Jak se rozdělují tavidla podle jejich zamýšleného účelu?

Při použití svařování elektrickým obloukem nebo plynem za vysokých teplot se výrazně zvyšuje chemická aktivita ošetřovaného místa. Kov je intenzivně oxidován vlivem atmosférického vzduchu, v důsledku čehož se do něj dostávají strusky a oxidy, snižující intenzitu metalurgických procesů a v konečném důsledku zhoršující kvalitu svaru. Aby se těmto procesům zabránilo, je zapotřebí ochranné plynné nebo kapalné prostředí, které izoluje svařovací zónu. Vytvářejí ho tavidla – nekovové kompozitní práškové složky.

Účelem tavidel při svařování je tedy izolovat svarovou lázeň od atmosférického vzduchu, chránit vyloučený kov před intenzivními oxidačními procesy, stabilní hoření svařovacího oblouku a získat svar požadované kvality.

Proč potřebujete tavidlo při svařování?

Použití tavidel poskytuje při svařování následující výhody.

• Pro svařování elektrickým obloukem i plynem, svařovací tavidlo poskytuje intenzivnější tavení kovu – (respektive při vysokých proudech nebo vysokých koncentracích kyslíku). Díky tomu není potřeba předem ořezávat okraje budoucího svaru.
• V oblasti švu a na přilehlých plochách je možné vyhnout se kovovému odpadu – jeho ztrátě oxidací a vypařováním.
• Spalování oblouku má vyšší stabilitu, což je zvláště důležité pro složité konfigurace švů
• Sníží se energetické ztráty zdroj proudu k ohřevu kovu a jeho účinnost se odpovídajícím způsobem zvyšuje.
• Spotřeba je optimalizována výplňový materiál.
• Více než pohodlné provedení práce pro svářeče, protože tavidlo stíní část plamene oblouku.

Podmínky použití svařovacích tavidel

Účelem tavidla je stabilizovat metalurgické procesy při zachování požadované produktivity elektrod. K tomu je třeba během procesu svařování dodržet určité podmínky.

• Tavidlo by nemělo chemicky reagovat s kovem tyče a základním kovem.
• Oblast svarové lázně musí zůstat během svařovacího procesu izolovaná.

Zbytky tavidla spojené se struskovou krustou v důsledku svařování by měly být po dokončení práce snadno odstraněny. Navíc až 80 % materiálu lze po vyčištění znovu použít.

Omezení

Použití svařovacích tavidel má několik nevýhod.

• Vysoká cena, která je přibližně srovnatelná s cenou svařovacího drátu.
• Možnost okamžité kontroly svaru. Z tohoto důvodu, zejména u konstrukcí složitých tvarů, je místo svařování předem pečlivě připraveno.

Jak fungují tavidla

• Před svařováním se na spoje nanese silná (40-60 mm) vrstva tavidla.
• Elektroda se vloží do svařovací zóny a oblouk se zapálí.
• Vlivem vysokých teplot (až 6000 °C) se tavidlo se svou nízkou hustotou rychle roztaví v plynové bublině, izoluje svarovou lázeň shora a zablokuje přístup plynu, vodní páře a dalších chemikálií.
• Díky vysokému povrchovému napětí zabraňuje tavenina tavidla intenzivnímu rozstřikování kovu.
• To umožňuje výrazně zvýšit proud oblouku (až 1000-2000 A) bez vážné ztráty materiálu elektrody a při zachování dobré kvality svaru.
• Pod vlivem toku se tepelná energie soustřeďuje v zóně oblouku – v důsledku toho dochází k rychlejšímu tavení kovu.
• V tomto případě jsou všechny spoje vyplněny kovem, bez ohledu na stav okrajů.
• Materiálová bilance svaru se mění – 60-65% z toho tvoří kov svařovaných dílů a pouze zbytek je kov svařovací elektrody.

Tavidla pro svařování – klasifikace

Klasifikace tavidel je extrémně široká. Rozlišují se podle vzhledu a fyzikálního stavu, chemického složení, způsobu výroby a účelu. Takže například pro navařování nebo obloukové svařování se zpravidla používají granulovaná nebo prášková tavidla s určitými indikátory elektrické vodivosti a pro svařování plynem se používají plyny, prášky a pasty.

Podle způsobu získávání kompozitů

Existují stavená a nestavená tavidla.

Tavené svařovací tavidlo široce používané nejen při svařování, ale také při navařování. Vykazuje vysokou účinnost v případech, kdy musí povrch svarového kovu přidáním dalších chemických prvků získat vyšší technické vlastnosti – např. zvýšenou odolnost proti korozi nebo velmi rovnoměrný a hladký svar.

Ponořený povrch

Tavená tavidla se získávají následujícím způsobem: složky se melou, mísí a pak se taví v plamenech nebo elektrických pecích za úplné nepřítomnosti kyslíku. Zahřáté částice pak procházejí nepřetržitým proudem vody, ztvrdnou a tím se změní na granulát. Velikost částic se liší – čím tenčí je svařovací drát, tím menší by měly být granule.

Netavená tavidla (keramická) pro svařování se vyrábějí smícháním drcených částic vsázky z feroslitin, minerálů, struskotvorných materiálů bez následného tavení. Částice se smíchají se sklem a poté se spékají.

Mezi jejich výhody:

• nízká spotřeba,
• možnost opakovaného použití,
• vysoká kvalita výsledného švu.

Příkladem je keramické svařovací tavidlo třídy UF (UF-01, UF-02, UF-03), které se používá v energetice a stavebnictví pro svařování kovových konstrukcí z vysokopevnostních nízkolegovaných ocelí.

Chemické složení tavidel pro svařování

Chemické složení je důležitou součástí vlastností tavidel. Materiál musí být chemicky inertní při velmi vysokých teplotách. Navíc musí zajistit účinnou difúzi jednotlivých prvků (například legujících prvků) do svarového kovu.

Největší hmotnostní podíl (od 35. 80 % celkového objemu) v tavidle pro svařování je obvykle (ale ne ve všech) oxid křemičitý (oxid křemičitý) je kyselý oxid, bezbarvý průhledný krystalický minerál. Křemík zasahuje do procesu tvorby uhlíku, čímž se snižuje riziko prasklin a pórů ve svarovém kovu.

Významnou částí je manganu. Jako aktivní deoxidační činidlo je tato složka svařovacích tavidel snižuje tvorbu oxidů v zóně svarové lázně, přičemž nejprve reaguje s kyslíkem v oxidech železa a poté s oxidem křemíku. Výsledkem složité reakce je oxid manganu, který je v oceli nerozpustný a následně snadno odstranitelný. Mangan navíc reaguje se sírou, která je pro svarový kov škodlivá — váže se s ním za vzniku sulfidu, který se pak také odstraňuje z povrchu svaru.

Také mezi chemické prvky tavidel – legovací přísady – kromě křemíku a manganu ještě toto molybden, chrom, titan, wolfram, vanad a další. Z úkolu – obnovit původní chemické složení kovu a v některých případech legováním doplnit vyhořelé základní nečistoty oceli a dodat svarovému kovu další speciální vlastnosti. Obvykle jsou v tavidlech zastoupeny sloučeninami se železem – feroslitiny (ferochrom atd.).

Druhy tavidel pro svařování podle účelu

Jejich výběr chemického složení přímo závisí na účelu svařovacích tavidel.

• Pro svařování nízkouhlíkových ocelí Používají se tavidla s vysokým obsahem křemíku a manganu v kombinaci s nízkouhlíkovým ocelovým drátem bez legujících přísad. Druhou možností je malý podíl manganu (nebo žádný mangan) v tavidle, ale legující přísady jsou přítomny v oceli svařovacího drátu.
• Pro svařování nízkolegovaných ocelí používají se tavidla s vysokou chemickou inertností, vyšší než u nízkouhlíkových ocelí. To má za následek houževnatější svar. Příkladem je tavidlo pro svařování oceli AN-46.
• Pro svařování vysoce legovaných kovů Používají se tavidla s minimální chemickou aktivitou. Křemík, stejně jako mangan, se prakticky nepoužívá – je nahrazen fluoritem (kazivec), díky kterému se tvoří snadno oddělitelné tavitelné strusky. Taková tavidla také obvykle obsahují oxid hlinitý a nehašené vápno.
• Pro svařování aktivních kovů (např. titan) používají solná tavidla – zpravidla se jedná o chloridové a fluoridové soli alkalických kovů. Příměs kyslíku v nich zcela chybí, protože snižuje plasticitu švu.

Účel svařovacího tavidla – příklady

Tavená tavidla		Netavená tavidla
AN-348-A, AN-348-AM, AN-348-V, AN-348-VM, OSTS-45, OSTS-45M, AN-60, FC-9	Mechanické svařování a navařování nízkolegovaných a uhlíkových ocelí nízkolegovaným a uhlíkovým svařovacím drátem	ANK-35	Svařování nízkouhlíkových ocelí nízkouhlíkovým drátem Sv-08 a Sv-08A
AN-8	Elektrostruskové svařování uhlíkových a nízkolegovaných ocelí; svařování nízkolegovaných ocelí uhlíkovým a nízkolegovaným svařovacím drátem.	ANK-46	Svařování nízkouhlíkových a nízkolegovaných ocelí
AN-15M, AN-18, AN-20S, AN-20P, AN-20SM	Automatické obloukové svařování a navařování vysoko a středně legovaných ocelí	ANK-30, ANK-47	Svarové švy s vysokou odolností proti chladu
AN-22	Elektrostruskové svařování a automatické navařování a svařování nízko a středně legovaných ocelí	ANK-45	Svařování vysoce legovaných ocelí
AN-26S, AN-26P, AN-26SP	Automatické a poloautomatické svařování nerezových, korozivzdorných a žáruvzdorných ocelí	ANK-40, ANK-18, ANK-19	Navařování nízkouhlíkovým svařovacím drátem Sv-08 a Sv-08A;
AN-17M, AN-43 a AN-47	Obloukové svařování a navařování uhlíkových, nízko a středně legovaných ocelí vysoké a zvýšené pevnosti	ANK-3	Jako přísada do tavidel značek AN-348A, OSTS-45, AN-60 pro zvýšení odolnosti švů proti tvorbě pórů

Tavidla pro svařování plynem

Pro svařování hliníku a jiných neželezných kovů, litiny, nástrojových ocelí a určitých druhů tenkých ocelových plechů se používá ochranná plynná atmosféra. Zajišťují ho plynná, pastová a prášková tavidla. Lze je aplikovat:

• na okrajích spojovaných dílů;
• přímo do svarové lázně;
• k plnicí tyči.

V závislosti na fyzikálním stavu materiálu jsou tavidla pro svařování dodávána do pracovního prostoru různými způsoby. Práškové kompozity způsobují určité potíže – musí být rovnoměrně a přesně zaváděny do taveniny, aniž by tok plynu umožnil vyfouknutí prášku. Kompozice ve formě past se přivádějí do oblasti připojení. Pro přívod plynných toků se používají průtokoměry – s jejich pomocí je plyn dávkován do pracovního prostoru.

Elektromagnetický průtokoměr

Důležitý bod: pro svařování plynem se složení tavidla volí v závislosti na oxidech vytvořených během svařování. Jsou-li kyselé, musí být tavidla alkalická (zásaditá), naopak pokud se jedná o alkalické oxidy, je třeba volit tavidla kyselá.

Tavidla nejrozšířenější při svařování plynem jsou:

• měď, mosaz, bronz – pro svařování používají kyselá tavidla obsahující sloučeniny obsahující bor (kyselina boritá atd.) – například značky MB-2 nebo BM-1;
• litina – pro její svařování se obvykle používají tavidla obsahující různé sloučeniny alkalických kovů – sodík a draslík;
• hliník – zde se používají kompozice obsahující fluoridy draslíku, lithia a sodíku a také chloridy. V tomto případě je nejpoužívanějším svařovacím tavidlem AF-4A.

Tavidla pro svařování plynem se nepoužívají ke spojování dílů vyrobených z nízkouhlíkových ocelí, protože nízkotavitelné oxidy železa se intenzivně hromadí na povrchu roztaveného kovu.

Tavidla pro automatické svařování

Automatické a poloautomatické svařování je nejrozšířenější při práci s velkými konstrukcemi. Díky vysokým proudům a toku je možné svařovat díly značné tloušťky, bez předřezání hrany. Oblasti použití: svařování trubek, výroba nádrží, stavba lodí.

Tento způsob svařování se vyznačuje automatickým udržováním stabilně hořícího elektrického oblouku, požadovaným množstvím tavidla (s odsáváním neroztaveného materiálu), jakož i průběžnou obnovou roztavené elektrody. Pro udržení ochranného plynového mraku požadovaného složení ve svařovací zóně by tloušťka vrstvy tavidla měla být 40-80 mm, šířka 50-100 mm. Značka tavidla pro automatické svařování, stejně jako pro klasické obloukové svařování, také závisí na vlastnostech svařovaného kovu. Svařování se provádí ve spodní prostorové poloze.

Tavidlo pro svařování různých typů a značek se ziskem nakoupíte u firmy Center Metiz.