Svařování netavící se elektrodou v ochranné atmosféře inertního plynu: Porovnání verzí

[[Soubor: US Navy 020724-N-1280S-002 Welder works aboard ship.jpg|thumbnáhled|Svařování netavící se elektrodou v ochranné atmosféře inertního plynu s použitím tyčky přídavného materiálu]]

'''Obloukové svařování netavící se elektrodou v ochranné atmosféře inertního plynu''' je tavná metoda [[Obloukové svařování|svařování elektrickým obloukem]], která se používá především pro svařování [[hliník]]u a [[hořčík]]u a jejich slitin, [[Korozivzdorná ocel|korozivzdorných ocelí]], [[nikl]]u, [[měď|mědi]], [[bronz]]ů, [[titan (prvek)|titanu]], [[zirkonZirkonium|zirkonia]]u a dalších neferitických kovů. Technika svařování je podobná [[svařování plamenem]], proto vyžaduje velmi zručné [[svářeč]]e. Za předpokladu dodrženého technologického postupu lze získat vysokou kvalitu svarů. Její výkonnostní parametry – při ručním svařování – jsou v porovnání např. s metodami svařování [[Svařování v ochranné atmosféře tavící se elektrodou|MIG/MAG]] velmi nízké.

| vydání = 1
| další = kolektiv autorů, recenzent Jaroslav Koukal
| strany = 16

| vydavatel = Česká svářečská společnost ANB, ZEROSS - svářečské nakladatelství
| místo = Ostrava

| rok = 2001
| rok copyrightu = 2001
| počet svazků = 1
| počet stran = 293
| isbn = 80-85771-85-3

| příjmení vynálezce = Coffin
| jméno vynálezce = Charles L.

| odkaz na vynálezce = Charles L. Coffin

| stát = USA
| úřad = United States Patent Office
| druh dokumentu = patentový spis
| číslo = 0419032

| rok vydání = 1890
| měsíc vydání = 01
| den vydání = 07

| jazyk = angličtina
| datum přístupu = 2010-12-01

| příjmení = Sapp
| jméno = Mark E.

| titul = History of welding, Welding Timeline, 1900-1950

| url = http://weldinghistory.org/whistoryfolder/welding/wh_1900-1950.html

| datum přístupu = 2011-1-07
| vydavatel = weldinghistory.org
| jazyk = angličtina

| příjmení vynálezce = Langmuir
| jméno vynálezce = Irving

| vlastník = General Electric Company
| odkaz na vlastníka = General Electric

| stát = USA
| úřad = United States Patent Office
| druh dokumentu = patentový spis
| číslo = 1952927

| rok vydání = 1934
| měsíc vydání = 03
| den vydání = 27

| jazyk = angličtina
| datum přístupu = 2010-12-01

}}</ref> se stal základem pro metodu [[svařování atomárním vodíkem]].

| příjmení vynálezce = Langmuir
| jméno vynálezce = Irving

| příjmení vynálezce2 = Alexander
| jméno vynálezce2 = Peter P.

| vlastník = General Electric Company
| odkaz na vlastníka = General Electric

| stát = USA
| úřad = United States Patent Office
| druh dokumentu = patentový spis
| číslo = 1746196

| rok vydání = 1930
| měsíc vydání = 023
| den vydání = 04

| jazyk = angličtina
| datum přístupu = 2010-12-28

| příjmení vynálezce = Devers
| jméno vynálezce = Philip K.

| příjmení přihlašovatele = Devers
| jméno přihlašovatele = Philip K.

| vlastník = General Electric Company
| odkaz na vlastníka = General Electric

| stát = USA
| druh dokumentu = patentový spis
| číslo = 1746081

| rok vydání = 1930
| měsíc vydání = 02
| den vydání = 04

| jazyk = angličtina
| datum přístupu = 2010-12-01

| příjmení vynálezce = Hobart
| jméno vynálezce = Henry M.

| příjmení přihlašovatele = Hobart
| jméno přihlašovatele = Henry M.

| vlastník = General Electric Company
| odkaz na vlastníka = General Electric

| stát = USA
| druh dokumentu = patentový spis
| číslo = 1746081

| rok vydání = 1930
| měsíc vydání = 02
| den vydání = 04

| jazyk = angličtina
| datum přístupu = 2010-12-01

| příjmení vynálezce = Alexander
| jméno vynálezce = Peter P.

| vlastník = General Electric Company
| odkaz na vlastníka = General Electric

| stát = USA
| úřad = United States Patent Office
| druh dokumentu = patentový spis
| číslo = 1746210

| rok vydání = 1930
| měsíc vydání = 02
| den vydání = 04

| jazyk = angličtina
| datum přístupu = 2010-12-01

| příjmení vynálezce = Thomson
| jméno vynálezce = Elihu

| vlastník = General Electric Company
| odkaz na vlastníka = General Electric

| stát = USA
| úřad = United States Patent Office
| druh dokumentu = patentový spis
| číslo = 1746205

| rok vydání = 1930
| měsíc vydání = 02
| den vydání = 04

| jazyk = angličtina
| datum přístupu = 2010-12-01

| příjmení = Hensley
| jméno = Tim

| titul = A Brief History of Filler Metals

| url = http://files.aws.org/wj/2007/10/wj200710/wj1007-113.pdf

| datum vydání = 2007-10
| datum přístupu = 2010-12-28

| vydavatel = The American Welder
| jazyk = angličtina

| titul = Welding Education

| url = http://www.welding.com/history_of_welding2.asp#9

| datum přístupu = 2010-10-24
| datum vydání = 2010

| vydavatel = welding.com
| jazyk = angličtina

| příjmení vynálezce = Meredith
| jméno vynálezce = Russ

| stát = USA
| úřad = United States Patent Office
| druh dokumentu = patentový spis
| číslo = 2274631

| rok vydání = 1942
| měsíc vydání = 02
| den vydání = 24

| jazyk = angličtina
| datum přístupu = 2011-01-08

| příjmení vynálezce = Anderson
| jméno vynálezce = Nelson E.

| stát = USA
| úřad = United States Patent Office
| druh dokumentu = patentový spis
| číslo = 2784349

| rok vydání = 1957
| měsíc vydání = 03
| den vydání = 05

| jazyk = angličtina
| datum přístupu = 2011-02-02

| datum přístupu = 2011-01-26

| vydavatel = Miller Electric Mfg Co.
| jazyk = angličtina

[[Soubor:GTAW-cs.svg|rightvpravo|350px|thumbnáhled|Schéma svařování netavící se elektrodou]]

Při svařování netavící se elektrodou v ochranné atmosféře inertního plynu hoří elektrický oblouk mezi wolframovou elektrodou a základním materiálem nebo svarovou lázní. Vzniklé teplo natavuje svarové hrany základního materiálu případně i přídavný materiál.<ref name="TSaZ">[[#TSaZ|Ambrož et al.]], str. 109</ref>

Metoda se nejčastěji využívá při ručním svařování, kdy však vyžaduje vysokou zručnost [[svářeč]]e. Podobně jako při [[Svařování plamenem|plamenovém svařování]] svářeč jednou rukou drží hořák a druhou rukou z boku přidává svařovacípřídavný tyčkumateriál. Výkon odtavení při ručním svařování je velmi nízký a nemůže soupeřit s [[Svařování v ochranné atmosféře tavící se elektrodou|metodami svařování tavícími se elektrodami v ochranných atmosférách]]. V případě automatizování svařovacím [[Robot|robotemrobot]]em či jinou mechanizací se používají jako přídavné materiály svařovací dráty.<ref name="TS-K">[[#TS-K|Kubíček]], str. 6</ref>

Jak už vyplývá z názvu, vždy se používá ochranná atmosféra inertních plynů, nejčastěji helium nebo argon, případně jejich směsi. V některých případech se používají směsi i s vodíkem nebo dusíkem.<ref name="TSaZ-109">[[#TSaZ|Ambrož et al.]], str. 109</ref> Vysoká čistota používaných plynů je vyžadována nejenom kvůli omezení opotřebení a zátěže wolframové elektrody, ale také aby se omezil přístup nežádoucích prvků ke svarové lázni, které mohou způsobit ve svarech vady (většinou póry, bubliny, zkřehnutí svarů apod.). Omezení přístupu [[kyslík]]u je nutné zejména u svařování hliníku, hořčíku, titanu, zirkonu, niklu, mědi, molybdenu, ale i dalších.<ref name="TS-K-7">[[#TS-K|Kubíček]], str. 7</ref>

V závislosti na druhu svařovaného materiálu se používá [[střídavý proud|střídavý]] i [[stejnosměrný proud|stejnosměrný]] [[elektrický proud|proud]], případně usměrněný pulsní proud.<ref name="TS-K-7"/><ref name="TS-K-8">[[#TS-K|Kubíček]], str. 8</ref>

Přímé zapojení, elektroda je připojena na záporný pól, je základní zapojení [[elektrický obvod|elektrického obvodu]] pro tuto metodu svařování. Tepelná zátěž je nesymetricky rozdělena – zhruba jedna třetina připadá na elektrodu a dvě třetiny pro natavení svarových ploch základního materiálu. Výhodou je, že elektroda není tak tepelně namáhaná a zároveň dochází k velkému průvaru. Většinou se používá pro svařování ocelí, niklu, mědi a titanu. Při použití směsi ochranných plynů argonu s minimálně 75 % helia je možné svařovat i hliník. Vysoká [[tepelná vodivost]] hélia totiž výrazně napomáhá odstranění oxidů s vysokým [[Teplota tání|bodem tavení]].<ref name="TS-K-7"/><ref name="TSaZ-119">[[#TSaZ|Ambrož et al.]], str. 119</ref><ref name="miller-tig-handbook-II-8">[[#miller-tig-handbook-II|TIG Handbook – II]], str. 8</ref><ref name="miller-tig-handbook-II-9">[[#miller-tig-handbook-II|TIG Handbook – II]], str. 9</ref><ref name="hlavaty">{{Citace elektronické monografie | příjmení = Hlavatý | jméno = Ivo | titul = Obloukové svařování wolframovou elektrodou v inertním plynu WIG (TIG) -141 | url = http://homen.vsb.cz/~hla80/2009Svarovani/09-141.pdf | datum vydání = 2010-01-10 | datum přístupu = 2011-04-17 | url archivu = https://web.archive.org/web/20120204210221/http://homen.vsb.cz/~hla80/2009Svarovani/09-141.pdf | datum archivace = 2012-02-04 | nedostupné = ano }}</ref>

| vydavatel = [[Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví|ÚNMZ]]
| jazyk = čeština

}}</ref>) zhotovených jinými metodami (např. [[Svařování v ochranné atmosféře tavící se elektrodou|MIG/MAG]]).

Pro svařování hliníku je vhodné přednostně používat střídavý elektrický proud. Ačkoliv teplota tavení hliníku je 650&nbsp;°C, na jeho povrchu se nachází kompaktní vrstva [[Korund|Al₂O₃]], který má bod tavení nad 2000&nbsp;°C a brání tak snadnému natavení základního materiálu.

Při použití střídavého proudu se vzájemně [[frekvence|frekvenčně]] mění [[Elektrický pól|polarita]] na elektrodě a na základním materiálu. V okamžiku, kdy je na elektrodě kladný pól, pohybuje se po základním materiálu [[katoda|katodová]] skvrna v místech pokrytí oxidy – jakoby nepřímé zapojení. Protože tyto oblasti mají nižší emisní energii pro emise [[elektron]]ů e^-−, po zasažení katodovou skvrnou se oxidy snadněji [[Vypařování|odpařují]] v kombinaci s mechanickým efektem dopadů [[ion]]tů Ar⁺ o relativně vysoké [[hmotnost]]i. Tento efekt se často nazývá čistícímčisticím účinkem.

Při této polaritě však dochází k menšímu svařovacímu efektu ve srovnání se stavem, kdy je na elektrodě záporný pól – jakoby přímé zapojení – a na základní materiál dopadají urychlené elektrony e^-−.<ref name="TS-K-7"/><ref name="hlavaty"/><ref name="TSaZ-120">[[#TSaZ|Ambrož et al.]], str. 120</ref><ref name="miller-tig-handbook-II-10">[[#miller-tig-handbook-II|TIG Handbook – II]], str. 10</ref>

Svařování impulsním proudem je moderní technika svařování, která umožňuje snižovat objem vneseného tepla do svaru a kontrolovaně provádět plynulé přechody ze svarového kovu do základního materiálu, tzv. bezvrubé přechody. Stejnosměrný nebo usměrněný proud má v ''základním režimu'' nízké hodnoty, zhruba 10 až 15&nbsp;[[ampér|A]], které postačují na udržení stabilního hoření oblouku. V definovaných okamžicích se zvyšují hodnoty svařovacího proudu. Modulace svařovacího proudu může být v čase popsána [[sinus]]oidou, obdélníkovým nebo lichoběžníkovým průběhem.

Frekvence impulsů jsou požadovány v závislosti na druhu svařovaného materiálu a tloušťce svaru od jednotek [[Hertz|hertzůhertz]]ů pro svary větších tlouštěk od 4 do 6&nbsp;mm, přes [[Hertz|kHz]] pro svary od 1 do 3&nbsp;mm až do cca 20&nbsp;[[Hertz|MHz]] pro velmi tenké plechy nebo titanové slitiny.

| vydavatel = [[Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví|ÚNMZ]]
| jazyk = čeština

| vydavatel = Miller Electric Mfg Co.
| jazyk = angličtina

[[Oxid thoričitý|Oxidy thoria]] prodlužují životnost elektrod a přispívají tak ke vhodnějšímu využívání. Thorium zvyšuje emisi elektronů, stabilitu oblouku a zlepšuje jeho zapalování. Tyto elektrody jsou vhodné pro svařování tenkých hliníkových [[plech]]ů střídavým proudem nebo pro svařování uhlíkových a korozivzdorných ocelí, titanových i niklových slitin stejnosměrným proudem při přímém zapojení.

| příjmení = Veverka
| jméno = Jan

| datum přístupu = 2010-12-05
| datum vydání = 2010-03-01

| vydavatel = omnitechweld.cz
| jazyk = čeština

[[Soubor:Tiglassen3.jpg|thumbnáhled|rightvpravo|Moderní [[svařovací zdroj]] s hořákem a [[tlaková láhev|tlakovou lahví]] argonu]]

Při svařování netavící se elektrodou se používá jak [[stejnosměrný proud|stejnosměrný]] tak i [[střídavý proud|střídavý elektrický proud]] a tomu odpovídají i požadavky na rozdílné [[svařovací zdroj]]e.<ref name="TSaZ-117">[[#TSaZ|Ambrož et al.]], str. 117</ref><ref name="TSaZ-118">[[#TSaZ|Ambrož et al.]], str. 118</ref> [[Svařovací zdroj]] však musí mít – stejně jako při [[ruční obloukové svařování|svařování obalenou elektrodou]] – strmou statickou ([[Voltampérová charakteristika|voltampérovou]]) charakteristiku,<ref name="TSaZ-117"/> proto lze s výhodou používat týž zdroj pro svařování oběma metodami.<ref name="miller-tig-handbook-III">[[#miller-tig-handbook-III|TIG Handbook – III]], str. 20</ref> Základem ''zdroje stejnosměrného proudu'' je buď [[usměrňovač]] nebo [[Střídač|invertor]] doplněný o řídící jednotku a programátor. Řídící jednotka komplexně ovládá svařovací proces, zapálení oblouku, dynamický průběh proudu a napětí v čase, použití impulsů a ve spolupráci s programátorem zajišťuje předfuk a dofuk ochranných plynů, aktivaci chladícíhochladicího okruhu hořáku a další činnosti závisející na stupni mechanizace.<ref name="TSaZ-117"/><ref name="TSaZ-118"/>

| align zarovnání = leftvlevo

Do ''svařovacího hořáku'' je přiváděn elektrický proud, který napájí netavící se wolframovou elektrodu měděnou kontaktní špičkou, ochranný plyn a případně při vysoké proudové zátěži i chladicí médium, které snižuje tepelné zatížení hořáku.<ref name="TSaZ-122">[[#TSaZ|Ambrož et al.]], str. 122</ref><ref name="miller-tig-handbook-III-27">[[#miller-tig-handbook-III|TIG Handbook – III]], str. 27</ref> Netavící se elektrodu lze v hořáku upnout v takřka libovolné poloze, je tedy možno nastavit libovolný přesah elektrody z plynové hubice. To se s výhodou používá při osazení plynové hubice tzv. plynovým sítkem, které upravuje laminární proudění okolo elektrody a zajišťuje tak její efektivnější ochranu. Průměr, tvar a délka keramické plynové hubice se volí podle požadovaných parametrů svařování.<ref name="miller-tig-handbook-III-27"/><ref name="TSaZ-123">[[#TSaZ|Ambrož et al.]], str. 123</ref>

Elektrický proud, ochranné plyny a chladícíchladicí médium jsou přiváděny do svařovacího hořáku ''multifunkčním kabelem'', který je připojený ke svařovacímu zdroji a [[Tlaková láhev|tlakové láhvi]] s ochranným plynem nebo centrálnímu závodnímu rozvodu plynů.<ref name="miller-tig-handbook-III-27"/> Centrálního rozvodu plynu se užívá spíše v mechanizovaných a robotizovaných výrobních procesech, kdy je požadavkem vysoká produktivita práce. Při ručním svařování se většinou používají tlakové láhve.<ref name="miller-tig-handbook-III-29">[[#miller-tig-handbook-III|TIG Handbook – III]], str. 29</ref>

[[Soubor:08-TIG-weld.jpg|thumbnáhled|Koutový svar s typickou kresbou]]

{{Viz též | Kvalita při svařování }}

| příjmení = Kudělka
| jméno = Vladimír

| titul = Bezpečnost práce a požární bezpečnost při svařování

| url = http://www.tesydo.cz/dokumenty/pravni-predpisy-a-normy/bezpecnost-prace-a-pozarni-bezpecnost-pri-svarovani.doc

| datum přístupu = 2010-10-30
| datum vydání = 2010-10-05

| vydavatel = TESYDO
| jazyk = čeština

}}{{Nedostupný zdroj}}</ref>

V současné době se nedoporučujínedoporučuje používat netavící se wolframové elektrody legované oxidy thoria, protože [[thorium]] je [[Radioaktivita|radioaktivní prvek]], který může významně poškodit zdraví.<ref name="miller-tig-handbook-IV-33">[[#miller-tig-handbook-IV|TIG Handbook – IV]], str. 33</ref><ref name="SB-TIG-Eldy">{{Citace elektronické monografie

| datum přístupu = 2010-09-28
| datum vydání = 2006-11-16

| vydavatel = svarinfo.cz
| jazyk = čeština

Při hoření relativně dlouhého a stabilního elektrického oblouku dochází k vysoce intenzivnímu a nepřerušovanému [[Ultrafialové záření|UV záření]].<ref name="miller-tig-handbook-I-5"/><ref name="miller-tig-handbook-V-43">[[#miller-tig-handbook-V|TIG Handbook – V]], str. 43</ref> V případě svařování korozivzdorných ocelí v ochranné atmosféře argonu může docházet k vysokému vývinu [[Ozon|ozónu]]. Množství vznikajícího ozónu lze regulovat použitím směsi ochranné atmosféry argonu s [[oxid dusný|oxidem dusným]]. Oxid dusný se slučuje s ozónem za vzniku [[oxid dusičitý|oxidu dusičitého]].<ref name="TSaZ-144">[[#TSaZ|Ambrož et al.]], str. 144</ref>

Protože se kromě inertníinertních plynů používá ke svařování některých slitin i vysoce hořlavý a výbušný [[vodík]], je nutné dbát zvýšené bezpečnosti při manipulacipřepravě a přepravěmanipulaci s tlakovými lahvemi.<ref name="catp-vodik-1">{{Citace elektronické monografie

| příjmení = Tuček | jméno = Vít
| příjmení2 = Dvořáková
| jméno2 = Ludmila

| příjmení3 = Hanzal
| jméno3 = Jiří
| další = odborná spolupráce ČATP, PS - 4

| titul = Vodík

| url = http://www.catp.cz/publikace/vodik.pdf
| datum vydání = 2004-07
| datum aktualizace = 2005-04-12
| datum přístupu = 2010-10-05
| vydavatel = Česká asociace technických plynů
| jazyk = čeština

<references />

* {{Citace monografie | příjmení = Ambrož | jméno = Oldřich | příjmení2 = Kandus | jméno2 = Bohumil | příjmení3 = Kubíček | jméno3 = Jaroslav | titul = Technologie svařování a zařízení | vydání = 1 | další = recenzent Václav Minařík | strany = 210 | poznámka = [reference viz Ambrož et al.] | ref = TSaZ | vydavatel = Česká svářečská společnost ANB, ZEROSS | místo = Ostrava | rok = 2001 | rok copyrightu = 2001 | počet svazků = 1 | počet stran = 395 | isbn = 80-85771-81-0}}

* {{Citace elektronické monografie | jméno = Jaroslav | příjmení = Kubíček | titul = Technologie svařování | url = http://ust.fme.vutbr.cz/svarovani/opory_soubory/technologie_vyroby_I__svarovani__kubicek.pdf | ref = TS-K | poznámka = [reference viz Kubíček] | datum přístupu = 2010-09-25 | datum vydání = 1994 | vydavatel = ust.fme.vutbr.cz | url archivu = https://web.archive.org/web/20120111071919/http://ust.fme.vutbr.cz/svarovani/opory_soubory/technologie_vyroby_I__svarovani__kubicek.pdf | datum archivace = 2012-01-11 | nedostupné = ano }}

* {{Citace elektronické monografie

| vydavatel = Miller Electric Mfg Co.
| jazyk = angličtina

** {{Citace elektronické monografie

| datum přístupu = 2010-12-01
| datum vydání = 2005-07-11

| vydavatel = Miller Electric Mfg Co.
| jazyk = angličtina

| ref = miller-tig-handbook-I
| poznámka = [reference viz TIG Handbook – I]

** {{Citace elektronické monografie

| titul = TIG Handbook – Chapter II – GTAW Fundamentals

| url = http://www.millerwelds.com/resources/TIGhandbook/pdf/TIGBook_Chpt2.pdf

| datum přístupu = 2010-12-01
| datum vydání = 2005-07-11

| vydavatel = Miller Electric Mfg Co.
| jazyk = angličtina

| ref = miller-tig-handbook-II
| poznámka = [reference viz TIG Handbook – II]
| počet stran = 14
| strany = 6

** {{Citace elektronické monografie

| datum přístupu = 2010-12-16
| datum vydání = 2005-07-11

| vydavatel = Miller Electric Mfg Co.
| jazyk = angličtina

| ref = miller-tig-handbook-IV
| poznámka = [reference viz TIG Handbook – III]

** {{Citace elektronické monografie

| datum přístupu = 2010-12-01
| datum vydání = 2005-07-11

| vydavatel = Miller Electric Mfg Co.
| jazyk = angličtina

| ref = miller-tig-handbook-IV
| poznámka = [reference viz TIG Handbook – IV]

** {{Citace elektronické monografie

| datum přístupu = 2010-12-16
| datum vydání = 2005-07-11

| vydavatel = Miller Electric Mfg Co.
| jazyk = angličtina

| ref = miller-tig-handbook-VI
| poznámka = [reference viz TIG Handbook – V]

** {{Citace elektronické monografie

| datum přístupu = 2010-12-16
| datum vydání = 2005-07-11

| vydavatel = Miller Electric Mfg Co.
| jazyk = angličtina

| ref = miller-tig-handbook-VI
| poznámka = [reference viz TIG Handbook – VI]

* {{Commonscat|Gas tungsten arc welding}}
* {{en}} {{Youtube|id=8KrApq04MPc|titlenázev=Practice TIG welding stainless with a longevity welder (tj. ukázka svařování korozivzdorné oceli)}}