Přídavné, pomocné a nástrojové materiály
- Druhy drátových elektrod
- Nelegované a nízko legované oceli
- Vysokolegované oceli a slitiny na bázi niklu
- Hliník a hliníkové slitiny
- Ostatní materiály
Druhy drátových elektrod
Drátové elektrody pro svařování MIG/MAG nelegovaných ocelí a jemnozrnných konstrukčních ocelí jsou normovány v normě DIN EN 440. Tato norma rozlišuje dle chemického složení 11 druhů svařovacích drátů. Obsahuje ale také takové svařovací dráty, které jsou běžné v ostatních zemích Evropy. V Německu se na nelegované ocele používají ve větším měřítku pouze druhy G2Si1, G3Si1 a G4Si1. Ty obsahují v uvedeném pořadí zvyšující se obsahy křemíku a manganu a sice průměrně od 0,65 do 0,9 % křemíku a od 1,10 do 1,75 % manganu. U jemnozrnné ocele se používají také typy G4Mo a G3Ni1 a G3Ni2. Plněné drátové elektrody na svařování těchto ocelí jsou uvedeny v normě DIN EN 758. Dle složení náplně rozlišujeme rutilové, bázické typy a druhy s kovovým práškem. Kromě plněných drátů na svařování MIG/MAG jsou v normě DIN EN 758 uvedeny také plněné dráty s vlastní ochranou, které se svařují bez přídavného ochranného plynu. Často se používají na navařování. Drátové elektrody pro svařování žáruvzdorných ocelí jsou normované v normě DIN EN 12070, plněné drátové elektrody pro tyto ocele v normě DIN EN 12071. Drátové elektrody sahají od varianty legované molybdenem přes dráty s 1,2,5, 5 a 9 % chromu po drátové elektrody s 12 % chromu. U dalších legovacích prvků jsou zde molybden, vadan a wolfram. Plněné drátové elektrody mají až 5 % chromu. Drátové elektrody pro svařování nerez ocelí a žáruvzdorných ocelí jsou normované v normě DIN EN 12072, plněné drátové elektrody pro tyto ocele v normě DIN EN 12073. Tyto normy rozlišují příměsi pro martenzitické / feritické ocele, austenitické oceli, feritické / austenitické oceli a plně austenitické vysoce odolné nerez ocele, dále speciální typy a žáruvzdorné typy.
Materiály ke svařování MIG/MAG
Nelegované a nízko legované oceli
Nelegované a nízko legované oceli se svařují ve směsných plynech M1, M2, M3 nebo pouze pod oxidem uhličitý. Z důvodu nízké tvorby rozstřiku, především v horním výkonovém pásmu, převažují v Německu směsné plyny. Tyto ocele lze dobře svařovat pomocí metody MAG. Výjimku tvoří typy s vysokým obsahem uhlíku, jako jsou E 360, s cca 0,45 % C. Díky velkému závaru přijímá svarový kov smícháním relativně dost uhlíku a dochází k riziku praskání za tepla. Odstranění je možné pomocí opatření, která sníží závar a tím i promíchávání. Sem patří malé síly proudu, stejně jako svařování na trochu vysunutém svarovém kovu - pozor: nebezpečí neprovaření. Tvorba pórů vzniká u nelegovaných a nízkolegovaných ocelí dusíkem. Ty mohou pocházet ze zředění při svařování ocelí s vysokým obsahem dusíku, např. u nitridovaných ocelí. Většinou však dusík přichází z důvodu nedostatečného obalu z ochranného plynu ze vzduchu. Jistá ochrana existuje v případě, pokud se nastaví správné množství ochranného plynu a zabrání se víření proudu ochranného plynu, např. rozstřiky v trysce ochranného plynu nebo nestabilním procesem. Oxid uhličitý jako ochranný plyn je méně citlivý než jsou směsné plyny proti tomuto druhu tvorby pórů. U směsných plynů se citlivost snižuje se stoupajícím obsahem CO2.
Vysokolegované oceli a slitiny na bázi niklu
I tuto skupinu materiálů lze dobře svařovat pomocí procesu MIG/MAG. Jako ochranné plyny se používají u vysoce legovaných ocelí směs argonu / kyslíku s 1-5 % kyslíku (M1.1) nebo argon s obsahem CO2 do 2,5% (M1.2). Výraznou nevýhodou jsou při svařování nerez ocelí oxidové vrstvy, které po svařování zůstanou na a vedle svaru. Ty se pak musejí odstranit broušením, kartáčováním nebo mořením, než jde díl do provozu, protože zeslabují odolnost vůči korozi. Náročnost čištění je u svarů MAG vyšší než u ručního svařování obalenou elektrodou, kde struska zabraňuje při vyšších teplotách přístupu kyslíku na povrch svaru. Část výhod úspory nákladů se tak může z důvodu náročného čištění opět ztratit. Směsné plyny s CO2 se chovají z tohoto pohledu trochu lépe než plyny s obsahem O2. Proto se používají častěji. Podíl oxidu uhličitého ve směsných plynech nesmí být však příliš vysoký, protože plyn rozpadající se ve svařovacím oblouku vede k nauhličování svarového kovu a tím pádem ke snížení odolnosti proti rezivění. Přípustný obsah CO2 je proto omezen na max. 5 %. Při svařování nerez ocelí je třeba zabránit každému přehřátí, protože při vylučování Chromium carbide dochází ke křehnutí a ke snížení odolnosti proti rezivění. Je proto třeba kontrolovat přivádění tepla a umožnit případně materiálu ochlazovací přestávkou vychladnout. U materiálů skupiny plně austenitických ocelí se tak "studené" svařování používá k zabránění praskání za tepla. Austenitické oceli nekřehnou vodíkem, a proto je možné z důvodu zvýšení výkonu (zvýšení rychlosti svařování) přidávat k argonu také několik procent vodíku. Z důvodu rizika tvorby pórů by neměl být obsah H2 vyšší než 7 %. Duplexní ocele, obsahující dvoufázovou strukturu z austenitu a feritů, mají sklon k tvorbě trhlin z důvodu přítomnosti vodíku. Slitiny na bázi niklu se zpravidla svařují pod argonem způsobem MIG. U čistého niklu a některých slitin může přidání menšího množství vodíku snížit povrchové pnutí a zlepšit tak kresbu svaru.
Hliník a hliníkové slitiny
Hliníkové materiály se svařují v zásadě způsobem MIG. Jako ochranný plyn se používá zpravidla argon. Z důvodu vysoké tepelné vodivosti hliníku zde přidání hélia působí velice pozitivně. Jak již bylo řečeno, helium zlepšuje tepelnou vodivost a obsah tepla ochranné atmosféry. Zajišťuje hluboký a široký závar. Tam, kde není hluboký závar třeba, např. při svařování tenkých plechů, může se u stejného tvaru závaru svařovat rychleji. Tlusté průřezy hliníku je třeba z důvodu vysoké tepelné vodivosti materiálu předehřát. To zajistí nejen dostatečný závar, ale sníží také náchylnost k tvorbě pórů, protože pak svarný kov potřebuje více času k odplynování během tuhnutí. Při použití ochranných plynů s obsahem helia - většinou se jedná o obsahy 25 nebo 50 % - je možné předehřev snížit, nebo u menší tloušťky stěn se předehřev nemusí vůbec provádět. To částečně kompenzuje vysokou cenu plynů s obsahem helia. Komplikace s odstraňováním roztavené oxidové vrstvy u svařování MIG neexistují, protože je kladný pól na elektrodě (katodické čištění). Přesto radíme, bezprostředně před svařováním odstranit oxidovou vrstvu odškrabáním nebo okartáčováním, protože tato vrstva je hygroskopická a pojímá do svarového kovu vodík. Vodík je jediná příčina vytváření pórů při svařování hliníkových materiálů. Hliník má v tekutém stavu relativně velkou rozpustnost vodíku, v pevném stavu se tento plyn nedá téměř rozpustit ani v kovu. Všechen vodík, který je při svařování pojmut, musí proto svarový kov opustit ještě před ztuhnutím, pokud nemá dojít k tvorbě pórů. To však není především u silnějších průřezů vždy možné. Svarů zcela bez pórů není proto možné u větších tlouštěk stěn u hliníku dosáhnout. Důležitou úlohu předehřevu jsme zmínili již v předcházejícím textu. Slitiny AlMg a AlSi mají při obsahu Si v rozmezí asi 1 % resp. obsahu Mg asi 2 % sklon k praskavosti za tepla. Tyto slitiny by neměly výběrem přídavného materiálu vůbec vzniknout. Většinou se chová další vyšší legovaná drátová elektroda lépe než úplně stejná.
Ostatní materiály
Kromě výše uvedených materiálů se pomocí metody MIG svařuje také měď a slitiny mědi. Čistá měď se musí z důvodu velké tepelné vodivosti dost předehřívat, aby nedocházelo k vadám spoje. Svárový kov z bronzových drátů, např. těch z hliníkového nebo cínového bronzu, má dobré vlastnosti vedení. Používá se proto u návarů na kluzných plochách. U svařování na železných materiálech musí být proto závar co nejmenší, protože železo se v mědi rozpouští pouze omezeně. Vniká do svárového kovu ve formě kuliček a snižuje tak užitné vlastnosti. Podobné jsou podmínky u letování MIG. Tento postup se používá např. ke spojování pozinkovaných plechů v automobilovém průmyslu. Jako přídavný materiál jsou používané drátové elektrody z křemíkového nebo cínového bronzu. Z důvodu nízkého tavného bodu těchto bronzů je sníženo také odpařování zinku. Vzniká méně pórů a ochrana vrstvou zinku zůstává zachována až ke svaru a na druhé straně plechu. Ani zde by neměl vznikat závar v ocelovém materiálu, ale spoj by měl být stejně jako u tvrdého pájení proveden pouze pomocí difúzních a adhezních sil. Toho se dosáhne úpravou parametrů svařování a speciálním držením hořáku, přičemž svařovací oblouk hoří pouze na tekuté tavné lázni.
