SÚČASNÝ STAV

Jednoznačne môžeme konštatovať, že objem CO2 v argóne má vplyv na charakter prenosu kovu elektrickým oblúkom [1, 2]. Prenos kovu má veľ­ký vplyv na povrch zvarovej húsenice, jej okolie a prievar.

V tomto príspevku sú riešenie len ochranné plyny s objemom 18 % CO2 v argóne a 8 % CO2 v argóne. Charakteristický povrch obidvoch plynov je na obr. 1 [2].

Charakteristický prievar obidvoch plynov je na obr. 2 [3]. Tieto zjednodu­šené argumenty prevažná väčšina zváračských pracovníkov berie do úva­hy pri vytváraní subjektívného názoru na vec.

CIEĽ

Cieľom príspevku je poukázať na možnosti zmesi ochranného plynu s 8 % objemom CO2 v argóne s ohľadom na výrazné zlepšenie povrchu zvaru a dosiahnutie požadovaného prievaru so zmesou 18 % CO2 v ar­gone 32.

PRAKTICKÉ SKÚŠKY PRIEVAROV NA NELEGOVANÝCH MATERIÁLOCH – VPLYV OCHRANNÝCH PLYNOV

Počas niekoľkých rokov sme robili skúšky prievaru s uvedenými zme­sami plynov v troch rozličných firmách. Skúšky aj vyhodnotenie boli plne v réžii firmy, resp. jej skúsených zváracích inžinierov. Autor pô­sobil ako pozorovateľ bez zásahov do prác. Firmy sú zrejmé z kapito­ly literatúra.

PRVÁ FIRMA [4]

Dielenské skúšky

Zvára hrubšie materiály, hlavne komponenty pre výrobcov pozemných strojov.

Pracovalo sa so vzorkami na dvoch manuálnych pracoviskách. Zvára­či sa najskôr oboznámili s princípom nastavovania parametrov pri plyne ARCAL 21. Po nastavení optimálnych parametrov zvárali konkrétne vzor­ky. Na nich sa subjektívne hodnotil proces zvárania zváračom a objektív­ne vizuálne výsledok, stav povrchu, rozstrek... Potom sa pozvárali plechy, z ktorých sa vyrezali vzorky na vyhodnotenie prievaru.

Výsledky

Kútové zvary

Porovnanie prievaru s plynom ARCAL MAG (Ar 82 %; 18 % CO2) a s ply­nom ARCAL 21 (92 % Ar, 8 % CO2)

Komentár pracovníka technickej kontroly

Zvárači, ktorí pracovali s ARCAL 21 (ochranný plyn) ho subjektívne ozna­čili ako lepší (lepšie operačné vlastnosti). Prievar, ktorý mal byť slabi­nou tohto plynu sa ukázal ako paradoxne hlbší (4,31 mm). Je to zrejmé aj z kútového aj z tupého zvaru. Zapríčinené je to tým, že rýchlosť zvárania mohla byť vyššia a zrejme ani poloha horáka nebola v oboch prípadoch rovnaká. V každom prípade sa však nedostatočného prievaru nemusíme obávať. Je dostatočný, čo je zdokumentované v oboch prípadoch.

Povrch zvarov je jednoznačne vzhľadovo lepší a aj takmer bez rozstreku v prípade použitia plynu ARCAL 21.

DRUHÁ FIRMA [5]

Táto firmy vyrába poľnohospodárske stroje. Opäť sa skúšali plyny ARCAL 21 a ARCAL MAG.

Dielenské skúšky

Na overenie výsledkov sa použila:

1. vizuálna skúška na ohodnotenie povrchu,

2. makrovýbrusy na ohodnotenie prievaru,

3. meranie tvrdosti na hranici TOO a zvarového kovu,

4. skúška lomom na ohodnotenie plasticity spoja a charakteru lomu.

Ako typ skúšobných spojov sa vybrali obojstranné kútové spoje najbež­nejších používaných hrúbok 8 mm, 10 mm, 12 mm. Skúšali sa aj nároč­nejšie spoje dvoch uzavretých profilov rôznych hrúbok.

Použité zváracie parametre:

• koreň – P1 U = 18 V, I = 120 A

• krycia vrstva – P4 U = 29 V, I = 220 A

Výsledky

Na vyhodnotenie prievaru sa používal interný predpis min. 0,5 mm prie­var, kútový zvar < 3 mm.

Komentár pracovníka technickej kontroly

Vizuálne hodnotenie povrchu zvarov vyhotovených pod ochrannou at­mosférou ARCAL 21 bolo podstatne lepšie ako zváraných pod atmosfé­rou ARCAL MAG. Markantné rozdiely sú v rozstreku a množstve, ako aj v charaktere zvaru. Ak je pri ARCAL 21 rozstrek, guľôčky sú veľmi malé a pri dopade na zváraný materiál sú už studené, ľahko prichytené na po­vrchu. Kútové zvary boli ploché, s bezvrubovým prechodom do zvárané­ho materiálu. Tieto zistenia sú všeobecne známe a akceptované. Bolo po­trebné dokázať, že prievar oboch plynov je podobný. Pri skúške prievaru na troch hrúbkach materiálu sa preukázalo, že prievar je rovnocenný pri obidvoch skúšaných plynoch.

TRETIA FIRMA [6]

Táto firma vyrába obrovské priehradové konštrukcie pre zábavné parky. Skú­šané plyny – ich označenie podľa EN 14175 – zloženie – obchodný názov:

• M 20 – 92 % Ar + 8 % CO2 – ARCAL 21

• M 21 – 82 % Ar + 18 % CO2 – ARCAL MAG

Podmienky zvárania a parametre

Skúšanie plynov sa uskutočnilo na plechoch kvality S 355 hrúbky 10 mm v našich bežných podmienkach. Prietok plynu 18 ÷ 20 l/min., prídavný materiál G3 Si1 s priemerom 1 mm; zvárali sa kútové zvary v polohe PB na vodorovnej ploche rýchlosťou cca 350 mm/min a v polohe PF na zvis­lej ploche rýchlosťou cca 150 mm/min, pri rôznych parametroch, a to:

• v polohe PB – 32 V / 240 ÷ 250 A, 28 V / 230 ÷ 240 A, 32 V / 270 A

• v polohe PF – 18,5 V / 120 ÷ 130 A, 17,5 V / 100 ÷ 110 A, 20 V / 130 ÷ 150 A

Vyhodnotenie zvarov

Vyhodnotenie bolo vykonané aplikovaním nedeštruktívnych a deštruktív­nych metód kontroly zvarov. Vizuálna kontrola – sledoval sa celkový vzhľad, tvar a kresba zvarov, rozstrek, zápaly a vruby. Makroskopická analýza – sledo­vala sa pórovitosť, hĺbka a tvar prievaru pri rôznych parametroch 35.

Výsledky skúšok s použitím plynu ARCAL 21 M20-8C

Vizuálna kontrola

Vzorka 1: Ojedinelé ostrovčeky oxidov na povrchu, minimálny rozstrek, malé guľôčky po celej dĺžke zvaru pri všetkých skúšaných parametroch. Kresba zliata, pravidelná, so znižujúcimi sa parametrami zhoršená. Mier­ne prevýšený zvar, miestami zápaly po okrajoch zvaru.

Vzorka 2: Ojedinelé ostrovčeky oxidov na povrchu, minimálny rozstrek, malé guľôčky po celej dĺžke zvaru. Kresba pravidelná, bez zápalov, plynu­lé zliatie so základným materiálom.

Výsledky skúšok s použitím plynu ARCAL MAG M 21 – 18 C

Vzorka 7: Pravidelné ostrovčeky oxidov na povrchu, zreteľný rozstrek, stredne veľké guľôčky po celej dĺžke zvaru pri všetkých skúšaných para­metroch. Kresba zliata, pravidelná, s prijateľnými vrubmi. Prevýšený zvar, miestami bez zápalov.

Vzorka 8: Nepravidelné veľké ostrovčeky oxidov po okrajoch zvaru, zre­teľný rozstrek, stredne veľké guľôčky po celej dĺžke zvaru. Kresba pravi­delná, bez zápalov, plynulé zliatie so základným materiálom.

Komentáre

Napriek prezentovaným výsledkom aj s ohľadom na vzhľadnejší povrch zvarov aj na prievar, ktorý sa opäť ukázal rovnocenný, firma zostala pri pôvodnom plyne ARCAL MAG. Jedným z dôvodov bolo zistenie zápalov pri stúpačke.

Poznámky autora

Na prievar a vôbec na tvar kúpeľa má vplyv prúdenie roztaveného kovu [1]. Medzi sily, ktoré spôsobujú pohyb kúpeľa, patria sily povrchového na­pätia, elektromagnetické (Lorentzove) sily, vztlakové sily a aerodynamic­ké sily prúdu plazmy. Zvyšovanie prúdu zvyšuje pôsobenie elektromag­netických síl, ktoré zasa zvyšujú intenzitu premiešania kvapaliny. Plazma oblúkového stĺpca vytvára tlak na kvapalinu a prispieva aj k zvyšovanie pomeru hĺbky a šírky prievaru. Rovnako má vplyv na prievar i veľkosť kva­piek, ich frekvencia a rýchlosť pri prenose kovu do zvarového kúpeľa.

Z uvedeného mi vyplýva, že hodnotenie charakteristického prievaru (obr 2) je mylné, pretože pri zváraní plynom ARCAL MAG 280 A je v globulár­nej oblasti a pri zváraní ARCAL 21 sme už v sprchovej oblasti, čo, samo­zrejme, spôsobí zmenu prievaru. To znamená, že je potrebné upraviť pa­rametre, aby sme dosiahli rovnocenný prievar.

ZÁVER

V príspevku sú uvedené stručné výsledky zo skúšok vykonaných v troch rôznych firmách, ktoré majú rôzny výrobný sortiment. Podľa tohto si vo­lili zvárací inžinieri metodiku skúšok a súčasne aj kritériá, podľa ktorých posudzovali zvary.

Môžeme konštatovať, že vo všetkých prípadoch sa potvrdilo, že povrch zvarov je vzhľadnejší a prievar, o ktorý v tomto príspevku išlo, je na rov­nakej úrovni pri oboch plynoch.

Literatúra:

[1] ONDREJČEK, P.: Zváranie ocelí v ochrane plynov taviacou sa elektródou. ETERNA Press, Bratislava, 2003

[2] REVEL, O. a kol.: Interná správa AL: Study of the metal transfer in welding arc. No 1267

[3] REVEL, O.; MUCHA, M.: Podiel oxidačných prvkov v argónovej atmosfére versus charakter prenosu kovu pri MAG zváraní nelegovaných ocelí. Prednáška: Zváranie 2010, Tatranská Lomnica.

[4] ISKIERKA, J.: Interná správa ZTS Námestovo, 2010

[5] URBAN, M.; SLABÝ, P.: Interná správa PELLENC, Nové Mesto n.V., 2013

[6] PELLER, G.: Porovnanie ochranných plynov na zváranie MAG. Interná technická správa, STAKOTRA Manufacturing, Piešťany, 2013.

TEXT/FOTO ING. JOZEF ISKIERKA2, IWE A KOL.

Ďalší spoluautori: Ing. Miroslav Mucha, PhD.1, Ing. Gabriel Peller3, Ing. Mi­lan Urban4

Organization:

1 AIR LIQUIDE SLOVAKIA, s. r. o., Prievozská 4/A, 821 09 Bratislava

2 CIPI, s. r. o., Bystrická cesta 2761, 034 01 Ružomberok

3 STAKOTRA MANUFACTURING, s. r. o., Vrbovská cesta 2617/102, 92101 Piešťany

4 PELLENC, s. r. o., Kočovská 18, 915 01 Nové Mesto nad Váhom