
0
vé
:0
o
9
p
1
tu
s
15:45
nie 1. po
te
o
n
d
o
yh
19:00 V
2. 6. 2013 (nedeľa)
09.30 Prezentácia súťažiacich
10.00 Otvorenie súťaže
10:00 - 12:00 Štart 1. kola
12:00 - 13:00 Obed
13:00 - 15:00 Štart 2. kola
15:00 - 17:00 Hodnotenie vzoriek
17:30 Vyhlásenie víťaza
Detviansky zvar
je medzinárodné podujatie, na ktoré si prídu zmerať sily zváračské
autority. Podujatie sa koná v dňoch 1. – 2. 6. 2013 v športovej hale
Detva pod záštitou profesionálov spoločnosti PPS Group a. s.
Program je rozdelený do dvoch dní. Na prvý deň (sobota 1. 6. 2013) je naplánované vyraďovacie kolo, finále prebehne druhý deň (2. 6. 2013). Pre víťaza je pripravený, podobne
ako to bolo aj v minulom roku, osobný automobil.
Zvárači budú mať k dispozícii kompletne zariadené zváracie pracoviská, vrátane ochranných pomôcok.
Štartovné pre organizáciu je 500 €. V cene je zahrnuté:
– VIP balík pre dve osoby (ubytovanie, strava, program),
– účasť na odbornom seminári,
– možnosť využiť výstavný priestor,
– účasť jedného zvárača na Medzinárodných majstrovstvách zváračov o pohár
Majster Detvianskeho zvaru,
– každý ďalší účastník z rovnakej organizácie platí štartovné vo výške 100 €,
– v štartovnom sú zahrnuté všetky náklady týkajúce sa účasti na zváraní,
a to materiál, technické vybavenie, ochranné pracovné pomôcky, pracovný odev.
Bližšie informácie na www.detvianskyzvar.sk
Nové normy STN, vydané, oznámené a zrušené normy
v januári až marci 2013 z oblasti zvárania a príbuzných
procesov, NDT a konštrukcií
Nové normy STN z oblasti zvárania
a príbuzných procesov triedy 05
a zrušené normy
STN EN ISO 13588 (05 1158) Nedeštruktívne skúšanie zvarov. Skúšanie ultrazvukom.
Použitie technológie fázovej (polo) automatickej sústavy (ISO 13588: 2012) (EN ISO
13588: 2012)
Platí od 1. 4. 2013
Platí od 1. 3. 2013
Jej oznámením sa ruší
STN EN ISO 9455-10 (05 5707) Tavivá na
mäkké spájkovanie. Skúšobné metódy. Časť
10: Skúška účinnosti taviva. Metóda roztekavosti spájky (ISO 9455-10:1998) (EN ISO
9455-10: 2000) z augusta 2002
Nové normy STN z oblasti materiálov
triedy 42 a zrušené normy
STN EN ISO 8205-3 (05 2031) Vodou chladené sekundárne pripájacie káble na odporové
zváranie. Časť 3: Skúšobné požiadavky (ISO
8205-3: 2012) (EN ISO 8205-3: 2012)
Platí od 1. 4. 2013
Jej oznámením sa ruší
STN EN ISO 8205-3 (05 2031) Vodou chladené sekundárne pripájacie káble na odporové
zváranie. Časť 3: Skúšobné požiadavky (ISO
8205-3: 1993) (EN ISO 8205-3: 1996) z júna
2003
STN EN 10071 (42 0511) Chemická analýza
materiálov na báze železa. Stanovenie obsahu mangánu v oceli a železe. Elektrometrická titračná metóda (EN 10071: 2012)
Platí od 1. 4. 2013
Jej oznámením sa ruší
STN EN 10071 (42 0511) Chemický rozbor
materiálov na báze železa. Stanovenie obsahu mangánu v oceli a železe. Elektrometrická
titračná metóda (EN 10071: 1989) z augusta 1993
STN EN ISO 9455-10 (05 5707) Tavivá na
mäkké spájkovanie. Skúšobné metódy. Časť
10: Skúška účinnosti taviva. Metóda roztekavosti spájky (ISO 9455-10: 2012) (EN ISO
9455-10: 2012)
STN EN 10200 (42 0578) Chemická analýza materiálov na báze železa. Stanovenie
bóru v oceli. Spektrofotometrická metóda
(EN 10200: 2012)
Platí od 1. 4. 2013
Jej oznámením sa ruší
STN 42 0526 Chemický rozbor technického
železa. Stanovenie bóru z 20. 11. 1980
STN EN 1976 (42 3071) Meď a zliatiny medi.
Odlievané netvárnené medené výrobky
(EN 1976: 2012)
Platí od 1. 4. 2013
Jej oznámením sa ruší
STN EN 1976 (42 3071) Meď a zliatiny medi.
Odlievané netvárnené medené výrobky
(EN 1976: 1998) zo septembra 2003
STN EN 1369 (42 9720) Zlievarenstvo. Skúšanie magnetickou práškovou metódou
(EN 1369: 2012)
Platí od 1. 2. 2013
Jej oznámením sa ruší
STN EN 1369 (42 9720) Zlievarenstvo. Kontrola magnetickou práškovou metódou
(EN 1369: 1996) z októbra 2001
Poznámka:
Spracované podľa Vestníka Úradu pre normalizáciu, metrológiu a skúšobníctvo Slovenskej republiky, č. 1/2013 až 3/2013.
Redakcia
9URþQtN
NÁRODNÉ DNI ZVÁRANIA
+RWHO6NL:HOOQHVV5HVLGHQFH'UXåED****'HPlQRYVNi'ROLQD
11. – 13. 9. 2013
ZZZYX]VN
.RQWDNW ,QJ0iULD7DWDURYi,
WHOPRELO
ID[H-PDLOWDWDURYDP#YX]VN
86
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
PR E D S TAV U JE M E Z VÁR AČS KÉ ČA S OP I S Y
Obsah časopisu Welding in the World 2012 – 2. časť
Pokračovanie z minulého čísla.
Characterization of cold lap defects
in tandem arc MAG welding
Charakteristika chýb typu studených spojov pri MAG zváraní v tandeme
P. Li – E. Svensson – P. Nylén – N. Markocsan, University West, Trollhättan –
U. Klement, Chalmers University of
Technology, Gothenburg, Švédsko
(6 str., 5 obr., 4 tab., 6 liter.)
Visualization and digitization of welder skill for education and training
Vizualizácia a digitalizácia odbornej
spôsobilosti pre vzdelávanie a školenie
S. Asai – T. Ogawa, Toshiba Corporation, Power Systems Company, Keihin Product Operations, Yokohama –
H. Takebayashi, Toshiba IT & Control
System Corporation, Yokohama, Japonsko (9 str., 18 obr., 7 liter.)
Progress towards model based optimisation of gas metal arc welding
processes
Vývoj smerujúci k optimalizácii metód oblúkového zvárania taviacou
sa elektródou v ochrannom plyne
na báze modelu
U. Reisgen – M. Beckers – G. Buchholz – K. Willms, Welding and Joining
Institute of the RWTH Aachen University a členovia výskumnej skupiny Automation in Welding, Aachen, Nemecko (5,5 str., 6 obr., 9 liter.)
Low energy input welding of duplex
stainless steels
Zváranie duplexných nehrdzavejúcich ocelí s nízkym tepelným príkonom
L. Karlsson – H. Arcini, ESAB AB,
Göteborg, Švédsko (7 str., 8 obr.,
3 tab., 12 liter.)
A mathematical model to predict -ferrite content in austenitic stainless steel weld metals
Matematický model na odhad obsahu feritu vo zvarových kovoch
z austenitickej nehrdzavejúcej ocele
V. Bermejo, nezávislý výskumný konzultant, Barcelona, Španielsko (20 str.,
14 obr., 8 tab., 15 výpočt. rovníc, 62 liter.)
Key-hole plasma arc welding of
8 mm thick maraging steel – a comparison with multi-pass GTAW
Plazmové zváranie do kľúčovej dierky 8 mm hrubej martenziticky starnúcej ocele – porovnanie s viacvrstvovým TIG zváraním
R. Gupta – R. Reddy – M. K. Mukherjee, Larsen & Toubro Limited, MahaZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
rashtra, India (7 str., 7 obr., 7 tab., 8 liter.)
Cold cracking susceptibility of austenitic and martensitic weld metals
Náchylnosť zvarových kovov z austenitických a martenzitických ocelí
na praskanie za studena
T. Kasuva, Osaka University, Osaka –
Y. Hashiba – H. Inoue – T. Nose, Nippon Steel Corporation, Chiba – K. Ito –
M. Enoki University Tokyo, Japonsko
(8,5 str., 8 obr., 5 tab., 13 liter.)
Electron beam welding of a TMCP
steel with 700 MPa yield strength
Elektrónové zváranie termomechanicky riadenej spracovanej ocele
s medzou klzu 700 MPa
W. Maurer – W. Ernst – R. Rauch –
S. Kapl, Voestalpine Stahl GmbH,
Linz, Rakúsko – A. PohlT. Krüssel,
Pro-Beam Technologies GmbH, Burg,
Nemecko – R. Vallant – N. Enzinger,
Graz University of Technology, Institute for Materials Science and Welding,
Graz, Rakúsko (10 str., 17 obr., 6 tab.,
22 liter.)
Influence of Ti and B additions on
grain size and weldability of aluminium alloy 6082
Vplyv prímesí Ti a B na veľkosť zŕn
a zvariteľnosť hliníkovej zliatiny
6082
P. Schempp, Federal Institute for Materials Research and Testing, Berlin, Nemecko – C. E. Cross, Los Alamos National Laboratory, USA – C. Schwenk
– M. Rethmeier, Fraunhofer Institute
for Production Systems and Design
Technology, Berlin, Nemecko (10 str.,
8 obr., 5 tab., 35 liter.)
Influences of welding processes
and post-weld ageing treatment on
mechanical and metallurgical properties of AA2219 aluminium alloy joints
Vplyv zváracích metód a stárnutia
po zvarení na mechanické a metalurgické vlastnosti spojov z hliníkovej zliatiny AA2219
S. Malarvizhi – V. Balasubramanian,
Annamalai University, Tamil Nadu, India (15 str., 9 obr., 7 tab., 28 liter.)
Residual stress Calculations and
measurements – review and assessment of the IIW round robin results
Výpočet a meranie zvyškových napätí – prehľad a posúdenie výsledkov IIW skúšky Round Robin
H. Wohlfahrt – T. Nitschke-Pagel –
K. Dilger, University of Braunschweig
– D. Siegele – M. Brand, Fraunhofer-Institut for Mechanics of Materials,
Freiburg – J. Sakkiettibutra, Bremer
Institut für angewandte Strahltechnik
GmbH, Bremen – T. Loose, Ingenieurbüro Tobias Loose GbR, Karlstruhe,
Nemecko (20 str., 37 obr., 3 tab., 20 liter.)
Effect of uit on fatigue strength of
web-gusset welded joints considering service condition of steel structures
Vplyv spracovania rázom ultrazvuku na únavovú pevnosť zvarových
spojov stojiny s výstužou z hľadiska prevádzkových podmienok oceľových konštrukcií
T. Mori, Hosei University, Tokyo – H.
Shimanuki – M. Tanaka, Nippon Steel
Corporation, Japonsko (9 str., 18 obr.,
4 tab., 15 liter.)
87
Obsah časopisu Welding in the World 2012 – 2. časť
Číslo 11-12/2012
Influence of the (Creq + Nieq) Alloy level on the transition between
solidification modes in austenitic
stainless steel weld metal
Vplyv hladiny (Creq + Nieq) zliatiny
na prechod medzi spôsobmi kryštalizácie vo zvarovom kove austenitickej nehrdzavejúcej ocele
M. A. Valiente Bermejo, nezávislý konzultant a výskumný pracovník, Barcelona, Španielsko (12,5 str., 13 obr.,
6 tab., 48 liter.)
Development of a welding monitoring system for in-process quality
control of thick walled pipe
Vývoj systému monitorovania zvárania na kontrolu kvality hrubostennej rúry v priebehu procesu
Y. Fujita – T. Ogawa – S. Asai – S. Yamamoto – T. Ohdake – M. Ochiai,
Toshiba Corporation, Power Systems Company, Yokohama, Japonsko
(11 str., 19 obr., 1 tab., 16 lier.)
Diffusible
hydrogen
content
depending on welding and cooling
parameters
Obsah difúzneho vodíka v závislosti od parametrov zvárania a ochladzovania
T. Kannengiesser – T. Lausch, BAM
Federal Institute for Materials Research and Testing, Berlin, Nemecko
(8 str., 10 obr., 9 liter.)
Metallurgical investigations on
electron beam welded duplex stainless steels
Metalurgický výskum duplexných
nehrdzavejúcich ocelí zváraných
elektrónovým lúčom
S. Krasnorutsky – S. Schmigala –
M. Zinke – A. Heyn, Institute of Materials and Joining Technology, Otto von
Guericke University of Magdeburg, Nemecko – H. Pries, Institute of Joining
and Welding Braunschweig University
of Technology, Nemecko – D. Keil, Institute of Materials and Joining Technology, Otto von Guericke University of
Magdeburg, je pracovníkom Volkswagen AG, Wolfsburg, Nemecko (7 str.,
8 obr., 5 tab., 18 liter.)
Effect of nitrogen and boron on the
development of acicular ferrite in reheated C-Mn-Ti steel weld metals
Vplyv dusíka a bóru na zvyšovanie
obsahu acikulárneho feritu vo zvarových kovoch opätovne ohriatej C-Mn-Ti ocele
M. N. Ilman, Gadjah Mada University,
Indonesia – R. C. Cochrane, University of Leeds, UK – G. M. Evans, Oerlikon Industries GmbH, University of
Leeds, UK, Anglicko (10 str., 10 obr.,
1 tab., 30 liter.)
88
Microstructure and properties of
laser deposited and wrought alloy
K-500 (UNS N05500)
Mikroštruktúra a vlastnosti laserom pokovovanej a tvárnenej zliatiny K-500 (UNS N05500)
P. W. Hochanadel – R. D. Field –
G. K. Lewis, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, USA (8 str.,
8 obr., 3 tab., 15 liter.)
Non-Destructive characterization
of nickel-base hardface deposit on
austenitic stainless steel through
eddy current and magnetic barkhausen techniques
Nedeštruktívna charakteristika tvrdonávaru na báze niklu naneseného na austenitickú nehrdzavejúcu
oceľ použitím skúšky vírivými prúdmi a magnetickou metódou analýzy
Barkhausenovho šumu
G. Chakraborty – A. Viswanath –
Ch. K. Mukhopadhyay – V. Ramasubbu – S. K. Albert – B. P. Ch. Rao – A.
K. Bhaduri – T. Jayakumar, Metallurgy and Materials Group, Indira Gandhi
Centre for Atomic Research, India
(7 str., 10 obr., 3 tab., 22 liter.)
Modeling of hydrogen distribution
in a duplex stainless steel
Modelovanie rozloženia vodíka
v duplexnej nehrdzavejúcej oceli
T. M. – T. Bollinghaus, BAM Federal
Institute for Materials Research and
Testing, Nemecko (13 str., 11 obr.,
2 tab., 34 liter.)
Computational thermodynamics
study of the influence of tungsten in
superduplex stainless weld metal
Skúmanie vplyvu volfrámu vo zvarovom kove zo superduplexnej nehrdzavejúcej ocele použitím výpočtovej termodynamiky
S. Wessman, Swerea KIMAB AB –
L. Karlsson, ESAB AB – R. Pettersson, Outokumpu Stainless AB –
A. Östberg, AB Sandvik Materials
Technology, Švédsko (9 str., 10 obr.,
1 tab., 30 liter.)
Efficient estimation of volumetric
heat source in fusion welding process simulation
Efektívne vyhodnotenie volumetrického tepelného zdroja pri simulácii
tavného zvárania
S. Bag, Mechanical Engineering Department of IIT Guwahati – D. V. Kiran
– A. A. Syed – A. De, Mechanical Engineering Department of IIT Bombay, India (9 str., 8 obr., 2 tab., 35 liter.)
New findings on the efficiency of
gas shielded arc welding
Nové poznatky o efektívnosti oblúkového zvárania v ochrannom plyne
A. Haelsig – M. Kusch – P. Mayer,
Chemnitz University of Technology,
Chair of Welding, Nemecko (7 str.,
3 obr., 6 tab., 7 liter.)
Research on laser-arc hybrid welding of HT780 steel
Skúmanie hybridného laserového
oblúkového zvárania HT780 ocele
T. Suga – Y. Murai – T. Kobashi, Shinko Welding Service Co., Ltd. – T. Ueyama – T. Era – Y. Ueda, Daihen Corporation – M. Sato – N. Hara, Kobe Steel,
Ltd., Japonsko (14 str., 15 obr., 8 tab.,
24 liter.)
Fatigue strength of thin-plated block
joints with typical shipbuilding imperfections
Únavová pevnosť spojov tenkopokovovaných blokov s typickými necelistvosťami v lodnom staviteľstve
L. Eggert, Fr. Lürssen Werft GmbH &
Co. KG, Bremen – W. Fricke – H. Paetzold, Hamburg University of Technology, Nemecko (10 str., 13 obr., 12 liter.)
Comparison between CO2 – and
Nd:YAG-laser beam welding of high-strength CrMnNi steels for the automotive industry
Porovnanie CO2 zvárania a Nd:YAG laserového zvárania vysokopevných CrMnNi ocelí pre automobilový priemysel
V. Quiroz – A. Gumenyuk – M. Rethmeier, BAM Federal Institute for Materials
Research and Testing, Nemecko
Performance of tensile tested resistance spot and laser welded joints
at various angles
Funkčná charakteristika odporových bodových a laserových zvarových spojov použitím skúšky v ťahu
s rôznymi uhlami
N. den Uijl, HAN University of Applied Sciences, Automotive Institute, Arnhem and Delft University of
Technology, Maritime and Materials
Engineering, Delft – F. Azakane –
S. Kilic – V. Docter, Tata Steel R&D,
Holandsko (10 str., 12 obr., 9 tab.,
30 liter.)
On relation between fatigue properties of welded joints, quality criteria
and groups in ISO 5817
Vzťah medzi únavovými vlastnosťami zvarových spojov, kritériami kvality a skupinami v norme ISO 5817
A. Hobbacher, University of Applied
Sciences, Wilhelmshaven – M. Kassner, ALSTOM Transport Deutschland
GmbH, Nemecko (4 str., 3 tab., 14 liter.)
Poznámka:
Časopis možno študovať v technickej knižnici
VÚZ – PI SR v Bratislave.
Kontakt: tel.: +421/(0)/2/492 46 482,
[email protected]
Redakcia
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
PR E D S TAV U JE M E Z VÁR AČS KÉ ČA S OP I S Y
Obsah časopisu Welding and Cutting 2012
W. Böhme – D. Memhard – M. Brand
– D. Siegele, Fraunhofer Institute for
Material Mechanics (IWM) Freiburg,
Nemecko (7 str., 7 obr., 16 liter.)
Characterisation of the mechanical properties in the heat-affected zone of spot-welded joints on
HCT690T
Charakteristika mechanických
vlastností v teplom ovplyvnenej
oblasti bodovo zváraných spojov
na HCT690T
R. Kießling – E. Roos – D. Krätschmer – H-J. Wink, University of
Stuttgart (MPA Stuttgart), Nemecko
(4 str., 6 obr., 6 liter.)
Časopis Welding and Cutting vychádza v spolupráci Nemeckej zváračskej spoločnosti (Deutsche Verband
fϋr Schweissen und verwandte Verfahren, e. v. DVS), anglického zváračského inštitútu The Welding Institute,
Cambridge a francúzskeho zváračského inštitútu Institut de Soudure,
Paríž a v roku 2012 je to 11. ročník. Vychádza v anglickom jazyku šesťkrát
ročne. Okrem hlavných odborných
článkov (Specialist Articles) časopis
publikuje aktuálne informácie z firiem zaoberajúcich sa zváraním, zo
zváračských spoločností a ústavov,
organizácií uvedených vydavateľov
časopisu, z národných zváračských
spoločností v celom svete, správy
o pripravovaných a uskutočnených
zváračských akciách, nových knihách a normách, inzeráty atď. Časť
príspevkov je prevzatá z časopisu
Schweissen und Schneiden. Rozsah jednotlivých čísiel aj s prílohami je cca 80 strán, Kontakt: DVS Media GmbH, P.O.Box 101965, D-40010
Dϋsseldorf, Nemecko, tel.: +49/
(0)211/1591-0, [email protected],
www.dvs-media.info.
Uvádzame zoznam odborných článkov publikovaných v roku 2011, vrátane autorov, ich pracovísk, počtu
strán, obrázkov, tabuliek a literárnych zdrojov:
Číslo 1/2012
Failure behaviour of crash-relevant welded aluminium joints
Správanie sa pri porušovaní zváraných hliníkových spojov
Z VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
Occupational health and safety regulations with regard to welding
and assessment of the exposure to
welding fumes and of their effect
Predpisy ochrany zdravia a bezpečnosti práce s ohľadom na
zváranie a posúdenie vystavenia
účinku dymu zo zvárania
V. E. Spiegel-Ciobanu, German Social Accident Insurance (DGUV), Nemecko (6 str., 2 obr., 6 tab., 11 liter.)
Číslo 2/2012
Application potential of pneumatic peening processes in order to
raise the fatigue strength of welded joints on aluminium
Aplikačný potenciál postupov
pneumatického prekovania na
zvýšenia únavovej pevnosti zváraných spojov na hliníku
V. Wesling – A. Schram – L. Aschermann, Clausthal University of Technology, Clausthal, Nemecko (5 str.,
8 obr., 1 tab., 14 liter.)
Electron-beam facilities based on
plasma-cathode guns
Zariadenia s elektrónovým lúčom
založené na plazmovo-katódových delách
N. Rempe – S. Kornilov, State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR), Tomsk,
Rusko – A. Beniyash – T. Hassel, Leibniz University of Hanover, Nemecko (6 str., 9 obr., 18 liter.)
Cold gas spraying of zinc and zinc
alloy coatings for printing applications
Striekanie povlakov zinku a zinkových zliatin studeným plynom pre
tlačiarenské aplikácie
K. Onizawa, National Institute of Materials Science in Tsukuba, Japonsko – M. Schulze – F. Gärtner – T.
Klassen,Helmut Schidt University
in Hamburg, Nemecko (6 str., 8 obr,
9 liter.)
Číslo 3/2012
Review of current practice for welding of Grade 92 steel
Prehľad súčasnej praxe pre zváranie ocele P92
M. Consonni – G. Mathers, TWI,
Cambridge, Veľká Británia (6 str., 1
obr., 3 tab., 23 liter.)
Suitability of high-alloyed flux-cored wire electrodes for laser-GMA
hybrid welding
Vhodnosť vysokolegovaných drôtových elektród plnených tavivom
pre hybridné zváranie laser – GMA
S. Lorenz – T. Kannengiesser, Federal Institute for Materials Research
and Testing (BAM), Berlin, Nemecko – G. Posch, Fronius International GmbH., Rakúsko (7 str., 10 obr.,
23 liter.)
Material-adaptive joining of high-strength pipeline structural steels, X100 quality, inder field conditions
Materiál – adaptívne spájanie konštrukčných ocelí s vysokou pevnosťou X100 v terénnych podmienkach
U. Reisgen – G. Buchholz – K. Willms,
Aachen University, Aachen, Nemecko (5 str., 7 obr., 1 tab., 9 liter.)
Číslo 4/2012
Influence of welding-induced
cracks on the fatigue strength
of resistance-spot-welded joints
made of high-strength austenitic
steel
Vplyv zváraním indukovaných
prasklín na únavovú pevnosť odporovo bodovo zváraných spojov
vyrobených z vysoko pevnej austenitickej ocele
S. Brauser – M. Rethmeier, Fraunhofer Institute of Production Installations and Design Engineering,
Berlin – Ch. Schwenk, Welding Simulation and Arc Welding at BAM,
Berlin – T. Noack, Volkswagen AG,
Wolfsburg – S. Jüttner, University of
Magdeburg, Nemecko (4 str., 6 obr.,
1 tab., 5 liter.)
89
Obsah časopisu Welding and Cutting 2012
Advanced induction systems for
engergy-efficient ERW-plants
Pokrokové indukčné systémy pre
energeticky efektívne zváranie
elektrickým odporom
D. M. Schibisch – F. Alte, SMS
Elotherm, Remscheid, Nemecko
(2 str., 5 obr.)
„Virtual welding“ – an innovative
welding simulator conquers the
market for initial and continuing
welding training
„Virtuálne zváranie“ – inovatívny
zvárací simulátor dobýva trh pre
začiatočné a pokročilé vyučovanie zvárania
J. Kreindl, Fronius International,
Wels, Rakúsko (2 str., 6 obr.)
Modelling and visualisation of the
GMA processes
Modelovanie a vizualizácie procesov GMA
U. Reisgen, Institute of Welding
Technology and Joining Technology (ISF) at the RWTH Aachen Univeristy, Aachen – M. Schleser, ISF,
Aachen, O. Mokrov – A. Zabirov, Simulation Working Group. ISF, Aachen – U. Füssel – M. Schnick –
M. Hertel – S. Jaeckel, TU Dresden
(8 str., 8 obr., 33 liter.)
Causes and assessment of irregularities of MIG-arc-brazed joints
Príčiny a posúdenie chýb spojov
spájkovaných MIGom
M. Kusch – F. Podlesak, Chemnitz
University of Technology, Chemnitz,
Nemecko (4 str., 7 obr., 4 tab.)
Číslo 5/2012
Approaches for a better understanding of the formation and reduction of welding fumes in GMA
welding under consideration of innovative welding processes
Prístupy pre lepšie chápanie vzniku a redukcie dymov pri zváraní metódou GMA pri inovatívnych
zváracích procesoch
S. Rose, Dresden University of Technology, Dresden, Nemecko (7 str.,
13 tab., 18 obr.)
Laser/GMA hybrid welding of
thick-walled precision pipes
Hybridné zváranie laser/GMA hrubostenných presných rúr
M. O. Gebhardt – A. Gumenyuk –
90
V. Quiroz, Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM),
Berlin – M. Rethmeier, Fraunhofer
Institute of Production Installations
and Design Engineering, Berlin, Nemecko (6 str., 5 obr., 2 tab., 11 liter.)
Overview of modern arc processes and their material transfer in
the case of gas-shielded metal-arc welding
Prehľad moderných oblúkových
procesov a ich prenos kovu v prípade zvárania oblúkom v ochrannej atmosfére plynu
H. Cramer, GSI – Geselschaft für
Schweißtechnik International, Niederlassung SLV Munich – M. Dudziak, Research Institute SLV Munich, Nemecko (6 str., 12 obr., 7 liter.)
Číslo 6/2012
Modern development in education
and training for welding and testing
Moderný vývoj vo vzdelávaní, vyučovaní zvárania a skúšaní
Ch. Ahrens – S. Keitel, GSI – Gesellschaft für Schweißtechnik International, Duisburg, Nemecko (4 str.,
5 obr.)
Reducing water losses in the GCC
countries by applying German
welding standards in HDPE piping
Znižovanie strát vody v krajinách
GCC (Rada pre spoluprácu v Perzskom zálive) použitím nemeckých
noriem zvárania v potrubí HDPE
R. Ashkar, SKZ – German Plastics
Center, Würzburg, Nemecko (2 str.,
5 obr.)
Industrial application of „Speed
Up“ and „Speed Pulse“ welding
and assessment of the true welding characteristics
Priemyselná aplikácia zvárania
„Speed Up“ (urýchlenie) a „Speed
Pulse“ (rýchlostný pulz) a posudzovanie skutočných charakteristík zvárania
C. Sposato, Lorch Schweißtechnik,
Auenwald, Nemecko (1 str., 2 obr.)
Overview of the global thermal
spray market and research trends
in Europe
Prehľad globálneho trhu striekania za tepla a výskumné trendy
v Európe
W. Krömmer, Linde AG, Unterschleißheim, Nemecko (2 str., 8 obr.)
Innovative material concepts for
thermal coatings – Practical application experiences
Inovatívne materiálové koncepty pre tepelné povlaky – praktické
aplikačné skúsenosti
B. Allebrodt – F. Schreiber, Durum
Verschleiss-Schutz, Willich, Nemecko
Poznámka: Časopis možno študovať v technickej knižnici VÚZ – PI SR v Bratislave.
Kontakt: tel.: +421/(0)/2/492 46 827, [email protected]
Redakcia
Z VÁRANI E-SVAŘOVÁNÍ | 3-4 / 2 0 1 3
S PO M Í NA M E
Uznávaný zváračský odborník, bývalý riaditeľ
VÚZ a prezident IIW v r. 1981 – 1984,
Ing. Ján Škriniar, CSc., nás navždy opustil
nej spolupráci, najvýznamnejšia však bola práca v celosvetovej odbornej organizácii v oblasti zvárania a príbuzných technológií, v Medzinárodnom inštitúte zvárania
– IIW, kde zastával viaceré dôležité funkcie. Najvýznamnejšou jeho funkciou v IIW bol post prezidenta IIW v období r. 1981 – 1984, a to ako prvý prezident zo socialistických krajín a jediný z Českej a Slovenskej republiky.
V roku 1969 sa podieľal na založení tradície dnes najvýznamnejšieho medzinárodného veľtrhu zváračskej
techniky v strednej a východnej Európe WELDING
v Brne, kde bol predsedom Výstavnej rady až do roku
1987.
Činnosť Ing. J. Škriniara, CSc., bola bohatá a pestrá. Popri svojej výskumnej a riadiacej činnosti sa venoval aj
výchove zváračských odborníkov na Strojníckej fakulte
SVŠT v Bratislave a na MtF STU v Trnave, bol tiež členom komisie pre obhajoby kandidátskych dizertačných
prác v odbore strojárska technológia na STU v Bratislave a TU v Košiciach. Svoje odborné vedomosti a poznatky publikoval v odborných časopisoch a spracoval aj
knižné publikácie.
Celá slovenská a česká zváračská komunita stráca odchodom Ing. J. Škriniara veľkého odborníka a súčasne
človeka s veľkým srdcom.
Česť jeho pamiatke!
Vedenie VÚZ – PI SR a redakcia
Vysoko uznávaný a vo svetovej i slovenskej zváračskej
verejnosti dobre známy, riadiaci a pedagogický pracovník Ing. Ján Škriniar, CSc., nás vo veku 89 rokov 24. 4.
2013 navždy opustil.
Ing. J. Škriniar sa narodil 15. decembra 1923 v Budči,
okres Zvolen. Po absolvovaní Strojníckej fakulty Slovenskej vysokej školy technickej v Bratislave sa nakrátko zamestnal v Pohronských strojárňach Vyhne, potom
v Strojárňach Piesok, odkiaľ bol vyslaný na postgraduálne štúdium Inžiniersky zváračský náukobeh na SVŠT,
kde v roku 1952 získal diplom zváračského inžiniera. Na
vyžiadanie profesora J. Čabelku prišiel ešte v tom istom
roku do Výskumného ústavu zváračského na pozíciu výskumného pracovníka a zástupcu vedúceho oddelenia
ručného oblúkového zvárania. V rokoch 1963 – 1965 bol
vedúcim odboru Technológia s oddeleniami plameňového zvárania a rezania kyslíkom, ručného oblúkového
zvárania, automatického zvárania, odporového zvárania, zvárania farebných a neželezných kovov a zvárania
plastov. V rokoch 1965 – 1968 bol námestníkom riaditeľa
VÚZ pre výskum a v rokoch 1968 – 1987 bol riaditeľom
ústavu. V ústave pracoval až do roku 1990, kedy odišiel
do dôchodku.
Ing. J. Škriniar venoval veľkú pozornosť aj medzinárodZ VÁ R A N I E - SVA Ř OVÁN Í | 3 -4 /2 0 1 3
91
VÚZ VZ-6
Zariadenie na vibračné spracovanie
Vibračné zariadenie VÚZ VZ-6
predstavuje novú generačnú
radu zariadenia na vibračné
spracovanie súčiastok,
v počítačom riadenom režime.
Je určené na znižovanie zvyškových napätí zvarencov,
výkovkov a odliatkov. Vibračné spracovanie je alternatívna technológia žíhania na zníženie zvyškových napätí
tam, kde je požadovaná rozmerová stabilita súčiastok.
Podstata vibračného spracovania spočíva v tom, že pri
rozkmitaní súčiastky dochádza pri určitej frekvencii kmitania k jej rezonancii s výrazne zvýšenými amplitúdami
kmitania. V miestach koncentrácie napätí nastáva plastické pretvorenie s následným prerozdelením a celkovým
z enšením elastických zvyškových napätí: „BAUSCHINzm
GE
ERO
ROV
OV EF
E EKT“.
Počítačové riadenie vibračného procesu zabezpečuje
možnosť vibrovania na viacerých rezonančných frekvenciách, riadiaci program sa vyznačuje prívlastkom Userr
Friendly,
y s možnosťou využívania automatického výpočtu
čt
časov vibrovania pre optimalizáciu vibračného spraco
ra vania, ako aj kalkulácie odstredivých síl, v zmysle platnej
la
STN 05 0211 kapitola 5.4 Vibračné spracovanie.
Vibračné zariadenie sa skladá z nasledovných častí:
skrinka riadenia
riadiaci počítač
snimač vibrácií
príslušenstvo
– slúži na napájanie príložného vibrátora,
priložný vibrátor, generuje vibrácie určitej frekvencie v danej konštrukcii,
– zabezpečuje automatizáciu procesu vibračného spracovania,
– určený na snímanie amplitúdy vibrácii,
– napájacie a prepojovacie káble, pripevňovacie svorky, upínacia resp. priváracia doska,
montážne kľúče, prepravný box, predlžovací kábel 250V/16A 10m.
Technické parametre zariadenia:
Skrinka riadenia
Napájanie: 1 PEN 50Hz, 230V
Prík
Pr
íkon
on:: 1,7
7 kV
kVA
A
Ochrana: samočinné odpojenie napätia
Krytie: IP 42
Prostredie: obyčajne, základné
Príložný vibrátor „Wacker“
Napájanie: PEN 3 x 250V, 50 Hz
Príkon: 1,6 kVA
Otáčky: 9000 / min
Krytie: IP 65
Odstredivá sila: 2,2 – 17,59 kN
Hmotnosť: 27 kg
Snímač vibrácií
Rozsah merania: 50 g
Frekvenč. rozsah: 0,7 Hz - 6 kHz
Nelinearita: 1%
Citlivosť: 100 mV/g
Krytie: IP 67
Mont. moment: 3 – 6 Nm
Hmotnosť: 150 g
Kábel: 10 m, izolácia PTFE
Energetická náročnosť vibrač
bračného spracovania je výrazne
nižšia v porovnaní s tepelným spraco
acovaním po zváraní.
Časy vibračného spracovania jednotlivých
vých súčiastok sú tak
isto výrazne nižšie než u tepelného spracovania
nia pohybujú
p
sa
rádovo v minútach.
Vibračné spracovanie je jedinečnou metódou zníženia zvyšyškových pnutí pre materiály u ktorých nie je možné z rôznych
h
dôvodov použiť tepelné spracovanie (nap. Armox, Weldox,
x
Hardox, Domex...)
Uvedené zariadenie je určené pre zvarence hmotnosti od nie
ekoľko desiatok kilogramov do niekoľko desiatok ton.
Zariadenie umožňuje automatické vygenerovanie protokolu
s grafickým porovnaním rezonančných charakteristík pred
a po vibračnom spracovaní. V protokole sú okrem rezonančných frekvencií a príslušných časov vibrovania zaznamenané aj priemerné amplitúdy a prúd motora v priebehu procesu vibrovania.
Pre podrobnejšie informácie prosím kontaktovať:
Úsek technológie zvárania a príbuzných
procesov
Kontaktná osoba:
Ing. Peter Blažíček
Mob.: +421/(0)917 860 032
e-mail: [email protected]
PRÍDAVNÉ
MATERIÁLY
Výroba vo VÚZ – PI SR
Obalené elektródy
'U{W\DW\ÿLQN\
Kovové prášky
3OQHQpGU{W\DW\ÿLQN\
7DYLYiQD]YiUDQLHDQDYiUDQLH
7DYLYiQDVSiMNRYDQLH
Spájky
Kontakt:
,QJ'XãDQâHIþtN
9êVNXPQê~VWDY]YiUDþVNê±3ULHP\VHOQêLQãWLW~W65
5DþLDQVND%UDWLVODYD
HPDLO VHIFLNG#YX] VN
HPDLOVHIFLNG#YX]VN
0RE
7HO
)D[
Download

Zvaranie_03-04_2013 LowRes.indd