Technológia II. – Zváranie / Tvárnenie
Zváranie
1.
Rozdelenie základných procesov a spôsobov zvárania ..................................................................... 3
2.
Nakreslite a vysvetlite jednotlivé oblasti zvarového spoja ............................................................... 5
3.
Základné polohy pri zváraní, druhy a tvary zvarových spojov, resp. zvarov, definujte var .............. 6
4.
Zváranie plameňom - plyny na zváranie, druhy plameňov, rovnice spaľovania, teploty ................. 7
5.
Zváranie plameňom - zváracie fľaše, hadice, redukčné ventily, horáky, prídavné materiály ........... 9
6.
Zváranie plameňom - dopredu a dozadu, technológia zvárania plameňom .................................. 11
7.
Rezanie kovov kyslíkom - podmienky rezania, horáky.................................................................... 13
8.
Spájkovanie, podmienky spájkovania, technológia spájkovania, druhy spájok, kapilarita spájok . 14
9. Ručné oblúkové zváranie - vznik elektrického oblúka, charakteristika oblúka, statická a dynamická
charakteristika zváracích zdrojov ............................................................................................................ 15
10. Ručné oblúkové zváranie - technológia zvárania, prídavné materiály, účel a druhy obalu elektród,
zváracie stroje ......................................................................................................................................... 17
11. Zváranie pod roztavenou troskou ................................................................................................... 18
12. Zváranie pod tavivom ..................................................................................................................... 19
13. Zváranie v ochrannej atmosfére C02 .............................................................................................. 20
14. Zváranie v ochrannej atmosfére Ar - neodtavujúcou sa elektródou .............................................. 21
15. Zváranie v ochrannej atmosfére Ar - odtavujúcou sa elektródou .................................................. 22
16. Odporové bodové zváranie ............................................................................................................. 23
17. Odporové švové zváranie................................................................................................................ 24
18. Odporové výstupkové zváranie....................................................................................................... 25
19. Odporové stykové zváranie............................................................................................................. 26
20. Zvariteľnosť materiálov pri zváraní - jednotlivými metódami ........................................................ 27
21. Špeciálne spôsoby zvárania ............................................................................................................ 28
22. Rozdelenie prídavných materiálov pri jednotlivých metódach zvárania ........................................ 29
1
Tvárnenie
1. Základné charakteristiky technologických procesov tvárnenia, rozdelenie tvárnenia kovov z
pohl'adu teploty a plošného alebo objemového tvárnenia.................................................................... 30
2.
Vysvetlite trhací diagram /skúška ťahom/ ...................................................................................... 31
3.
Spevnenie kovov, spevňovací diagram, odpevnenie kovov /žíhanie/. ........................................... 32
4.
Vysvetlite podstatu tvárnenia kovov teóriou dislokácii. ................................................................. 33
5.
Zákon zachovania objemu pri tvárnení, zákony tvárnenia. ............................................................ 34
6.
Kovacie teploty a ohrev materiálov pri tvárnení za tepla. .............................................................. 35
7.
Kovanie a technológie kovania, kovanie vol'né a zápustkové, lisy, buchary. ................................. 36
8.
Princíp valcovania a spôsoby valcovania, hutnícke tvárnenie. ....................................................... 37
9.
Stláčanie / ubíjanie za studena. ...................................................................................................... 38
10. Delenie materiálu strihaním. .......................................................................................................... 39
11. Ťahanie plechov, ťahanie so stenčením steny. ............................................................................... 40
12. Ťahanie drôtov a viacnásobný drôtoťah /koeficient predÍženia/. .................................................. 42
13. Proces dopredného, spätného a kombinovaného pretláčania. ...................................................... 43
14. Ohýbanie do tvaru D, V čo je odpruženie ....................................................................................... 44
15. Vysvetlite kovotlačenie, rovnanie a zakružovanie. ......................................................................... 45
16. Vysvetlite princípy kalibrovania a razenia....................................................................................... 46
17. Tvárnenie plastov. ........................................................................................................................... 47
18. Špeciálne spôsoby tvárnenia........................................................................................................... 48
2
1.
Rozdelenie základných procesov a spôsobov zvárania
Tavné zváranie
Vykonávané lokálnym natavením zváraných častí bez použitia tlaku.
1. Zlievarenské zváranie
2. Aluminotermické zváranie
3 FeO + 2 Al  Al2O3 + 3 Fe
Kováčske zváranie (tlakové)
3. Zváranie plameňom
4. Elektrické oblúkové zváranie
 ručné oblúkové zváranie
 zváranie v ochranných atmosférach
- aktívne CO2
- inertné Ar
 zváranie pod tavidlom
5. Elektrotroskové zváranie
Tavné zváranie, ale nie je oblúkové
Proces zvárania sa štartuje pomocou elektrického oblúka od tepla oblúka sa roztaví granulád
trosky (taviva). Zaleje zvárací proces (oblúk) a drôt sa podáva do roztavenej trosky a prechodom
elektrického prúdu cez trosku k základnému materiálu vzniká joulove teplo, pretože roztavená
troska je iónový roztok a má elektrický odpor.
6. Zváranie elektrónovým lúčom
Používa sa na zváranie s vysokou teplotou tavenia, ale s malým prierezom
7. Laserové zváranie
Používa sa na ohrev sa používa energia laserového (svetelného) lúča
Zváranie s použitím tlaku
1. Elektrické odporové zváranie
Zváranie s použitím tlaku pri ktorom sa využíva joulovo teplo vznikajúce pri prechode
elektrického prúdu cez zvárané časti.
Delí sa na:
 bodové
 švové
 výstupkové – zváranie v lise
 stykové - na tupo stlačením
- odtavovaním
2. Zváranie trením
Postup:
 pritlačenie
 preklzovanie
3



teplo vznikajúce v dôsledku trenia
zváranie
obidve časti sa točia bez preklzovania
3. Tlakové zváranie
Plastickou deformáciou
4. Kováčske
Kovaním, zohriatím na 1200°C
5. Ultrazvukové zváranie
Tlakové zváranie pri nižších teplotách ako je teplota tavenia základného materiálu (plastická
deformácia).
Pôsobením ultrazvukového kmitania od 18 000 Hz
6. Difúzne zváranie
Je tlakové zváranie uskutočňované pri vzájomnej difúzii atómov v tenkých povrchových vrstvách
vstykových častí pri relatívne dlhom pôsobení zvýšenej teploty a plastickej deformácie.
7. Zváranie za studena
Tlakové zváranie pri veľkej plastickej deformácií bez ohrevu zváraných častí vonkajšími zdrojmi
tepla.
8. Magneto-impulzné zváranie
S použitím tlaku pri ktorom vzniká spojenie v dôsledku nárazu spájaných častí vplyvom
impulzného magnetického poľa.
9. Zváranie výbuchom
Použitím tlaku, spojenie výsledkom nárazu vyvolaného výbuchom
Použitím vysokej energie, vzniká vysoká teplota 2000-5000°C
Je vhodné na zváranie:


ťažko zvariteľných materiálov
obtiažne zvariteľných materiálov
Dá sa zvárať kovový materiál s nekovovým. Najčastejšie sa používa pri plátovaní dvoch rôznych
plechov z rôznych materiálov.
4
2.
Nakreslite a vysvetlite jednotlivé oblasti zvarového spoja
1.
2.
3.
4.
5.
základný materiál
okraj zvaru
zvarový kov spoja
koreň zvaru
tepelne ovplyvnená zóna (prechodová oblasť)
1.
2.
3.
4.
základný materiál – je materiál, ktorý sa zvára, alebo sa naň navára
okraj zvaru
zvarový kov – je kov odtavený z prídavného materiálu
zvarová plocha – časť povrchu základného materiálu určená pre
zvarový spoj
5. koreň zvaru – časť zvarovaného spoja v mieste rubu prvej
zvarovanej vrstvy
6. uhol skosenia – ostrý uhol medzi plochou skosenia hrany a plochou
čela
7. uhol rozovretia – uhol medzi skosenými hranami zváraných častí
8. styčná medzera – medzera medzi zváranými časťami pred zváraním
9. skosená zvarová plocha
10. koreňová medzera
11. výška otupenia
5
3.
Základné polohy pri zváraní, druhy a tvary zvarových spojov, resp.
zvarov, definujte var (prevar)
Polohy zvárania
PA - poloha vodorovná zhora
PB - poloha vodorovno-zvislá
PC - poloha vodorovná na zvislej ploche
PD - poloha vodorovná nad hlavou
PE - poloha nad hlavou
Podľa vzájomného situovania zváraných materiálov a zvaru vo zvarovom spoji poznáme
4 základné typy zvarových spojov:
• tupý spoj - zvarový spoj dvoch prvkov navzájom spojených celými povrchmi
• rohový spoj - zvarový spoj dvoch prvkov umiestnených pod uhlom a zváraných v mieste spojenia ich
okrajov
• preplátovaný spoj - zvarový spoj, v ktorom sú zvárané prvky umiestnené súbežne a navzájom sa
čiastočne prekrývajú (obr. 2.2. 3.1 b)
• spoj T - zvarový spoj, v ktorom sa celo jedného prvku dotýka pod uhlom a pri vára sa k bočnému
povrchu druhého prvku (obr. 2.2. 3.1c)
K vyhotoveniu príslušného zvarového spoja, (napr. tupého, preplátovaného a pod.), je možné použiť
niekoľko typov zvarov. ktoré je možné ďalej bližšie charakterizovať podľa ich tvaru:
Obr. 2.2. 3.1 Druhy zvarových spojov a - rohový spoj. b-preplátovaný spoj, c- Spoj T
 tupý zvar - zvar tupého spoja
• kútový zvar - zvar rohového, preplánovaného alebo spoja T (prierez zvaru je približne trojuholník)
• bodový zvar - zvar, v ktorom sa zvárané prvky spájajú v jednotlivých šošovkách, (najčastejšie
vyhotovovaný na preplánovaných zvarových spojoch)
• lemový zvar - zvar vzniknutý v dôsledku roztavenia lemových okrajov zváraných plechov (obr. 2.2. 3.4),
• dierový zvar - zvar vyplňujúci otvor pripravený v jednom zo zváraných dielcov (obr.2.2. 3.5).
Zvar – časť zvarového spoja, vytvárajúca sa v dôsledku kryštalizácie roztaveného kovu alebo plastickou
deformáciou pri tlakovom zváraní alebo kombináciou kryštalizácie a deformácie
6
4. Zváranie plameňom - plyny na zváranie, druhy plameňov, rovnice
spaľovania, teploty
Technické plyny


horľavé – acetylén, vodík, svietiplyn, benzén, MAPP
podporujúce horenie – kyslík
Propán – bután O2 : (C3H8 + C4H10) = 2,5 : 1 t.j. 80% : 20 %, teplota plameňa 2000 °C
Zváranie kyslíko – acetylénovým plameňom
Dáva najvyššiu teplotu plameňa s pomedzi používaných plynov pri pomere kyslíka k acetylénu O2 : C2H2 =
1 : 5 a to je 3110 °C. Neovplyvňuje nepriaznivo roztavený zvarový kov a chráni ho pred oxidáciou.
Spaľovanie kyslíka a acetylénu:
C2H2 + O2  2 CO + H2 + 21 143 kJ.m-3 - je zváracia výhrevnosť (ostatné plyny majú nižšiu zváraciu
výhrevnosť).
Druhy plameňov
1. Neutrálny plameň O2 : C2H2 = 1,0 1,2 : 1,0
 Neutrálny plameň používa sa najčastejšie na zváranie ocelí.
2. Nauhličujúci plameň (redukčný, karburačný)
 Nauhličujúci plameň - žltá oblasť sa rozšíri na úkor žltej až modrej . Zvárací kužeľ je pokrytý
bledým závojom, ktorého dĺžka závisí od nadbytku acetylénu. Nadbytočný acetylén sa v plameni
rozkladá a uhlík prechádza do zvaru. Pokiaľ sa jedná o zliatiny železa – nauhličený zvar je tvrdý,
krehký a pórovitý. Zvárajú sa zliatiny a neželezné kovy náchylné na oxidáciu zliatiny horčíka,
hliníka aj medi.
7
3. Oxidačný plameň (okysličujúci) O2 : C2H2 = 1,2 1,5 : 1,0

Oxidačný plameň je kratší, nemá špic. Nadbytočný kyslík sa dostáva do zvarového kúpeľa
a oxiduje ho.
-
redukčné pásmo – žlté
oxidačné pásmo – modré
Podľa výtokovej rýchlosti:
1. mäkký 70 – 100 m/s
 je náchylný na spätné šľahnutie
 používa sa na zváranie ľahkých kovov s nízkym bodom tavenia.
 výstupná rýchlosť plynov je nižšia ako je rýchlosť horenia plynov
2. stredný 100 – 120 m/s
 je stabilný proti spätnému šľahnutiu
 je najviac používaný
3. ostrý nad 120 m/s
 spätné šľahnutie nenastane
 skôr sa odtrhne plameň od výstupovej zmesi plynov, ktorá sa už nezapáli
 výstupová rýchlosť plynov je väčšia ako horenia
 má využitie pri vyššom výkone zvárania, ale môže nastať odtrhnutie plameňa
8
5.
Zváranie plameňom - zváracie fľaše, hadice, redukčné ventily, horáky,
prídavné materiály
Fľaše na stlačené plyny
Kyslík – objem 20 litrové, 40 litrové, 50 litrové.
Fľašový ventil pre kyslík je z - lisovanej mosadze.
Kyslíkový redukčný ventil sa na ne priskrutkuje posuvnou maticou.
Plniaci tlak
(fľaša)
O2
20-30MPa
C2H2
1,5-2,0MPa
Pracovný tlak
(horák)
0,3-0,5MPa
0,12-0,15MPa
38 % priestoru vo fľaši tvorí acetón
6 – 10 % plynový vankúš a bezpečnostný priestor
Acetylén – fľašový ventil pre acetylén je oceľový.
Acetylénový redukčný ventil sa pripevňuje pomocou skrutky
a strmeňa.
Plynové hadice
-
pre kyslík O2 vnútorný priemer 6 mm, farba modrá
pre acetylén vnútorný priemer 8 mm, farba červená
nemajú byť kratšie ako 5 m.
Redukčný ventil
Pri zvýšenom prietoku plynu otvorom sedla škrtiacej kuželky
membrána tlačí dole a uzatvára kuželku. Ak sa zníži odber plynu vzrastie tlak v nízkotlakovej komore,
membrána klesá dolu, stláča pružinu a kuželka privrie otvor (škrtiaci ventil).
Ak sa zvýši odber plynu klesne tlak v nízkotlakovej komore, membrána sa prehne tak, že sa otvorí
škrtiaca kuželka.
9
Bezpečnostné predlohy a poistky
Slúžia ako bezpečnostné uzávery proti spätnému šľahnutiu plameňa a proti prídeniu kyslíka z horáka do
potrubia s horľavým plynom, alebo do acetylénového vyvíjača.
Zváracie horáky
Zvárací horák slúži na vytváranie zváracieho plameňa a z hľadiska konštrukcie sa delia na:
1. injektorové (nízkotlakové)
3 – zváracia hubica (špička)
2. zmiešavacie (vysokotlakové)
2 – zmiešavacia komora
1 – injektor
Prídavné materiály
Na zváranie a na naváranie sa najčastejšie dodávajú – tyčky v metrových dĺžkach a dodávané prierezy sú
1.6 , 2.0 , 2.5 , 3.15 , 4.0 , 5.0 , 6.3 , 8.0.
10
6.
Zváranie plameňom - dopredu a dozadu, technológia zvárania plameňom
Technológia zvárania
Plameňom sa zvárajú materiály s rôznou hrúbkou steny, zvyčajne od 0,6 do 6 mm.
Materiály, pri ktorých hrúbka steny nepresahuje 1mm sa zvárajú bez prídavného materiálu.
Väčšie hrúbky stien sa zvárajú plameňom s použitím prídavného materiálu, ktorý je vo forme drôtu
alebo rúrky pri spájkovaní (rúrka obsahuje tavivo, ktoré rozpúšťa oxidy vznikajúce pri ohreve a umožňuje
dokonalé zabiehanie spájky). Podľa vzájomnej polohy horákového nadstavca a prídavného drôtu
vzhľadom na smer postupu zvárania rozlišujú sa dva spôsoby zvárania:
Zváranie doľava – dopredu
1. Pred zváraním treba starostlivo prichytiť zvarové plochy
stehmi.
2. Pri zváraní doľava sa predhrievajú plameňom zvarové
plochy, vytvorený zvar chladne rýchlejšie, čo vyvoláva
vyššie lokalizované napätia vo zvare.
3. Na vysoko ohriatu časť zvaru za horákom má prístup
atmosférický vzduch a pri väčšom oddialení horáka od
kúpeľa aj oxidačná oblasť plameňa.
4. Koniec taveného zváracieho drôtu pod špičkou
zváracieho plameňa sťažuje optickú kontrolu prevarenia
koreňa, čím vzniká nebezpečenstvo
neprevarenia
koreňa.
5. Do hrúbky 4 mm je zváranie doľava po stránke
hospodárnosti a výkonu výhodnejšie.
6. Vzhľadom na možnosť výskytu oxidických vmeskov vo
zvarovom kove a na neprevarenie koreňa sa zváranie
doľava pre väčšie hrúbky nedoporučuje.
11
Zváranie doprava – dozadu
1. Plameň ohrieva hotový zvar, spomaľuje jeho chladnutie, čím
sa znižuje pnutie vo zváranom spoji. Pomalé ochladzovanie
priaznivo vplýva na mechanické vlastnosti a štruktúrny stav.
2. Tavný kúpeľ spolu s vysoko ohriatym pásmom je chránený
redukčnou časťou plameňa proti oxidačným účinkom
atmosféry.
3. Zvárač môže kontrolovať pretavenie koreňa zvaru.
4. Pri hrúbkach do 4 mm sa zvárajú doprava vysoko legované
ocele, kde je rozhodujúca akosť zvareného spoja.
12
7.
Rezanie kovov kyslíkom - podmienky rezania, horáky
Rezacia hubica (špička)
Podmienky rezania kovov kyslíkom
1. Zápalná teplota rezania kovu musí byť  ako teplota tavenia kovu.
 zápalná teplota čistého železa 1050 °C
 zápalná teplota bežných konštrukčných ocelí 1300 – 1350 °C
Pri rezaní kyslíkom vzniká spaľovanie železa exotermická reakcia.
Pri rezaní kyslíkom sa oceľ mení na rôzne oxidy, ktoré pôsobením prúdu
kyslíka a vlastnou hmotnosťou vytekajú vo forme tekutej trosky
Tspaľovania v prúde O2  Ttavenia kovu
2. Vznikajúce oxidy musia mať teplotu tavenia nižšiu ako je teplota tavenia rezaného materiálu.
Ttavenia oxidov  Ttavenia kovu
3. Musí prebiehať exotermická reakcia a odvod vznikajúceho reakčného tepla musí byť nízky.
4. Vznikajúce oxidy musia byť dostatočne tekuté, aby sa dali tlakom kyslíka z rezu odstrániť.
Možnosti zvýšenia efektov rezania kovov kyslíkom doplnené rezacím práškom
Účinky:
1. Tepelne-mechanické - do rezu sa privádza železný prášok v prúde kyslíka, ktoré uvoľňuje
spaľovaním, zvyšuje teplotu v oblasti reakcie, na viac nezreagované častice prášku pomáhajú
kinetickou energiou odstraňovať oxidy z reznej medzery.
2. Chemický spôsob – prášok troskotvorne pôsobí na ťažko taviteľné oxidy a prevádza ich na ľahko
taviteľné.
3. Chemicko-mechanický spôsob – prášok pôsobí troskotvorne a súčasne aj mechanicky.
13
8.
Spájkovanie, podmienky spájkovania, technológia spájkovania, druhy
spájok, kapilarita spájok
Spájkovanie je difúzny spôsob spojenia kovov, pretože teplota tavenia spájky je nižšia ako teplota
tavenia spájkovaného kovu. Plochy sa nenatavia, len sa zohrejú na pracovnú teplotu spájky.
Základné vlastnosti spájok
1. majú nižší bod tavenia ako základný materiál,
2. materiál spájky musí byť vzájomne rozpustný v kvapalnom aj tuhom stave so základným
materiálom,
3. pri spájkovaní môžu vznikať prechodové vrstvy tuhých roztokov spájky a základného kovu
4. spájka musí mať dobrú
- zmáčavosť
- roztekavosť
- vzlínavosť
- kapilárne vlastnosti
- nízky elektrický potenciál vzhľadom na základný
materiál.
Spájka - zmáčavosť
(0° - 90°) zmáčavé
(90° - 180°) nezmáčavé
90° je hraničná hodnota
Druhy spájok:
– mäkké spájky (s teplotou tavenia do 450 °C) – na báze Sn, Pb
– tvrdé spájky (s teplotou tavenia nad 450 °C) – na báze Al, Cu, Ag
Technológia spájkovania:
-
spájkovačkou
plameňom
v peci s ochranou atmosférou
indukčné vysokofrekvenčné
ponorné
elektrickým odporom
vo vákuu
reakčné
vtieracie
ultrazvukom
Kapilarita je schopnosť tekutej spájky vyplniť pri určitej teplote úzku medzeru spoja (<0,5 mm)
pôsobením kapilárnych síl. Kapilarita spájky sa využíva pri spájkovaní všade tam, kde by bol problém
naniesť spájku na základné materiály (malé rozmery, úzka medzera a pod.). Spájka sa nanesie na
začiatok spoja a vplyvom kapilárnych síl pri danej teplote vyplní celú medzeru
14
9.
Ručné oblúkové zváranie - vznik elektrického oblúka, charakteristika
oblúka, statická a dynamická charakteristika zváracích zdrojov
Elektrický oblúk je výboj vzniknutý medzi elektródami pri pomerne veľkej intenzite prúdu, čo je dané
malým katódovým úbytkom napätia.
Hlavným zdrojom tepla katódy sú ióny, ktoré na ňu dopadajú z vlastného oblúka a anódy.
Tieto sa na povrchu katódy neutralizujú a odovzdávajú jej svoju ionizačnú energiu.
Elektróny vystupujúce zo zápornej elektrickej katódy, smerujú k anóde +
Elektróny v stĺpci oblúka narážajú na atómy a molekuly plynu, vyrážajú z nich ďalšie elektróny, alebo sa k
nim pridávajú a tak vytvárajú z pôvodných kladné a záporné ióny.
ROZ – ručné oblúkové zváranie
Elektrický oblúk sa zapáli pri vytvorení katódovej škvrny, ktorá pri teplota 800 – 900 °C emituje so svojho
povrchu elektróny, ktoré v stĺpci oblúka spôsobujú ionizáciu prostredia medzi elektródami. Výsledkom je
dopad elektrónov a aniónov na anódu a katiónov na katódu.
Zdroje zváracieho prúdu
1. charakteristika elektrického oblúka
2. charakteristika zváracieho zdroja
Kolísanie
Pri strmej charakteristike, pri veľkých zmenách napätia (napätie úmerné dĺžke oblúka) sú malé zmeny
prúdu.
Pri plochej charakteristike, pri malých zmenách napätia (dĺžke oblúka) sú veľké zmeny prúdu.
Dynamické charakteristiky zváracieho zdroja
Strmá dynamická charakteristika umožňuje dobré zapaľovanie elektrického oblúka. Elektróda vzhľadom
na malé dynamické skratové prúdy nelepí, oblúk je pružný a horí aj pri väčšom oddialení elektródy.
Umožňuje aj zváranie v polohách.
Pri plochej dynamickej charakteristike nastáva obtiažne zapálenie oblúka, pretože sa zapáli len pri
malom oddialení elektródy. Elektróda vzhľadom na veľké dynamické skratové prvky lepí a oblúk je
nepružný v dôsledku kolísania prúdov, proces zvárania je tvrdý s veľkým rozstrekom kovu.
15
Statická charakteristika zváracieho zdroja
Je závislosť medzi napätím a prúdom meraným na výstupných svorkách zváracieho zdroja v ustálenom
stave.
Aby sa zabezpečilo čo najmenšie kolísanie zváracieho prúdu pri ručnom zváraní, je potrebný zvárací zdroj
s čo najstrmšou charakteristikou. Vyšrafované je pole skutočných napätí na oblúku pri zváraní.
ROZ – princíp – ide o tavné zváranie, pri ktorom sa na zváranie využíva teplo elektrického oblúka.
16
10. Ručné oblúkové zváranie - technológia zvárania, prídavné materiály, účel
a druhy obalu elektród, zváracie stroje
Elektródy
Prídavný materiál – obalené elektródy. Volia sa podľa toho na aký účel bude zvarový kov slúžiť
(spojovacie zvary, návary a pod.)
Účel a druhy obalu elektród



elektrický – do obalu sa dávajú ionizačné látky, ktoré uľahčujú
zapaľovanie elektrického oblúka a stabilizujú jeho horenie.
fyzikálny – ochrana roztaveného kovu pred prístupom kyslíka a vodíka
z okolitej atmosféry, ochrana chladnúcej húsenice pred oxidáciou,
spomaľovanie ochladzovania zvarového kovu, uľahčenie zvárania
v polohách.
metalurgický – rafinácia roztaveného kovu, dolegovávanie, odlegovávanie
zvarového kovu a podobne.
Podľa obalovej látky sa elektródy delia s obalom:



kyslým, rutilovým, bázickým
bázicko-rutilovým, kyslo-rutilovým, celulózovým
oxidačným, grafitizačným, špeciálnym
Obal
a) Stabilizačný
- jednosmerný
- dá sa zvárať vo všetkých polohách
- stabilizuje obal oblúka
b) Rutilový
- AC/DC
- TiO2 – titaničitý
- Zvárať v polohách kov strednej akosti
c) Kyslý
- Jednosmerné (mínus pól)
- Nedá sa zvárať v polohách
- Riedko tečúci kov
- Pekná kresba húsenice
- Ľahko odstrániteľná troska
d) Bázický
- Jednosmerný (plus pól)
- Zváranie v polohách
- Najlepšie pevnosti
- Komplexný metalurgický proces
Zváracie stroje – skladajú sa z týchto častí:
-
zváracia hlava
pojazdný mechanizmus
priečny support
otočný stojan
ovládacia skriňa
-
zásobník drôtu
zásobník taviva
zdroj zváracieho prúdu
17
11. Zváranie pod roztavenou troskou - princíp, schéma, parametre
Teplo potrebné na tavenie materiálov sa vytvára pri prechode elektrického prúdu cez roztavenú trosku.
Ide pomerne o zložitý spôsob s čím súvisí i pomerne veľké množstvo zváracích parametrov.
Najdôležitejšie zváracie parametre – rýchlosť podávania elektródy do troskového kúpeľa
-
intenzita zváracieho prúdu
suché vyloženie elektródy
prierez elektródy
počet elektród
medzera medzi zvarovými plochami.
Troska
-
čistí
doleguváva
Parametre
I = 50-100 A/m2, pri elektróde 18-24 kg vytaveného kovu za hodinu, elektróda ma podobné zloženie ako
materiál, používajú sa tie isté typy drôtov ako pri zváraní pod tavivom. Pri štartovaní, na spodku procesu
máme 1 pól a ten musí byť zasypaný tavivom a kovovým práškom. Pól je záporný. Elektróda je na plus
póle. Medzi elektródou a kovovým práškom sa skratom zapáli elektrický oblúk.
Elektrický oblúk roztavuje:
- elektródu
- kovový prášok
- základný materiál
- tavivo
Po vytvorení kovového kúpeľa sa od neho roztaví potrebný stĺpec
trosky, ktorý zaleje odtavujúcu elektródu. Proces prebieha ako
odporový pretože teplo vzniká prechodom prúdu cez roztavenú
trosku.
modré - príložky, žltá – roztavená tavenina, červená – zvarový kov, hnedé – roztavená troska
18
12. Zváranie pod tavivom - princíp, schéma, parametre
Elektrický oblúk horí zakrytý pod vrstvou taviva bez prístupu atmosféry a vzhľadom na okamžité
množstvo roztaveného kovu je k dispozícií veľké množstvo taviva, ktoré má vysoký metalurgický účinok,
aj vďaka tomu, že sa v tejto metóde uplatňuje „iónová teória trosiek“.
Oblúk horí pod vrstvou taviva a postupným tuhnutím roztaveného kovového kúpeľa sa spájajú zvárané
materiály.
Výhody oproti ručnému zváraniu:






vysoká produktivita zvárania
prevarenie základného materiálu do veľkej hĺbky
možnosť zvýšenia prúdovej hustoty pri tenkých
prídavných materiáloch
zníženie vnútorných napätí a zmenšenie deformácií
zvýšená kvalita zvaru
malé tepelné straty
Nevýhody:



väčšie nároky na prípravu materiálov pred zváraním
a čistotu prídavného materiálu
zakrytý zvárací proces
zvárať možno len vo vodorovnej polohe s maximálnym
odklonom 30°
Parametre zvárania:
Zvárací prúd pre ø4-5 - 40-50A/mm - 40V
Zváranie potrebuje
-
nábehové príložky
výbehové príložky
19
13. Zváranie v ochrannej atmosfére C02 - princíp, schéma, parametre
MAG
Dislokáciou CO2 vzniká určité množstvo kyslíka, ktoré spôsobuje
úbytok kremíka, mangánu z kovu tak že MnO a SiO2 sa dostáva do
trosky.
Výhody:
-
do hĺbky 10-12 mm možno zvárať bez úkosu
pri zaťažení menším ako 200 A možno zvárať v polohách
oblúk má malú dĺžku a veľkú koncentráciu tepla
väčšia preťažiteľnosť drôtu aj pri malých priemeroch
Parametre zvárania:
-
poloha zvárania
všetky polohy
hrúbka základného materiál
0,8 až 40 mm
priemer prídavného drôtu
0,8 až 2,6 mm
druh základného materiál
nelegované a nízko legované ocele
druh prúdu
jednosmerný, elektróda na plus póle
uhol rozovretia
30-45 stupňov
tupé I spoje do hrúbky
10-12 mm
Prúdová hustota pre CO2
100 – 200 A
zvárač dobre sleduje formovanie kúpeľa
20
14. Zváranie v ochrannej atmosfére Ar - neodtavujúcou sa elektródou,
princíp, schéma, parametre
WIG (wolfram – inert – gas).
Elektrický oblúk existuje medzi netaviacou sa volfrámovú elektródou a základným materiálom.
Prídavný materiál je dodávaný podávacím mechanizmom alebo ručne vo forme drôtu.
Parametre zvárania:
-
poloha zvárania
hrúbka základného materiálu
priemer elektródy
druh základného materiálu
zvárací prúd
druh prúdu
-
statická charakteristika
štartovanie oblúka
ochranný plyn
všetky polohy
0,5 až 10 mm
1 až 8 mm
všetky druhy ocelí vrátane legovaných, zliatiny Ni, Cu, Al, Ti, Ag, Zr
10 až 400 A
striedavý pre Al a jeho zliatiny
jednosmerný pre ostatné materiály
(elektróda na mínus)
strmá
vysoko frekvenčným výbojom
argón
Oblúk sa udržuje medzi netaviacou sa W elektródou
a zvarkom. Akýkoľvek potrebný prídavný materiál sa dodáva
zvonka. Bežne sa používa jednosmerný prúd s negatívnym
pólom na W elektróde. Toto zapojenie však nie je možné pre
také kovy ako je Al a Mg, pretože oxidická vrstva sa nerozruší
ak je zvarok ako anóda. Táto vrstva zabraňuje tvorbe
zvarového kúpeľa. Preto sa na zváranie kovov so sklonom
k intenzívnemu vzniku ťažko taviteľných oxidov (Al, Mg a ich
zliatiny) používa striedavý prúd, pri ktorom sa polarita
neustále mení v každej pol perióde, a vtedy dochádza ku
kombinácii oboch predchádzajúcich prípadov. Čistiaci účinok
je ešte postačujúci a závar je vyhovujúci. Kvôli lepšiemu
zapaľovaniu a udržaniu dobrej stability oblúka tvorí zdroj
prúdu súprava, ktorá obsahuje zvárací transformátor,
vysokofrekvenčný
zdroj
a kondenzátorovú
batériu.
Vysokofrekvenčný ionizátor zabezpečí pokojné horenie
oblúka a umožňuje jeho zapálenie bez dotyku W elektródy so
základným materiálom. Elektródu stačí len priblížiť na vzdialenosť 5 až 6 mm k povrchu zváraných
súčastí.
21
15. Zváranie v ochrannej atmosfére Ar - odtavujúcou sa elektródou, princíp,
schéma, parametre
MIG zváranie
Používa sa na zváranie
- nízko legovaných ocelí
- neželezných kovov
- hliníka (hliník je neustále potiahnutý vrstvou – treba ho vyšmirgľovať)
Bombardovaním elektrónov dochádza k rozrušeniu oxidačnej vrstvy.
Nie je čistiaci
Poznámka: Čistiaci účinok argónu sa dosiahne len vtedy, keď elektróda je zapojená na plus pól a kladné
ióny argónu bombardujú katódu, t. j. základný materiál a svojou kinetickou energiu rozrušia vrstvu
oxidov na povrchu.
Parametre zvárania:
-
poloha zvárania
hrúbka základného materiál
priemer prídavného drôtu
druh základného materiál
druh prúdu
všetky polohy
0,8 až 40 mm
0,8 až 2,6 mm
vysoko legované ocele, zliatiny Al, Ni, Cu
jednosmerný, elektróda na plus póle
22
16. Odporové bodové zváranie - princíp, schéma, parametre
Bodové zváranie (zvar má tvar šošovky, vzniká pritlačením dvoch elektród na preplátovaný spoj)
Odporové zváranie definujeme ako spôsob zvárania, pri ktorom sa vytvára zvar bez prídavného
materiálu krátkodobým prechodom prúdu vysokej intenzity cez miesto zvaru, pri súčasnom pôsobení
tlaku. Zvárací proces je charakterizovaný tým, že na dosiahnutie zváracej teploty sa využíva teplo,
vyvinuté zváracím prúdom. Výsledný zvar má tvar šošovky.
Prechodom elektrického prúdu cez vodič vzniká teplo,
lebo vodič kladie prechádzajúcemu prúdu odpor.
Ohrievajú sa preto drôty alebo káble, ktorými sa prúd
privádza do spotrebiča, ohrieva sa spínacie zariadenie
a napokon sa ohrieva aj samotný spotrebič.
Teplo, ktoré vzniklo ohrevom je tým väčšie:
 čím je väčší pretekajúci prúd I
 čím je väčší odpor vodiča R
 čím je dlhší čas pretekania prúdu t
Parametre:
Základnými parametrami všetkých odporových
technológii zvárania sú prítlačná sila, zvárací prúd a čas
zvárania.
 mäkký zvárací režim – nízky zvárací prúd, dlhý zvárací čas
 tvrdý zvárací režim – vysoký zvárací prúd, krátky zvárací čas
23
17. Odporové švové zváranie - princíp, schéma, parametre
švové zváranie (zvar má tvar šva, vzniká odvaľovaním sa dvoch elektród v tvare kotúča)
švové zváranie (prítlačná sila pôsobí súvisle a prúd pôsobí priebežne alebo prerušovanie, čím sa vytvorí
lineárny zvar)
Ak sa budú pri švovom zváraní jednotlivé zvarové šošovky čiastočne prekrývať, vznikne tesný švový zvar.
Preto je i hlavnou oblasťou využitia švového odporového zvárania výroba predmetov vyžadujúcich
nepriepustnosť plynov alebo kvapalín. Pri frekvencii siete 50 Hz je požadovaná rýchlosť zvárania 6
m/min. Rýchlosť zvárania je rovnaká ako obvodová rýchlosťou kotúčov. Ak bude rýchlosť zvárania väčšia,
šošovky sa prestanú prekrývať a zvar nebude tesný. Pri znížení rýchlosti zvárania bude prekrývanie
šošoviek hustejšie, čím sa do miesta zvaru vnesie viac tepla, dôsledkom čoho sa materiály prehrejú a
následne sa prepália.
Parametre zvárania
-
zvárací prúd
prítlačná sila
rýchlosť zvárania
modulácia prúdu
Vzhľadom na tesné usporiadanie šošoviek dochádza k čiastočnému odvodu zváracieho prúdu cez už
hotovú šošovku,
24
18. Odporové výstupkové zváranie - princíp, schéma, parametre
Pri výstupkovom zváraní zvar alebo zvary vznikajú v miestach vopred pripraveného výstupku alebo
výstupkov, ktoré sú väčšinou vyhotovené iba na jednom zo zváraných materiálov.
Výstupkové zváranie (elektrický prúd prechádza vopred vylisovanými alebo opracovanými výstupkami na
spájaných dieloch, ktoré sa spolupôsobením prítlačnej sily spoja)
Výstupkové zváranie (prítlačná sila a prúd sú lokalizované vo výstupku alebo výstupkoch pretlačených
alebo vytvorených na jednej alebo viacerých styčných plochách, pričom sa tieto výstupky počas zvárania
roztlačia)
Podľa typu výstupku poznáme dva základné spôsoby výstupkového zvárania:
• pomocou prelisovaných výstupkov
• pomocou masívnych výstupkov
Zariadenia na zváranie sa nazývajú zváracie lisy. Vzhľadom na veľký počet súčasne zváraných bodov sa
prítlačná sila generuje takmer výhradne hydraulicky. Zvára sa v prípravku upevnenom medzi čeľuste lisu.
Parametre zvárania: zvárací prúd, zvárací čas a prítlačná sila. Na rozdiel od bodového a švového
zvárania sa zváracie parametre nevzťahujú na hrúbku zváraných materiálov, ale na veľkosť pôdorysu
zváranej plochy. Veľkosť zváranej plochy sa pohybuje rádovo v stovkách mm. Okrem týchto parametrov
sú dôležitými parametrami veľkosť, tvar a rozmiestnenie výstupkov.
25
19. Odporové stykové zváranie - rozdelenie, princípy, schéma, parametre


stláčacie
odtavovacie
Prednosťou odporového zvárania je vysoká produktivita práce, lebo zvárací čas často trvá iba zlomky
sekundy. Na zváranie sa používajú zariadenia zväčša s automatickým priebehom zváracích parametrov,
takže zvárací cyklus takmer nezávisí od ľudského činiteľa a jeho chýb.
Stláčacie stykové zváranie (zvárané diely sú spolu pritlačené pred ohrevom, pričom tento prítlak sa
udržiava aj počas prechodu prúdu pokiaľ sa nedosiahne zváracia teplota pri ktorej sa vytvorí výronok)
Odtavovacie stykové zváranie (k ohrevu dochádza pri postupnom a opakovanom prisúvaní dielcov k
sebe, čo spôsobuje prerušovaný prechod prúdu cez miesta dotyku, čím dochádza k požadovanému
ohrevu a následnému stlačeniu, resp. dokončenia zvaru)
Parametre zvárania: zvárací prúd, prítlačná sila a zvárací čas
Najmenšie zváračky sú schopné zvárať drôty priemeru 0,2 mm, maximálna hranica zváraných prierezov
sa pohybuje okolo 600 mm.
26
20. Zvariteľnosť materiálov pri zváraní - jednotlivými metódami
Zvariteľnosť - spôsobilosť materiálov, ktorá umožňuje zhotoviť zváraním, za určitých technologických
podmienok, zvarové spoje požadovaných vlastností.
-
metalurgická (fyzikálne, chemické, metalurgické zmeny)
technologická (metóda zvárania, prídavný materiál)
konštrukčná (tvar, veľkosť, umiestnenie, napätia, deformácie)
operatívna.
Zvariteľnosť ocelí
Je schopnosť materiálu vytvoriť zvarový spoj požadovanej akosti a požadovaných vlastností.
Zvariteľnosť závisí od:
 materiálových vlastností (od druhu ocele, od chemického zloženia, tepelného spracovania)
 konštrukčného riešenia zvarových spojov (druh spoja, hrúbka materiálu, pevnosť konštrukcie)
 technologických podmienok zvárania (dodržanie postupu zvárania, schopnosti a vedomosti
zvárača)
Stupne materiálovej zvariteľnosti:
1. Zaručená zvariteľnosť – zaručuje vyhovujúcu akosť zvarových spojov pri všetkých spojoch
tavného zvárania pri teplotách 0 °C. Ocele s týmto stupňom zvariteľnosti sú vhodné aj pre
zváranie konštrukcie dynamicky namáhané aj pri nižších teplotách.
2. Zaručene podmienená zvariteľnosť – zaručuje zvariteľnosť ocele len pri dodržaní zvláštnych
opatrení, napr. predhriatie, žíhanie a pod.
3. Dobrá zvariteľnosť – nezaručuje zvariteľnosť, ale vo väčšine prípadov sa dajú dosiahnuť
vyhovujúce zvarové spoje.
4. Obtiažná zvariteľnosť – pri týchto oceliach sa nedajú dosiahnuť zvarové spoje vyhovujúcich
vlastností ani pri zvláštnych opatreniach pri zváraní.
Zvariteľnosť nelegovaných ocelí sa určuje spravidla podlá obsahu uhlíka. Z tohto hľadiska môžeme
nelegované ocele rozdeliť do troch skupín:
- s obsahom do 0,22 % C; tieto ocele môžeme zvárať bez predhrevu,
- s obsahom do 0,22 až 0,33 % C; tieto ocele vyžadujú tepelné spracovanie, napr. predhrev na 150 až
300 °C, po zvarení dohrev (zotrvanie na teplote predhrevu po určitý čas), žíhanie na odstránenie
vnútorného napätia (600 až 650 °C, čas 4 min. na l mm hrúbky), stačí žíhať tri šírky zvaru na každú
stranu (max. 100 mm); normalizačné žíhanie (asi 900 °C, čas 2 min. na l mm hrúbky),
- s obsahom 0,33 až 0,83 % C; tieto ocele sa bežnými spôsobmi zvárajú ťažko, vyžadujú si zvláštne
technologické postupy.
- nad obsahom 0,83 % C; sú nelegované ocele nezvariteľné.
Veľký vplyv na zvariteľnosť má tiež hrúbka základného materiálu. Všeobecne sa ocele s hrúbkou väčšou
ako 25 mm dajú posudzovať ako ocele s obsahom 0,22 až 0,33 % C.
27
21. Špeciálne spôsoby zvárania
Konštrukcia nových zariadení v oblasti jadrovej energetiky, kozmonautiky, elektroniky a strojárstva
vyžadujú zvárať materiály a konštrukčné celky, ktoré nie sú klasickými metódami zvariteľné.
Sú zdokonaľované a vyvíjané nové a nové technológie, ktoré možno charakterizovať niekoľkými bodmi:
1. dochádza k minimálnemu ovplyvneniu základného materiálu
2. do zvaru sa privádza minimálne množstvo tepla (pri niektorých technológiách sa zvára dokonca
bez prívodu tepelnej energie)
3. pri tavných spôsoboch zvárania je proces charakterizovaný vysokou koncentráciou tepelnej
energie
4. rýchlosť zvárania je vyššia než u klasických technológií
5. vplyvom vysokej koncentrácie tepla je možné zvárať s minimálnym natavením základného
materiálu
6. umožňujú zvára také typy spojov, ktoré sa klasickými metódami nedajú zhotoviť
Významnú úlohu z hľadiska výsledkov zvárania je stav, v ktorom sa materiál nachádza v dobe vzniku
spojenia a použitý druh energie na vytvorenie zvaru. Podľa toho je možné rozdeliť nielen klasické
metóda zvárania, ale i špeciálne metódy zvárania do niekoľkých skupín:
1. Zváranie tavné:
- zváranie plazmou
- zváranie elektrónovým lúčom
- zváranie laserom
2. Zváranie tavno-tlakové
- zváranie difúziou
- zváranie tlakom za tepla
3. Zváranie tlakové
- zváranie trením
- zváranie ultrazvukom
- zváranie výbuchom
- zváranie tlakom za studena
28
22. Rozdelenie prídavných materiálov pri jednotlivých metódach zvárania
Voľba prídavných materiálov
Pri výbere prídavných materiálov sa postupuje s ohľadom na chemické zloženie a na požadované
ukazovatele vybraných úžitkových vlastností zvarového spoja (chemických, mechanických, fyzikálnych a
technologických), ako sú napr. chemická stálosť prídavného a základného materiálu (nesmú mať
rozdielne chemické potenciály), korozivzdornosť, pevnosť, vrubová húževnatosť, lomová húževnatosť,
žiaruvzdornosť, žiarupevnosť, zvariteľnosť (celistvosť zvarového spoja, t.j. tvorba trhlín, pórovitosť a
pod.).
Všeobecné pravidlá pre voľbu prídavných materiálov dvoch odlišných materiálov:
-
-
z hľadiska mechanických vlastností, resp. pevnosti (MPa) volíme pevnosť prídavného materiálu na
základný materiál s nižšou pevnosťou
chemické zloženie prídavného materiálu volíme bližšie k vlastnostiam priaznivejšie zvariteľného
materiálu, resp. s kvalitatívne nižšími požiadavkami na zváranie
tepelný priebeh zvárania (predhrev, medzi húsenicová teplota a dohrev) a tepelné spracovanie po
zvarení (napr. žíhanie na zníženie vnútorných napätí, vytvrdenie (u Al zliatin) sa volí podľa
nepriaznivejšieho materiálu, resp. s vyššími požiadavkami na tepelné spracovanie a priebeh
zvárania.
Prídavné materiály sa dodávajú vo forme drôtov, trubičiek, pásov, elektród a pod. Z hľadiska vysokých
požiadaviek na kvalitu zvarových spojov sú prídavné materiály podľa ich vlastností klasifikované v
príslušných normách a sú požadované s príslušnou atestáciou.
Tavné zváranie
1. Zváranie plameňom – drôty, pásy, do hrúbky 1mm – bez prídavného materiálu
2. Spájkovanie – trubičky, drôty, pásy
3. Elektrické oblúkové zváranie
 ručné oblúkové zváranie - elektródy
 zváranie v ochranných atmosférach
- aktívne CO2 – drôty
- inertné Ar – volfrámovou elektródou, drôty
 zváranie pod tavidlom - elektródy
4. Elektrotroskové zváranie - elektródy
Zváranie s použitím tlaku – bez prídavného materiálu
29
1.
Základné charakteristiky technologických procesov tvárnenia, rozdelenie
tvárnenia kovov z pohl'adu teploty a plošného alebo objemového
tvárnenia
Rozdelenie podľa teploty
1. Tvárnenie za studena – spevňovanie materiálu
2. Tvárnenie za polo ohrevu
3. Tvárnenie za tepla
800-1200°C
Súčasne s plastickým pretvorením vzniká aj rekryštalizácia
Materiál sa nespevňuje
Podľa charakteru pretvorenia
1. Plošné tvárnenie a strihanie
-
proces spravidla za studena
dochádza k požadovanej zmene materiálu bez podstatnej zmeny prierezu polotovaru
deformácia prebieha len v dvoch osiach
operácie
 ťahanie
 kovotlačenie
 ohýbanie
 strihanie
2. Objemové tvárnenie
-
-
Proces tvárnenia
 za studena
 polo ohrevu
 za tepla
požadovaná zmena materiálu nastane za podstatnej zmeny prierezu
Tvárnenie
 Pretlačovanie
 Razenie
 Kovanie
 Valcovanie
Podľa tvárniaceho stroja
1.
2.
Tlakové – zaťaženie pokojne pôsobiacou silou
Úderové – rázovou energiou
- úderom barana, buchara
Podľa tepelného efektu
1.
2.
3.
Izotermické – odvedené do okolia
Adiabatické – zostáva v materiáli
Polytropicke – čiastočne odovzdáva do okolia a materiálu
30
2.
Vysvetlite trhací diagram /skúška ťahom/
Diagram ťahovej skúšky pre mäkkú konštrukčnú uhlíkovú oceľ
31
3.
Spevnenie kovov, spevňovací diagram, odpevnenie kovov /žíhanie/.
Spevňovanie – zmena vlastností po plastickej deformácii
Veľké plastické deformácie, ktoré nastávajú pri technologických tvárniacich procesoch za studena
rozrušujú kryštálovú mriežku jednotlivých kovových zŕn a spôsobujú ich trvalú deformáciu. Do prevádza
to jav, ktorému hovoríme spevnenie.
Deformačné spevnenie - plastické pretvorenie za studená sa uskutočňuje translačným sklzom v
jednotlivých zrnách ktorého nositeľmi sú pohyblivé dislokácie.
Preto všetko, čo bráni pohybu dislokácií, spôsobuje spevnenie materiálu. Spevnenie sa prejavuje tým, že
na pokračovanie procesu plastického pretvorenia je potrebné zvyšovanie napätia.
Prekážkou pohybu dislokácií sú :
- hranice zŕn a subzŕn - preto materiál s jemnozrnnou štruktúrou sa ťažšie tvárni,
- vtrúseniny a nečistoty,
- vzájomná interakcia dislokácií - tvárnením za studená sa zvyšuje hustota dislokácií, a tým si
dislokácie viac navzájom prekážajú v pohybe.
Rekryštalizácia
Proces prebiehajúci pri vyšších teplotách. V deformovanom zrne sa tvoria a rastú nové zrná a to na úkor
pôvodných zŕn, pričom spevnenie zaniká.
Rekryštalizácia v kovoch môže začať len pri dosiahnutí určitej teploty – teplota rekryštalizácie. Teplota
nie je konštantná, pre každý kov je iná a je závislá od stupňa deformácie. Pretvorenie kovu pri teplotách
nad teplotu rekryštalizačnej teploty do prevádzajú dva súčasne pôsobiace protichodné procesy:
- deformácia zŕn – spevnenie
- rekryštalizácia zŕn – od pevnenie
Obr.: Krivka pretvárnej pevnosti
I.- pružná deformácia
II.- totálna plastická deformácia
III.- lokálna plastická deformácia
Re – medza sklzu
Rm – pevnosť v ťahu
 – napätie
 – pretvorenie.
32
4.
Vysvetlite podstatu tvárnenia kovov teóriou dislokácii.
Charakteristickým znakom pretvorenia kovových materiálov je ich plasticita (tvárnosť), t.j. možnosť
zmeny ich tvaru bez porušenia súdržnosti.
Zmena vonkajšieho tvaru pri tvárnení je umožnená elementárnymi procesmi prebiehajúcimi vo vnútri
jednotlivých kryštálov (zŕn), z ktorých sa reálne materiály skladajú.
V reálnych kovoch získané materiály sa vyznačujú poruchami v mriežkach podľa veľkosti a tvaru porúch
kryštalografickej sústave rozoznávame nasledovné reálne stavy:
- bodové poruchy (vakancie alebo intersticie vlastných alebo cudzích atómov)
- čiarové poruchy (dislokácie – hranové alebo skrutkové)
- plošné poruchy (hranice zŕn kryštálov)
- priestorové poruchy (rôzne amorfné častice, v miešaniny)
Dislokácia – je porucha, ktorá sa prejavuje vysunutím atómov z pravidelnej kryštálovej mriežky t.z. že
na určitom mieste kryštálu dôjde k poruche usporiadania atómov. Osobitosťou dislokácií je ich
pohyblivosť na základe ktorej je možné rozvíjať postupný deformačný proces, pričom sa tento
uskutočňuje tzv. sklzom. Dislokácia je teda porucha, ktorá nemá statický charakter, môže sa pohybovať,
môže vznikať ale aj zanikať. Na pohyb dislokácie je potrebné vynaložiť určitú energiu, ktorá je však
takmer nemerateľná. Sklz prebieha pri určitom napätí, ktoré nazývame kritické sklzové napätie. Na
základe meraní sa zistilo, že má pomerne nízku hodnotu k dosahuje hodnotu 20 až 500 MPa. Pokiaľ je
napätie menšie ako je kritické sklzové napätie sklz neprebieha a nachádzame sa len v oblasti pružnej
a nie plastickej deformácie.
33
5.
Zákon zachovania objemu pri tvárnení, zákony tvárnenia.
Zákony
1. Stálosti objemu
Objem materiálu pred tvárnením sa rovná objemu materiálu po tvárnení
2. Najmenšieho odporu
Materiál sa premiestňuje v smere najmenšieho odporu
3. Podobnosti
Dva procesy tvárnenia sú podobné, ak je dodržaná geometrická, mechanická a fyzikálna podobnosť
4. Konštantnosti potenciálnej energie na zmenu tvaru
Potenciálna energia, potrebná na trvalú zmenu nezávisí od schémy hlavných napätí.
Závisí od materiálu a podmienok tvárnenia
5. Neodlučiteľnosti elastických deformácií
Každé plastické pretvorenie je sprevádzané pružnou deformáciou podľa Hookovho zákona.
Celková deformácia sa skladá z pružnej a plastickej deformácie
6. Spevnenia – za studena
Každý proces je sprevádzaný deformačným spevnením materiálu
7. Trenia
Každý proces tvárnenia je sprevádzaný vonkajším kontaktným trením
8. Zvyškových napätí
Tvárniace procesy sú sprevádzané vznikom zvyškových napätí vo výtvarku v dôsledku nerovnomerného
rozloženia pretvorení. Môže ovplyvňovať zložitosť tvaru, trenie medzi povrchmi.
34
6.
Kovacie teploty a ohrev materiálov pri tvárnení za tepla.
Kovacia teplota – veľmi dôležitý faktor
- čím vyššia teplota, tým nižší pretvárny odpor
- Oceľ 800 - 1200 °C
Ohrev materiálu:
Správne vykonaný ohrev je základom získania kvalitných výkovkov a tým aj kvalitných výrobkov.
Ohrev teda musí zabezpečiť:
1. Presný ohrev na hornú tvárniacu (kovaciu) teplotu, aby nedošlo k prehriatiu, spáleniu, alebo naopak,
aby sa nestalo, že bude neohriaty.
2. Rovnomerné prehriatie materiálu na celom priereze a dĺžke.
3. Čo najmenšiu oxidáciu povrchu, aby sa znížila strata materiálu a čo najmenšie oduhličenie
povrchových vrstiev, aby sa čo najmenej zhoršili mechanické vlastnosti povrchových vrstiev.
4. Dostatočný výkon a dostatočnú rýchlosť ohrevu. Pri ohreve v peciach je rýchlosť ohrevu najmä do
teplôt 600 - 700°C obmedzená tepelnou vodivosťou materiálu a nebezpečenstvom úniku tepelných
pnutí.
Spôsoby ohrevu na tvárniacu teplotu:
1. Ohrev materiálu založený na prestupe tepla vedením, prúdením, sálaním, uplatňujúci sa pri ohreve
v peciach
2. Ohrev materiálu založený na princípe vývinu tepla priamo v ohrievanom materiály. V tomto ide
o priamy elektrický odporový a elektrický indukčný ohrev.
Výhody priameho elektrického odporového a elektrického indukčného ohrevu sú najmä:
- vysoká presnosť ohrevu na tvárniacu teplotu
- menší prepal a oduhličenie povrchu ako pri plameňových peciach
- rovnomernejšie prehriatie celého prierezu polotovaru
- vyšší výkon a rýchlosť ohrevu ako pri plameňových peciach
- možnosť jednoduchej automatizácie a robotizácie procesu kovania a valcovania.
Ohrievacie zariadenia:
Pri voľnom kovaní sa používajú:
- komorové pece - jednokomorové
- dvojkomorové - pre stupňovitý ohrev legovaných ocelí
- komorové pece vozové - pre ohrev veľkých a ťažkých vsádzok,
- navážacie pece (strkacie) – pre malosériovú alebo sériovú výrobu voľne kovaných výkovkov
35
7.
Kovanie a technológie kovania, kovanie vol'né a zápustkové, lisy, buchary.
Zápustkové kovanie
Tvárnenie materiálu zohriateho na kovaciu teplotu v dutine kovacieho nástroja, nazývaného zápustka.
Zápustka sa obvykle skladá z dvoch častí, a to hornej a dolnej alebo (pohyblivej a pevnej) Ohriaty
polotovar sa ukladá na dolnú časť zápustky, na ktorej sa predkováva a potom dokováva v dokončovacej
dutine, alebo sa priamo vkladá do dokončovacej dutiny, kde sa pôsobením úderov alebo tlaku druhej
časti zápustky dutina vyplňuje.
Rozdelenie a použitie zápustkového kovania:
Zápustkové kovanie sa používa pri sériovej výrobe výkovkov ako príprava polotovaru pre výrobu
súčiastok pre všetky odvetvia priemyslu.
Zápustkové kovanie môžeme rozdeliť:
a) kovanie v otvorených zápustkách (kovanie s výronkom)
b) kovanie v uzavretých zápustkách (kovanie bez výronku)
Podľa druhu použitého kovacieho stroja môžeme zápustkové kovanie rozdeliť na:
a) kovanie na bucharoch
b) kovanie na lisoch – kovanie na zvislých kovacích lisoch
- kovanie na vodorovných kovacích lisoch
c) kovanie na kovacích valcoch
Buchary
Rázová energia úderu buchara – energia získaná premenou kinetickej
energie
Kovanie na zápustkových bucharoch:
a) padací buchar - používajú na zápustkové kovanie
b) dvojčinné buchary – najmä hydraulicko-pneumatické využívajúce
energiu stlačeného vzduchu, prípadne pary.
c) proti bežné buchary – používajú sa na kovanie veľkých výkovkov s hmotnosťou viac ako 100kg;
tieto buchary majú horný a spodný baran, ktoré sa pri kovaní pohybujú proti sebe
d) vysokorýchlostné buchary
Lisy
- Zdvih – dráha šmýkadla lisu medzi jeho hornou a dolnou úvraťou
- Menovitá sila lisu
- Pracovný priestor lisu
1. Mechanické
a) Kľukové
b) Výstredníkové
c) Kolenové
d) Vretenové
2. Hydraolické – sila vyvolaná tlakovou kvapalinou z čerpadla
36
8.
Princíp valcovania a spôsoby valcovania, hutnícke tvárnenie.
Valcovanie – obyčajné
- pozdĺžne
- predlžovacie
Valcovanie predkovkov
K základnému typu patrí bloková trať – blooming.
Ignoty valcujeme o hmotnosti vyššej ako 1 tona.
Bramová trať – valcovanie bramových ignotov na bramy
Sochorová trať – valcovanie sochorov, polotovary ako východiskový materiál
27.1 – trojvalcové
27.2 – valcové duo
27.3 – postup valcovania plechu
priečne
pozdĺžne
27.4 – valcovacia trať na valcovanie plechu
28. Valcovanie profilovaných v kalibrovaných valcoch
28.1 – Kaliber
28.2 – Kaliber – otvorený, zatvorený
28.3 – Postup valcovania kruhového profilu
28.4 – Valcovacia trať na valcovanie
37
9.
Stláčanie / ubíjanie za studena.
Ubíjanie
Je to jednoduchý proces objemového tvárnenia za studena, pri ktorom sa materiál stláčaním
premiestňuje tak, že sa zväčšuje prierez polotovaru na úkor jeho výšky alebo dĺžky. Pri tomto procese sa
v tvárnenom objeme, v dôsledku vonkajšieho trenia, vyvolá vonkajším zaťažením pomerne zložitý,
priestorový stav napätosti nerovnomerné pretvorenie v tvárnenom objeme. Trenie je príčinou aj
nerovnomerného rozloženia tlaku na plochách.
Objemové tvárnenie za studena.
38
10. Delenie materiálu strihaním.
Strihanie
-
Obyčajné
Dierovanie
Vystrihovanie
Obstrihávanie
Pristrihávanie
Nastrihávanie
Prestrihávanie
Pretrhávanie
Vysekávanie
Pri strihaní nastáva
- Pružná deformácia
- Plastická deformácia
Počas plastickej sa vytvárajú trhliny, ktoré spôsobia lom (strih)
Použitím pridržovača spôsobí zväčšenie oblasti plastickej deformácie v konečnom dôsledku vzniká lom,
ktorý má menší prierez a menšiu drsnosť povrchu.
39
11. Ťahanie plechov, ťahanie so stenčením steny.
Ťahanie plechu
-
plošné tvárnenie za studena
z rovinného prístrihu vytiahneme priestorový, dutý výťažok nerozvinutého tvaru
-
s pridržovačom – menšie znehodnotenie rozvinutej časti plechu
bez pridržovača
-
so stenčením steny (objemové tvárnenie)
spätné ťahanie
žliabkovanie
preťahovanie
rozširovanie
zužovanie
Stupeň ťahania
Možno vykonať na jednu alebo viac operácií.
Závisí
- druhu materiálu
- hrúbky plechu
- geometrií hlavných funkčných častí ťahadla
- použitej technológie
- spôsobu mazania
- rýchlosti ťahania
Ťahanie so stenčením steny (objemové tvárnenie)
Môžeme zúžiť až 20x na viac ťahov.
19.1 Ťahanie nádoby na 1krát
a) bez pridržovača
b) s pridržovačom
1 - polotovar
2 - ťažník
5 - výťažok
19.2 Ťahanie hlbokej nádoby na viac ťahov
1 - polotovar
2 - ťažnica
3 - pridržiavač
4 - ťažník
5 - výťažok
40
20.3 Rozširovanie nádob
1 Guma
20.2 Ťahanie so stenčením steny
20.4 Ťahanie s rozširovaním
41
12. Ťahanie drôtov a viacnásobný drôtoťah /koeficient predÍženia/.
29. Princíp ťahania drôtov a tyčí
29.3 Schéma ťažnej stolice na ťahanie drôtu
1 prievlak
2 drôt
3 odvíjací bubon
4 poháňaný bubon
Objemové ťahanie – ide o ťahanie polotovaru (tyče, drôtu, rúrky) cez prievlak za účelom zmenšenie
prierezu, prípadne zmeny tvaru prierezu.
Prievlak je tvárniaci nástroj vyrobený z nástrojovej ocele, keramiky, alebo iného vhodného materiálu,
s otvorom prierezu kužeľa zhotovenom tak, aby postupne zmenšoval priečny prierez, pričom rastie dĺžka
polotovaru. Tvárnením sa dosahuje presný prierez, dobrá akosť povrchu a spevnenie materiálu.
Ťahanie sa väčšinou uskutočňuje v niekoľkých fázach - postupne v niekoľkých prievlakoch za, ktorý v
mieste zúženia prievlaku vykoná deformačnú (tvárniacu) prácu. Pre zníženie trenia sa musí používať
mastenie prievlaku (drôtu). Ako mastivá sa používajú suché (práškové), alebo emulzné mastivá.
Drôtoťah
Aby sa zabezpečilo plynulé ťahanie drôtu používa sa tzv. drôtoťahy. Drôtoťahy pracujú s preklzom alebo
bez preklzu.
Podstata spočíva v ťahaní oceľového drôtu, pričom dochádza k redukcii jeho priemeru. Ťahaný drôt je
odvíjaný z odvíjacieho stojanu a pomocou zavádzacích vodičov a vodiacich kladiek je nasledovne
preťahovaný cez jednotlivé technologické celky linky, z ktorých každý plní samostatnú funkciu.
Pohyb drôtu linkou je zabezpečovaný pomocou pohonu navíjadla a je funkčne zladený s jednotlivými
technologickými celkami linky. Výsledkom je konečný produkt, na kalibrovaný oceľový drôt.
42
13. Proces dopredného, spätného a kombinovaného pretláčania.
Materiál sa vysokým tlakom pretláča cez otvor v prietlačnici, alebo cez medzeru medzi prietlačníkom
a prietlačnicou.
Rozdeľujeme
- Priame – materiál tečie v smere pohybu činnej časti nástroja
- Spätné – tečie proti smeru prietlačníka (obr. 22.1)
- Kombinované – kombináciou (obr. 22.3)
43
14. Ohýbanie do tvaru D, V čo je odpruženie
Robí sa na ohraňovacích lisoch.
Ohýbadlo sa skladá z
- pohyblivej časti – ohybníka
- Pevnej časti – ohybnice – upevnená na stôl lisu
Výpočet dĺžky polotovaru
(
)
Uhol odpruženia
Pôsobením pružných napätí sa snaží výlisok po
ohnutí a odtlačení vrátiť do pôvodného tvaru
44
15. Vysvetlite kovotlačenie, rovnanie a zakružovanie.
Kovotlačenie
Radíme medzi plošné tvárnenie, ktoré nazývame i kovotlačenie alebo rotačné tvárnenie plechov. Je to
tvárnenie, pri ktorom plech alebo plechový polovýrobok sa otáča okolo osi rotácie a pôsobením tlačného
nástroja sa postupne tvárni. Výrobok je výtlačok. Takýmito výtlačkami bývajú tvárnené tenkostenné
nádoby, hrubé obaly konzervových škatúľ, tuby atď.
Tvárnenie polovýrobku sa dosiahne jedným tlačným nástrojom. V miestach, kde začne tlačiť nástroj
(tlačná kladka) plech sa prehlbuje a pretláča.
Kovotlačenie nádoby
1 – tvárnica
2 – prítlačná príruba
3 – polovýrobok
4 – tlačný nástroj
5 – upínací hrot
6 – vreteno stroja
Rovnanie za studena
Používajú sa hydraolické lisy.
Rovnanie (ohýbanie) – striedavým ohybom medzi valcami (ťah,
tlak) sa materiál vyrovnáva.
Pracovný nástroj sa nazýva rovnadlo.
Rovnaná súčiastka je výlisok.
Zakružovanie (ohýbanie) – rovinné plochy zmeníme na
kruhové, valcové alebo kužeľové plochy.
Stroje sú zakružovadlá. Pracovnými časťami sú valce a tvarové
kotúče.
Obr. tenké plechy – dvojvalcové zakružovadlo s oceľovým
a pryžovým valcom
45
16. Vysvetlite princípy kalibrovania a razenia.
Kalibrovanie
Na úpravu súčiastok, od ktorých vyžadujeme veľkú presnosť.
plošné - kalibruje sa rovinnosť, prípadne rovnobežnosť plôch
objemové - pri kalibrácii objemových častí
kombinované - pri kombinácii
Vhodné použiť kolenové lisy (malý zdvih a veľké sily)
Razenie
Na vytvorenie reliéfov na mince, medaile a podobne.
Vytvorenie reliéfu môže byť jednostranné, respektíve obojstranné.
46
17. Tvárnenie plastov.
Lisovanie plastov - materiál (plast) sa vkladá do lisovnice predhriatej na teplotu 140 - 190°C, potom
sa forma uzatvorí, plast pôsobením teploty sa dostáva do plastického stavu a pôsobením tlaku vyplní
dutinu formy. Vytvrdzovanie po lisovaní prebieha vo forme pod tlakom lisovníka. Po lisovaní nasledujú
dokončovacie práce (použitie: pilníkov, brúsok apod.)
Ďalšie spôsoby spracovania plastov tvárnením: pretlačovanie, valcovanie, vytlačovanie, vyfukovanie,
vstrekovanie, vstrekovanie reaktoplastov, tvarovanie plastov
Termosety
Termoplast
47
18. Špeciálne spôsoby tvárnenia.
Objemové tvárnenie - označuje sa aj ako kovanie za studena. Spracúvajú sa najmä malé súčiastky
z materiálov s menšou pretvárnou pevnosťou. Objemovým tvárnením sa vyrábajú hladšie a presnejšie
súčiastky ako kovaním za tepla.
Tvárnenie vysokými rýchlosťami
-
tvárnenie výbuchom
elektro-hydraolické tvárnenie iskrovým výbojom
elektro-magnetické impulzné tvárnenie
pneumaticko-mechanické tvárnenie expanziou stlačených plynov
Tvárnenie výbuchom - uzavretý systém, po detonácii nálože sa polovýrobok vytvaruje podľa dutiny
nástroja.
1 – polovýrobok
2 – nálož
3 – horná časť nástroja
4 – dolná časť nástroja
48
Download

Technológia II. – Zváranie / Tvárnenie Zváranie