Zváranie špeciálnych zliatin, ako sú titánové, niklové alebo iné exotické kovy (napríklad tantal, zirkónium či molybdén), získava čoraz väčší význam nielen v priemysle, ale čoraz častejšie aj v rámci hobby projektov. Dôvodom sú ich výnimočné vlastnosti – vysoká pevnosť, nízka hmotnosť, chemická odolnosť či schopnosť fungovať v extrémnych podmienkach. Tieto materiály sú nevyhnutné v letectve, energetike, chemickom priemysle a pri výrobe moderných technológií.
Zváranie týchto materiálov je však omnoho náročnejšie než práca s bežnou oceľou alebo hliníkom. Vyžaduje presné nastavenie parametrov, správny výber technológie a dôsledné dodržiavanie bezpečnostných opatrení.
Titán – ľahký a pevný, ale citlivý na čistotu
Titán sa používa tam, kde je potrebná kombinácia nízkej hmotnosti, vysokej pevnosti a odolnosti voči korózii – napríklad v letectve, medicíne (implantáty), motoristickom športe alebo chemickom priemysle.
Vlastnosti titánu pri zváraní:
-
Má vysokú afinitu ku kyslíku, dusíku a vodíku – pri vyšších teplotách sa tieto plyny viažu na titán, čo spôsobuje krehkosť zvaru.
-
Zvar musí byť dokonale chránený – nielen oblasť oblúka, ale aj koreň zvaru a teplom ovplyvnená zóna.
-
Používajú sa ochranné plyny ako argón (čistota min. 99,99 %) alebo zmesi s héliom.
Odporúčané technológie:
-
TIG (WIG) – metóda oblúkového zvárania netaviacou sa volfrámovou elektródou v inertnom plyne. Vďaka vysokej presnosti a kontrole teploty je ideálna pre titán.
-
V niektorých prípadoch sa využíva plazmové alebo elektrónové zváranie, najmä v procesoch s vysokými nárokmi na kvalitu.
Praktické rady:
-
Vždy používajte nástroje určené výhradne na prácu s titánom, aby nedošlo ku kontaminácii z iných kovov (napr. nerez).
-
Pred zváraním dôkladne očistite plochy určené na zváranie (mechanicky aj chemicky – napr. izopropylalkoholom).
-
Zvar musí byť chránený aj po zhasnutí oblúka – až do vychladnutia pod 427 °C.
Nikel a jeho zliatiny – odolné aj pri vysokých teplotách
Nikel a niklové zliatiny (napr. Inconel, Monel či Hastelloy) sa často používajú v energetike, chemickom priemysle, letectve a jadrovej technike. Tieto materiály odolávajú vysokým teplotám, agresívnemu prostrediu aj mechanickému namáhaniu.
Špecifiká zvárania:
-
Majú tendenciu k tvorbe horúcich trhlín, najmä pri vyšších teplotách.
-
Vyžadujú dôkladné riadenie tepelného vstupu a vhodný predohrev aj dohrev.
-
Vysoký koeficient tepelnej rozťažnosti môže spôsobiť deformácie alebo vnútorné pnutie.
Odporúčané metódy:
-
TIG a MIG – obe metódy sú vhodné, závisí od typu zliatiny a hrúbky materiálu.
-
Kľúčové je používať špeciálne plnené elektródy a drôty zodpovedajúce chemickému zloženiu základného materiálu – zachovajú sa tak korózne vlastnosti zvaru.
Bezpečnosť:
-
Pri zváraní niklových zliatin môžu vzniknúť zdraviu škodlivé výpary (najmä oxidy niklu), ktoré sú potenciálne karcinogénne. Vždy používajte účinné odsávanie a respirátor s filtrami triedy P3.
Exotické materiály – zváranie tantalu, molybdénu a ďalších
Pri exotických materiáloch (napr. tantal, molybdén, zirkónium) ide o veľmi špecifické požiadavky. Tieto materiály sa používajú predovšetkým v jadrovom priemysle, chemickom spracovaní alebo v špičkovej elektronike.
Výzvy:
-
Veľmi vysoké teploty topenia a krehkosť.
-
Extrémna citlivosť na kontamináciu.
-
Nutnosť ochrany proti atmosfére aj počas chladenia – niekedy sa používajú špeciálne ochranné komory.
Zváracie parametre:
-
Odporúča sa veľmi nízky prúd a presné dávkovanie energie.
-
Často sú nevyhnutné predohrevy a riadené chladenie.
Výbava:
-
TIG zváranie s najvyššou čistotou ochranného plynu (napr. argón 5.0).
-
Ochranné rukavice, zástery a okuliare z materiálov odolných voči UV žiareniu a vysokým teplotám.
Trendy a technológie budúcnosti
Automatizácia a robotizácia
Zváranie špeciálnych zliatin sa čoraz častejšie automatizuje. Roboty prinášajú opakovateľnosť, minimalizujú chyby a umožňujú presné dávkovanie tepla – čo je zásadné pri materiáloch citlivých na deformácie alebo praskliny.
Hybridné metódy
Kombinácia technológií, napr. TIG s laserom, umožňuje hĺbkový, čistý zvar s nižším tepelným ovplyvnením. Tieto metódy sa rýchlo presadzujú v high-tech aplikáciách.
Materiály pre aditívnu výrobu (3D tlač)
S rastúcim využitím kovovej 3D tlače pribúdajú nové požiadavky na zváranie a dodatočné opracovanie exotických materiálov, ktoré boli kedysi ťažko spracovateľné.
Zváranie špeciálnych zliatin ako titán, nikel a ďalšie exotické kovy si vyžaduje odborné znalosti, skúsenosti a správne vybavenie. Dôležitá je čistota pracovného prostredia, kvalita ochranného plynu, spoľahlivé bezpečnostné pomôcky a presné nastavenie parametrov. Či už ide o profesionálnu výrobu alebo technicky pokročilý hobby projekt, práca s týmito materiálmi otvára cestu k výnimočným technickým riešeniam.