123



Stránky připravuje:

Ing. Jaromír Lukášek, CSc.
lukasek@welding.cz

Aktualizováno: 10/05/2007

02_1-1 Metalugie svařování

Podíl MAG-svařování v obloukových svařovacích procesech se v posledních 20 letech stále zvyšoval. Příčinu je třeba hledat v oblastech stabilního procesu krátkého, sprchového a impulsního oblouku s jejich širokými oblastmi použití, v koncentraci na výrobu svařovacích drátů pro plně mechanizované MAG-vysokovýkonné svařování s vysokovýkonným sprchovým procesem, stejně jako v dalším vývoji výrobních technologií MnSi-drátů kontrolovaným válcováním a ochlazováním. Použitím trubičkových drátů je možno ve srovnání s plnými dráty snížit svařovací časy o 80 %. Trubičkový drát "OK Tubrod 14.12" je nově vyvinutý přídavný materiál, kterým je možno zajistit spolehlivé podmínky průvaru a zabránit nepravidelnostem v tvorbě spoje při MAG-svařování koutových svarů v poloze svislé shora. Pro výrobu přídavných materiálů a tavidel jsou potřebné zejména minerály těžené na Ukrajině a v Jižní Africe, zejména rutil TiO2. Tavidla nabízejí zejména Lincoln Electric z USA, ESAB ze Švédska a Kobe Steel z Japonska. Výroba se stále více přesouvá do východní Evropy a na Dálný východ. Železo-titanový koncentrát FeO-TiO je hlavním komponentem při tvorbě strusky cenově příznivých elektrod ilmenitového typu, které se vyráběly ve velkém rozsahu v bývalém SSSR. Dalším vývojem složení elektrodového obalu s ilmenitem se docílily skoro stejné svařovací vlastnosti a technologická data jako při použití rutilových elektrod. Zvláštností ilmenitu v obale elektrod je ovlivňování vazeb uhlíku v tavné lázni.

V souvislosti se zaměřením lehkých staveb a zařízení na vyšší pracovní teploty, vyrábí se v současnosti stále více svařovaných konstrukcí z vysoko pevných ocelí a ze slitin hliníku a titanu. Přítomnost molybdenu v oceli snižuje pevnost za tepla, zejména při teplotách nad 400 oC. Za pomoci optických a elektronických mikroskopů se kvantitativně analýzují intermetalické fáze ve vícevrstvých svarech zhotovených metodou WIG (ochranný plyn Argon s 2% dusíku)legovaných slitin 29Cr-8Ni-2Mo-0,39N a 25Cr-10Ni-4Mo-0,28N. Mikrostruktura slitiny 29Cr-8Ni-2Mo-0,39N je v důsledku nižšího obsahu molybdenu a vyššího obsahu dusíku při teplotách nad 700 oC stabilnější než ocel 25Cr-10Ni-4Mo-0,28N. Pro petrochemické reaktory byly místo konvenčních 2,25Cr-1Mo-ocelí vyvinuty zlepšená ocel 12Cr-Mo9-10 a modifikované CrMoV-ocele, které dovolují zvýšení mechanických vlastností a pracovních teplot. Při tom přídavek 0,25 % vanadu zvyšuje zřetelně relevantní vlastnosti. Aby se tyto vlastnosti získaly i ve svarovém spoji, třeba použít tepelně kontrolované svarové spoje a optimální přídavné materiály s nepatrným obsahem vodíku a se sníženým obsahem nečistot.

Při svařování slitin hliníku včetně nových slitin systémů AlMgLi-, AlMgLiSc- a AlMgCuLiSc- je vodík nežádoucí, protože je příčinou vzniku pórů. Přídavek skandia do přídavných materiálů pro tyto hliníkové slitiny zlepšuje vlastnosti svarových spojů. V Japonsku byl vyvinut zvlášť pokrytý titanový drát, který se již v době zkoušek osvědčil u japonských výrobců automobilů a motocyklů. Trhliny byly zjištěny při Varestraintestu na titanových slitinách Ti-6A-6V-2Sn a Ti-15V-3Al-3Cr-3Sn při přetváření nad 8,3 %. Naproti tomu u slitiny titanu Ti-6Al-4V vznikaly trhliny až při přetváření nad 8,3 %.

Mikrosegregace vanadu, železa, chromu nebo mědi na hranicích dendritů byly prokázány Zinn-Quentin-metodou. V důsledku mikrosegregace se rozšiřuje interval tavení, který iniciuje tvorbu trhlin. Niklové a zejména molybdenové slitiny mají mimořádné vlastnosti při vyšších teplotách. Délková tažnost slitin molybdenu použitých v tavných reaktorech byla zvýšena přídavkem zirkonu, hliníku, uhlíku a boru v ppm-oblasti z tradičních 3 na 20 %. Bor a fosfor mají na svařitelnost Inconelu 718 zvlášť negativní vliv. Přídavkem uhlíku se dá tento negativní vliv boru a fosforu trochu snížit tím, že se změní poloha a tvar segregovaných částic na hranicích zrn. Při Nd:YAG-laserovém svařování mědi způsobují přídavky kyslíku do argonu pronikání laserového paprsku do materiálu. Zodpovědná je za to tvorba nepatrných oxidů v tavné lázni. Koncentrace kyslíku nesmí proto překročit 90 ppm, aby se zabránilo zkřehnutí svarového spoje příliš velkým obsahem oxidů mědi.

V další práci jsou uvedeny základy tuhnutí svarového kovu, nové studie a budoucí vývojové tendence. Pro redukci sklonu k segregaci byly navrženy dva směry. První spočívá ve výběru vhodného složení přídavného a základního materiálu tak, aby byly vyloučeny nepříznivě segregující elementy. Druhý směr je v řízení druhu tuhnutí, protože se mění koeficient rozložení mezi pevnou a tekutou látkou v průběhu tuhnutí.

Zpět na Vývojové tendence



logo welding.cz