Zváranie je technológia spájania dvoch taviteľných materiálov pomocou lokálneho roztavenia, zliatia a následného ochladenia. Zváranie je nerozoberateľné spájanie materiálov pomocou sústredeného tepelného zdroja alebo aj tlaku, s použitím alebo bez použitia prídavného materiálu, zvyčajne podobného zloženia ako sú spájané materiály. Podstata zvárania kovov je vytvorenie metalurgického spojenia, t. j. spojenia založeného na pôsobení medziatómových síl, ktoré sú príčinou súdržnosti a pevnosti kovov. Zváranie zvyšuje produktivitu práce a zmenšuje spotrebu materiálu, zjednodušuje konštrukciu, podstatne skracuje výrobné časy a umožňuje rýchlu realizáciu konštrukčných návrhov.
Meď, najmä trieda C11000 (elektrolyticky húževnatá, ETP), je jedným z najpoužívanejších druhov medi, obsahuje minimálne 99,9 % medi s malým množstvom kyslíka. Tento typ medi je vysoko cenený pre svoju vynikajúcu elektrickú a tepelnú vodivosť, dobrú odolnosť proti korózii a kujnosť. Zváranie medi, vrátane C11000, je však náročnejšie v porovnaní so zváraním ocele alebo niektorých iných kovov. Vzhľadom na čoraz širšiu aplikáciu medených rúr a plechov priťahuje proces zvárania a kvalita zvárania medených rúr čoraz väčšiu pozornosť.
Charakteristika Zvárania Plameňom
Zváranie plameňom patrí k najstarším technológiám zvárania s využitím miestneho ohrevu. Zdrojom tepla je plameň, ktorý vzniká horením zmesí horľavých plynov s kyslíkom. Plameňové zváranie sa v priemyselnej výrobe eviduje od začiatku dvadsiateho storočia a používa sa dodnes, čiastočne ho nahradilo zváranie elektrickým oblúkom. Plameňom sa najčastejšie zvárajú oceľové plechy hrubé 0,3 až 10 mm (najviac do hrúbky 30 mm) a pri zváraní neželezných kovov na báze medi a hliníka. Strojové zváranie sa používa v menšom rozsahu, a to vtedy, ak ide o uplatnenie zvárania plameňom v sériovej výrobe. Ku kladom tejto technológie možno zaradiť malé investičné náklady, nezávislosť od pracovného prostredia, veľkú pohyblivosť, univerzálnosť, jednoduchú obsluhu, možnosť strojového zvárania a uplatnenie zariadenia pri rezaní kyslíkom. K záporom patrí veľký ohrev zváraného materiálu, a tým široké pásmo ovplyvnenia a nižšie mechanické vlastnosti vedľa zvaru.
Na zváranie plameňom sa ako horľavý plyn najčastejšie používa acetylén. Acetylén zmiešaný s kyslíkom pri horení má najväčšiu teplotu plameňa. Vodík sa pri zváraní používa omnoho menej ako acetylén. Z ostatných plynov sa v malej miere používa svietiplyn, a to najmä na spájkovanie. V poslednej dobe sa v určitom rozsahu uplatňuje pri zváraní a rezaní kyslíkom skvapalnený plyn, čo je zmes 80 až 90 % butánu a zvyšok je propán s malým množstvom etánu.
Výzvy Zvárania Medeného Plechu (C11000) Plameňom
Krátka odpoveď je áno, medený plech C11000 je možné zvárať plameňom, aj keď plameň nedokáže zvariť antikor (alebo oceľ s vyšším obsahom molybdénu alebo volfrámu). Plameň dokáže zvariť aj meď za pomoci tavidla boraxu a mosadzných drôtov. Avšak zváranie medi, vrátane C11000, je náročnejšie v porovnaní so zváraním ocele alebo niektorých iných kovov.
Hoci je bod topenia červenej medi (1083 stupňov) oveľa nižší ako teplota ocele, vďaka jej vysokej tepelnej vodivosti sa pri zváraní odvádza veľké množstvo tepla. Vysoká tepelná vodivosť medi predstavuje významnú prekážku. Teplo sa počas zvárania rýchlo rozptýli cez medený materiál, čo znamená, že na dosiahnutie bodu tavenia a vytvorenie správneho zvaru je potrebný väčší prívod tepla. Na zabezpečenie prieniku zvárania je potrebný veľký tepelný príkon a dostatočný predohrev. Keďže meď má veľký koeficient lineárnej rozťažnosti, je náchylná na veľkú deformáciu počas zvárania.
Ďalšie problémy pri zváraní medeného plechu C11000 sú:
- Pórovitosť: Je jedným z najbežnejších problémov. Môže to byť spôsobené niekoľkými faktormi, ako je prítomnosť vlhkosti, oleja alebo iných nečistôt na povrchu základného kovu. Vysoká rozpustnosť vodíka v medi pri vysokých teplotách môže viesť aj k tvorbe vodíkových pórov počas tuhnutia. Pretože vodná para je nerozpustná v medi a rýchlosť kryštalizácie roztaveného kúpeľa je rýchla, vytvoria sa reakčné póry, keď vodná para nemá čas uniknúť. Preto je citlivosť pórov medi obsahujúcej kyslík väčšia ako citlivosť bezkyslíkatej medi.
- Praskanie za tepla: Vo zvarovom kove alebo v tepelne ovplyvnenej zóne (HAZ) môže dôjsť k praskaniu za tepla, známeho aj ako praskanie pri tuhnutí. Je to spôsobené napätím zmršťovania počas tuhnutia a prítomnosťou nečistôt s nízkou teplotou topenia v medi. Na zmiernenie praskania za tepla môže byť výhodné použitie prídavných kovov s vhodnými legovacími prvkami.
- Deformácia: Kvôli vysokej tepelnej rozťažnosti a kontrakcii medi C11000 je deformácia pri zváraní významným problémom. Na minimalizáciu skreslenia možno použiť správne upínacie a upínacie techniky.
Spájkovanie ako alternatíva pre medený plech plameňom
Analýza zvariteľnosti červenej medi ukazuje, že pri zváraní červenej medi sa ľahko vyskytujú problémy ako praskliny, neúplná penetrácia a póry. Avšak spájkovanie medi môže týmto problémom predísť. Spájkovanie a tvrdé spájkovanie patria k najstarším a zároveň najmodernejším spojovacím postupom.
Pri spájkovaní sa ako prídavný kov používa kovový materiál s nižšou teplotou topenia ako má základný kov. Zvarenec a prídavný kov sa zahrejú na teplotu vyššiu ako je teplota tavenia prídavného kovu, ale nižšiu ako je teplota tavenia základného kovu. Tekutý výplňový kov sa používa na zvlhčenie základného kovu a vyplnenie spoja. Medzi spájanými dielmi musí byť malá medzera, do ktorej môže spájka prúdiť kapilárnym pôsobením. Použitie tavidla zlepšuje priľnavosť komponentov k spájke. V porovnaní s tavným zváraním nedochádza pri spájkovaní k roztaveniu základného kovu počas spájkovania, čo znižuje vplyv vysokej tepelnej vodivosti základného kovu na kvalitu zvárania, zabraňuje tvorbe neúplných prienikov a znižuje výskyt pórov a trhlín, čím sa zabezpečuje výkon zvaru.
Potrebné vybavenie pre plameňové procesy
Na plameňové zváranie alebo spájkovanie potrebujeme špecifické vybavenie, ktoré zabezpečuje bezpečnú a efektívnu prácu:
- Fľaše na stlačený plyn: Sú to oceľové bezšvové vysokotlakové nádoby valcového tvaru. Na hornej strane vyúsťujú do hrdla, do ktorého je naskrutkovaný fľašový ventil. Fľaše pre acetylén sú naplnené špeciálnou pórovitou hmotou, ktorá sa napojí acetónom, aby nemohol nastať jeho rozklad. Rozlíšenie fliaš pre jednotlivé plyny je prevedené farebným označením na hrdle (kyslík modrý, acetylén biely, vodík červený pás). Pre zváranie sú najbežnejšie fľaše s objemom 40 l.
- Fľašové ventily: Slúžia na uzatvorenie jednotlivých fliaš. Fľašový ventil pre kyslík je vyrobený z mosadze a ovláda sa ručným kolieskom. Fľašový ventil pre acetylén je oceľový a ovláda sa štvorhrannou rukoväťou.
- Acetylénové vyvíjače: Vyrábajú acetylén pôsobením vody na karbid vápenatý. Môžu byť stabilné alebo pojazdné a rozdeľujú sa na nízkotlakové, stredotlakové a vysokotlakové. Uplatnia sa tam, kde sa veľa zvára; pre nepravidelné zváranie je vhodnejší fľašový acetylén.
- Redukčné ventily: Znižujú pretlak plynu z fľaše alebo vyvíjača na potrebný pracovný pretlak a udržiavajú ho konštantným počas celého zvárania. Redukčný ventil pre kyslík sa pripája pravým závitom, pre vodík ľavým závitom a pre fľašový acetylén strmeňom.
- Hadice: Pre prívod plynov z fľaše alebo vyvíjača na miesto spotreby sa používajú tlakové hadice s textilnou vložkou. Najmenšia dĺžka hadíc má byť 5m, vzdialenosť horáka od fliaš 3 m.
- Horáky: V zváracom horáku sa má vytvoriť rovnomerne premiešaná zmes kyslíka s horľavým plynom pri určitej výstupnej rýchlosti, aby sa dosiahol plameň vhodný pre daný spôsob zvárania alebo spájkovania. Sú dostupné rôzne typy, napríklad zváracie nástavce MESSER pre acetylén, ktoré sú kompatibilné s rukoväťou typu U7 a využívajú sa aj pri kúrenárskych a montážnych prácach.
- Bezpečnostné prvky: Poistky pre strojné horáky (MS/MSID/MSAP), tlakový spätný uzatvárací ventil, protiexplozívna zhášacia vložka a tepelný uzatvárací ventil sú životne dôležité pre bezpečnú prevádzku.
Príprava materiálu a proces spájkovania medených rúrok (plameňom)
Pre úspešné spájkovanie medeného plechu C11000 je rozhodujúca dôkladná príprava povrchu a správne prevedenie procesu.
Príprava medi
Prípravu materiálu treba považovať za základnú operáciu, bez ktorej zvar dobrej kvality nemožno vytvoriť. Preto na prípravu materiálov platí norma. Povrch by mal byť vyčistený, aby sa odstránili všetky nečistoty, olej, oxidy alebo iné nečistoty. To sa dá dosiahnuť použitím rozpúšťadiel, drôtenou kefou alebo mechanickým brúsením (oceľovou vlnou). Ak je naozaj špinavá, rýchlo pretrite zriedenou kyselinou chlorovodíkovou, ale rýchlo ju opláchnite, aby nepoškodila kov. Potom utrite všetku mastnotu. Odtlačky prstov alebo olej z dielne môžu všetko pokaziť. Použite acetón alebo minerálny benzín s čistou handričkou.
Záleží aj na tom, ako kusy dosadajú. Pre plochý spoj prekrývajte plechy asi o pol centimetra. Pre okraje - napríklad roh krabice - ich zarovnajte pevne a nechajte tenkú medzeru, dovnútra ktorej sa môže vkradnúť spájka. Svorky alebo prípravok ho udržia v stabilnej polohe; ak s ním budete pohybovať, kým je horúci, praskne. Zostehovanie materiálov do vzájomnej polohy možno robiť krátkymi zvarmi alebo rôznymi svorkami.
Pájení měděných trubek a tvarovek!!
Výber a použitie tavidla
Tavidlo je nevyhnutnosťou - čistí meď, takže spájka priľne. Na plech je najlepšie niečo silné, ako je chlorid zinočnatý alebo kyselina chlorovodíková. Pre medené plechy zvoľte niečo výrazné, ako je chlorid zinočnatý alebo kyselina fosforečná. Na spájkovanie sa ako tavidlo často používa FB101.
Naneste tavidlo štetcom - na oba kusy, pekne a rovnomerne. Chcete, aby to bolo mokré, nie aby sa tvorili kaluže. Príliš veľa spôsobí neporiadok, príliš málo a spájka preskočí miesta. Kyslé tavidlá nahlodávajú kov, ak ich necháte na mieste, preto spoj neskôr umyte vodou alebo zmesou sódy bikarbóny.
Správne zahrievanie
Spájkovanie by sa malo vykonávať v spodnej polohe vždy, keď je to možné, aby sa zabezpečilo nepretržité zváranie. Spájkovací plameň by mal byť neutrálny plameň, pretože oxidačný plameň obsahuje vysoký obsah kyslíka, ktorý oxiduje meď a spôsobuje praskliny; karbonizačný plameň obsahuje voľný vodík, ktorý môže spôsobiť póry. Pri zahrievaní potrubia by mal byť plameň kolmý na vykurovaciu plochu a spoj medenej rúrky, ktorý sa má zvárať, by sa mal zahrievať rovnomerne a základný kov by sa mal zahriať čo najrýchlejšie. Meď by mala byť dostatočne teplá na to, aby sa roztavila spájka - nie taká horúca, aby žiarila na červeno. Pomocou horáka pohybujte plameňom tam a späť po spoji. Sledujte tavidlo - keď je pripravené, bude bublať a zmení sa na číry.
Nepreháňajte to s teplom. Príliš veľa a tavidlo sa spáli alebo meď zmäkne. Príliš málo a spájka tam zostane ako hrudka. Pri bezolovnatej spájke sa snažte dosiahnuť 400-500 °F (približne 200-260 °C). Keď je teplota 650 až 750 stupňov, spájka sa privádza a spodná časť spájky sa vo všeobecnosti zahrieva, aby sa vytvorila. Roztavená spájka vyplní medzeru. Keď je spájka úplne roztavená, zahrievanie by sa malo okamžite zastaviť, aby sa predišlo príliš vysokej teplote spoja medenej rúrky a príliš dlhému času zahrievania. Počas procesu spájkovania by mal byť spájkovací šev aj spájkovací kov chránený plameňom.
Položenie spájky
Keď je meď horúca a tavidlo je pripravené, dotknite sa spájky spoja. Nechajte ju teplom roztaviť - nevhadzujte ju do plameňa. Ak funguje, bude stekať ako sirup a vyplní priestor. Použite len toľko, koľko potrebujete; nahromadenie vyzerá nedbalo a nie je pevnejšie. Ak sa zhrčí, niečo nie je v poriadku - možno sú to nečistoty alebo nedostatočné teplo. Zoškrabte to, znova očistite a skúste to znova.
Chladenie a čistenie
Spájkovaný šev sa po zváraní prirodzene ochladí. Nechajte to samo vychladnúť - namáčanie vo vode môže spoj namáhať, hoci v núdzi to nevadí. Dajte tomu minútu alebo dve, kým to nestvrdne, a potom to skontrolujte. Dobrý spoj je hladký a lesklý, bez dier alebo hrboľov. Matný alebo popraskaný? Možno ste ho varili príliš dlho alebo príliš krátko.
Čistenie je pri kyslom tavidle veľmi dôležité - ak ho necháte tak, spôsobí koróziu. Vydrhnite teplou vodou alebo naneste pastu zo sódy bikarbóny, aby ste kyselinu zničili. Pretože použité tavidlo FB101 obsahuje fluorid, ktorý má určitý korozívny účinok, a prítomnosť zváracej trosky bude tiež brániť kontrole spájkovacieho švu, preto po vychladnutí spájkovacieho švu je potrebné na utieranie použiť horúcu vodu alebo vlhkú handričku spájkovací šev a okolie.
Po zváraní skontrolujte kvalitu spájkovacieho švu. Na povrchu zvarového švu nie sú žiadne trhliny, póry, nedostatok fúzie a iné chyby a povrch zvarového švu je krásne tvarovaný.
Oprava bežných problémov
Ak spájka nedrží, je pravdepodobne znečistená - dôkladne ju vydrhnite, utrite dočista a naneste čerstvé tavidlo. Môže to byť aj teplo; uistite sa, že meď je dostatočne teplá, aby sa roztavila. Praskliny vznikajú z prílišného tepla alebo posunutia pri chladnutí. Nabudúce ju držte pevne. Kvapkanie znamená priveľa spájky alebo nerovnomerné teplo. Malé dierky - pórovitosť - vznikajú, keď sa zachytí tavidlo alebo vlhkosť. Všetko osušte a použite čerstvé tavidlo.
Materiály pre spájkovanie medi
Spájkovanie medených rúrok plameňom môže účinne zabrániť defektom, ako sú póry, praskliny a neúplné preniknutie, ktoré sa ľahko vytvárajú počas zvárania. Uspokojivé zváranie je možné dosiahnuť použitím kombinácie spájky BCu60Zn Sn-R a taviva FB101 na zváranie medených rúrok.
Spájkovacím materiálom je BCu60Zn Sn-R (Silk 221) v tvare vlákna alebo tyče (Ф3.0 ~ Ф5.0 mm). Jeho chemické zloženie je uvedené v tabuľke 1. Ako tavidlo bolo vybrané FB101 a jeho zloženie je uvedené v tabuľke 2.
Tabuľka 1: Chemické zloženie spájky BCu60Zn Sn-R
| Prvok | Obsah (%) |
|---|---|
| Cu | 60 |
| Zn | Zvyšok |
| Sn | 0.5-1.5 |
| Ďalšie | Max. 0.2 |
Tabuľka 2: Zloženie taviva FB101
| Zložka | Úloha |
|---|---|
| Borax | Čistiaci agent |
| Fluoridy | Zníženie teploty tavenia, zlepšenie zmáčavosti |
| Chloridy | Aktivačný agent |
| Ďalšie prísady | Stabilizácia, ochrana |
tags: #zvaranie #medeneho #plechu #plamenom