ZVÁRANIE

Zváraním nazývame proces nerozoberateľného spájania materiálov, je to metalurgický proces, pri ktorom sa vytvárajú nerozoberateľné metalurgické spojenia kovových súčastí pomocou zvarového kovu prostredníctvom medziatómových väzieb medzi zváranými časťami priamo alebo prostredníctvom prídavného materiálu pri jeho ohreve či plastickej deformácii.

Zvarový kov sa formuje pomocou vytaveného prídavného materiálu. Všeobecne môžeme povedať, že zvarový kov je tá časť zvarového spoja, ktorá je vyhriata nad teplotu solidusu matrice. Vzniká premiešaním pretaveného základného materiálu s vytaveným prídavným materiálom. Podiel pretaveného základného materiálu vyjadrujeme ako stupeň premiešania. Materiály v mieste spoja pôsobením zdroja energie prevedieme do stavu tekutého a lebo plastického a tým ich spojíme.

Zváranie:teplom
              tlakom
              teplom a tlakom

Tavné zváranie:- plameňom - ručne
                                          - strojom
                       - elektrickým oblúkom - ručné 
                                                        -automatické
                                                        -poloautomatické
                       - elektródou - holou
                                          -obaľovanou 
                       - v ochrane plynov
                       - pod tavivom
                       - pod roztavenou troskou)
                       - elektrónový lúč
                       - plazmový lúč
                       - svetelný lúč

Tlakové zváranie:- za studena
                          - ultrazvukom
                          - výbuchom

Zváranie teplom a tlakom:-kováčske
                                       -trením
                                       -plameňotlaké
                                       -elektrickým odporom (bodové, švové, výstupkové)
                                       -odtavením
                                       -indukčné
                                       -difúzne

Pojem - zvariteľnosť materiálov a jej hodnotenie

Pojem zvariteľnosť – komplexná charakteristika vyjadrujúca vhodnosť kovu na zhotovenie zvarov s požadovaným účelom, pri určitých technologických možnostiach zvárania a konštrukčnej spoľahlivosti zváraného spoju.

Zvariteľnosť rozdeľujeme:

- Zaručená zvariteľnosť – výrobca zaručuje zvariteľnosť ocele pri zváraní za teplôt až do 0°C bez zvláštnych opatrení pri zváraní.

- Podmienečne zaručená zvariteľnosť – výrobca zaručuje zvariteľnosť pri určitých vopred stanovených podmienkach. Podmienky sú predpísané výrobcom a sú uvedené v normách akosti.

- Dobrá zvariteľnosť – materiály možno zvárať a možno dosiahnuť dobré zvarové spoje, hoci ich výrobca nezaručuje.

- Obtiažna zvariteľnosť – udáva sa pri materiáloch, pri ktorých sa nedá dosiahnuť vyhovujúca kvalita zvarových spojov ani pri dodržaní osobitných opatrení pri zváraní.

Vhodnosť na zváranie – charakteristika, ktorý vyjadruje zmenu vlastností kovu v dôsledku zvárania. Obecne je zvárateľnosť tiež interpretovaná ako reakcia materiálu na tepelne deformačný cyklus zvárania, pričom jeho výsledkom sú štruktúrne zmeny deformácie.

Vhodnosť kovu na zváranie je daná:
-chemickým zložením
-metalurgickým spôsobom výroby
-spôsobom liatia a tvárnenia
-tepelným spracovaním

Technologická možnosť zvárania kovu – je charakteristika, ktorá vyjadruje vplyv použitého druhu zvárania na vlastnosti zváraného spoju určitej konštrukčnej spoľahlivosti, vyrobeného z kovu s určitou vhodnosťou na zváranie.

Hodnotenie zvariteľnosti – na skúšania a hodnotenie ocelí na zváranie sa používa súbor ukazateľov celistvosti a mechanických vlastností zvarovaných spojov. Odolnosť zváraných spojov proti jednotlivým typom praskavosti sa skúša rôznymi laboratórnymi a technologickými skúškami a odolnosť je hodnotená stupňom odolnosti pre jednotlivé ukazatele celistvosti. U ocelí označených v materiálovej norme ako vhodné na zváranie je výskyt trhlín vo zvarovaných spojoch neprípustný a odolnosť je hodnotená stupňom I. U stredných odolností označených stupňom II. bývajú nutné pre dosiahnutie zvarových spojov bez trhlín určité technologické opatrenia. Použitie ocelí s nízkou odolnosťou proti vzniku trhlín hodnotenou stupňom III. býva problematické a prináša rad komplikácií. Pevnosť v ťahu zváraného spoja je mierou jeho únosnosti. Hodnotí sa aj nárazová práca.

Druhy zvarových spojov

- Tupý spoj – spoj dielcov ležiacich v jednej rovine
- Preplátovaný spoj –spoj čiastočne prekrývajúcich sa dielcov, ktoré ležia v rovnobežných rovinách
- Rohový spoj – spoj dielcov vzájomne zvierajúcich iný uhol ako 180°
- Spoj tvare T – spoj dvoch dielcov, spojených okrajom jedného dielca pod pravým alebo jemu blízkym ostrým uhlom do tvaru T
- Krížový spoj – spoj troch dielcov, spojených okrajmi dvoch dielcov pod pravým alebo jemu blízkym uhlom do tvaru kríža

ZVÁRANIE LASEROVÝM LÚČOM

Laserový lúč sa vyznačuje koherentnosťou, monochromatickosťou a rovnobežnosťou lúčov. Laserové zváranie patrí do metód zvárania koncentrovanými zdrojmi energie. laser ako zdroj tepla umožňuje sústredenie veľkej energie optického zariadenia do malej plochy a na povrchu materiálu možno dosiahnuť teplotu až 100 000°C. Pri tejto teplote sa každý materiál oparuje. Znížením výkonu sa laser stáva použiteľným pre zváranie. Taví akýkoľvek materiál v tisícinách sekundy. pre zváranie sa používajú lasery s pevnou fázou najčastejšie rubínové. Lasery s kontinuálnym žiarením sa podobajú elektronovému paprsku a vo zváraní mu konkurujú. Dosahujú veľmi úzke tepelne ovplyvnené oblasti. Lasery s pulzujúcim žiarením základný materiál tepelne prakticky vôbec neovplyvňujú, zváranie prebehne v čase asi 10-3 s a okolie zvaru sa nestačí ohriať. Nie je nutné pred zváraním čistiť základný materiál, nečistoty sa vyparia. Zvára sa bez prídavného materiálu. Stykové plochy sa upravujú rovnako ako u elektrónového zvárania.

Pri dopade sfokusovaného zväzku laserového lúča na malú plochu sa časť žiarenia odrazí, časť prechádza materiálom a časť sa absorbuje. Absorbované žiarenie spôsobuje silné ohriatie materiálu, jeho tavenie a odparovanie. Tavenie a odparovanie materiálu sprevádzajú rozličné efekty, napr. tvorba oblasti ionizácie a plazmového oblaku nad materiálom, vytrhávanie väčších častí materiálu a tlakové vlny, ktoré sa šíria materiálom. Oblasť ovplyvnená tepelnými efektmi sa môže v dôsledku absorpcie žiarenia líšiť od teoreticky predpovedaného priemeru stopy zväzku. Jej veľkosť a výsledný efekt žiarenia je určený predovšetkým výkonom lasera, plošnou hustotou výkonu žiarenia, časom pôsobenia žiarenia, optickými vlastnosťami materiálu, povrchovými podmienkami a tepelnými vlastnosťami.

Lasery možno deliť - podľa skupenského stavu - uhé
                                                                    -kvapalné
                                                                    -plynné
                          
                            - podľa frekvencie vysielaného žiarenia rozoznávame -infražiarenie (iraser)
                                                                                                          -optožiarenie, svetelné (laser)
                                                                                                          -ultražiarenie (maser)
                                                                                                          -žiarenie gama (graser)

Najpoužívanejšie opticky čerpané pevné lasery 
-Rubínový laser
-Neodýmové sklo
-Neodýmový YAG
-CO2 – laser
-Argónový laser

Úprava zvarových plôch

Zvarové plochy sa pripravujú delením, opracovaním a upravením. Vzhľadom na to, že energia laserového lúča sa absorbuje na povrchu materiálu a preniká dnu tepelným vedením, úspech pri zváraní z veľkej časti bude závisieť od dobrého dotyku zváraných častí a od kvality povrchu materiálu. Stav povrchu materiálu možno opracovaním vhodne prispôsobiť. Výhodný je napr. zoxidovaný povrch, ktorý umožňuje vyššiu absorpciu lúča. Výhodné môžu byť určité kovové povlaky na zváranom materiále. Zmenšenie reflexie dosiahneme aj zdrnením povrchu. Zvarové spoje sa vyhotovujú vhodným zariadením vyžadovaného výkonu optimalizovanými parametrami s prihliadnutím na charakter zváraného materiálu. V prípade zvárania laserovým lúčom sa môžu použiť ochranné atmosféry, obdobne ako je to pri zváraní elektrickým oblúkom v ochranných atmosférach, čo je veľkou prednosťou laserového lúča v porovnaní s elektrónovým lúčom. Veľmi kvalitné zvarové spoje sa dajú dosiahnuť zváraním laserovým lúčom vo vákuu.

Využitie zvárania v technickej praxi

Laserový lúč ma všestranne využiteľný ako v oblasti priemyselnej výroby, tak aj v iných oblastiach priemyslu.

Využíva sa najmä:

-Rezanie antikoróznych ocelí hrúbky 1 mm a i.
-Zváranie anódo – katódových spojov žiaroviek z materiálov W
-V leteckom a raketovom priemysle na zváranie špeciálnych materiálov
-Priváranie oceľových rúrok priemeru 1,58 mm na tenkostennú valcovú nádrž

Výhody a nevýhody zvárania laserovým lúčom

Výhody:

-Dostatočná pracovná vzdialenosť dovoľuje fokusovanie lúča aj do inak neprístupných priestorov, prípadne možno zvárať v transparentnom prostredí.
-minimálne znečistenie okolia
-minimálny príkon tepla do zváraného materiálu a odovzdávanie tepla vo veľmi krátkom čase
-možno zvárať bez ochrannej atmosféry
-Laserový lúč sa môže fokusovať do extrémne malého bodu Veľmi presne možno usmerniť zvar
-Je možné presné dávkovanie energie, čím je zaručená dobrá reprodukovateľnosť
-zváranie materiálov s vysokou tepelnou vodivosťou možno zvárať materiály s rozdielnym chemickým zložením

Nevýhody:

-Z nevýhod možno spomenúť : veľkú obstarávaciu cenu laserov, najmä kontinuálnych vyšších výkonov a malú účinnosť zariadenia.