Témata
Zdroj: Messer Technogas

Neviditelný pomocník při svařování a dělení

Nejprve spojení a poté zase rozdělení, případně naopak. To jsou základní operace, bez kterých si strojírenskou výrobu neumíme představit. Technologie tavného svařování a technologie termického dělení materiálu jsou zdánlivě velmi odlišné a vedou k naprosto rozdílnému výsledku, ale mají jeden společný a nepostradatelný prvek: Uplatňují se při nich technické plyny, které na rozdíl od plamenů či jisker nejsou na první pohled patrné. Dokonce by se mohlo zdát, že snad nejsou ani potřeba. Ale opak je pravda.

Tento článek je součástí seriálu:
MSV – Mezinárodní strojírenský veletrh v Brně 2025
Díly
Jan Šplíchal

Aplikační inženýr svařování a dělení materiálů ve společnosti Messer Technogas.

Jan Kašpar

Vedoucí oddělení svařování/dělení materiálu ve společnosti Messer Technogas, specialista v oblasti technických plynů pro laserové aplikace a 3D tisk a spoluřešitel projektu AdMan Tool.

Reklama

Technické plyny během procesu svařování působí jako takový neviditelný štít a chrání svar a jeho blízké okolí před oxidací, případně přímo ovlivňují samotný proces svařování. Během termického dělení zase dodávají energii potřebnou k ohřevu materiálu nebo svojí silou vytlačují natavený materiál z oblasti řezu. I přes svou nenápadnost jsou rozhodně nepostradatelné a bez nich by tyto základní výrobní technologie nemohly fungovat.

Svařování v ochranné atmosféře

Svařování materiálů je technologický proces, který probíhá za velmi vysokých teplot. Právě tyto vysoké teploty v kombinaci se vzdušnou atmosférou způsobují velmi rychlou oxidaci. Výsledkem je svarový spoj, který z kvalitativního hlediska nelze považovat za přípustný. Z tohoto důvodu je velmi důležité použít ochranné svařovací plyny, které oxidaci zabrání. Navíc mohou díky některým svým složkám přinést řadu dalších benefitů, například ovlivňují stabilitu elektrického oblouku a přenosu svarového kovu, zvyšují produktivitu a v neposlední řadě ovlivňují pevnostní charakteristiky daného svaru. Z výše zmíněných aspektů je tedy zřejmé, že volbě správného svařovacího plynu je nezbytné věnovat pozornost.

Obr. 1. Svařování metodou MAG. (Zdroj: Messer Technogas)

Nelegované a nízkolegované materiály se nejčastěji svařují pomocí metody MAG (obr. 1), a to s použitím plynových směsí Ferroline C18 nebo Ferroline C8, tedy směsí obsahujících argon s přídavkem 18 % resp. 8 % oxidu uhličitého. Mezi nejlepší ochranné atmosféry pro tyto materiály řadíme plyny Ferroline C6X1 a Ferroline C12X2. Jde o třísložkové plyny, jejichž základem je argon. Dále obsahují 6 % či 12 % oxidu uhličitého a 1 % či 2 % kyslíku. Tyto směsi podporují přenos svarového kovu v malých kapkách a téměř eliminují rozstřik a vznik strusky na povrchu svaru. Díky tomuto jevu se snižují nároky na dodatečné práce, jako je např. čištění a broušení.

Legované a vysokolegované oceli lze svařovat již zmíněnou metodou MAG nebo metodou TIG. U metody MAG se mezi velmi používané směsi řadí směs Inoxline C2. U metody TIG je základním ochranným plynem argon, který lze u austenitických materiálů doplnit podílem vodíku – pak jde o směs Inoxline H2. U ocelí duplexních se z důvodu zajištění austenitického podílu ve svařovaném materiálu používá argon doplněný příměsí dusíku.

Obr. 2. Vliv dusíku na profil svaru. (Zdroj: Messer Technogas)

Poslední, ale dnes velmi významnou skupinou materiálů jsou slitiny hliníku. Slitiny hliníku jsou díky své nízké hustotě stále více upřednostňovány. Nevýhodou z hlediska svařování je jejich vysoká tepelná vodivost, která může vést při svařování k problémům, např. k nedostatečnému závaru. Řešením (vedle finančně náročného a časově zdlouhavého předehřevu) mohou být opět svařovací plyny. V tomto případě se argonový ochranný plyn doplní o příměs helia (např. směs Aluline He30) nebo příměs dusíku (směs Aluline N), kdy i velmi malé množství dusíku (0,015 %) v argonu vede k dostatečnému zajištění potřebné tepelné energie přiváděné do svarové lázně. Vliv na profil svaru ve srovnání s čistým argonem zachycuje obrázek 2.

Reklama
Reklama
Reklama

Termické dělení kovů

Kyslíkové, plazmové nebo laserové řezání jsou různé metody s různými vlastnostmi, ale opět je pojí technické plyny, bez kterých by tyto technologie nemohly fungovat. Před výběrem vhodné technologie je vždy nutné zvážit několik aspektů, jimiž jsou typ materiálu a jeho tloušťka, požadovaná přesnost, produktivita a vstupní, stejně jako provozní náklady. Tyto parametry nás navedou a pomohou při výběru té správné technologie, nejvhodnější pro daný výrobní úkon.

Obr. 3. Řezná spára. (Zdroj: Messer Technogas)

Kyslíkové řezání řadíme k nejstarším metodám tepelného dělení materiálů. Povrch řezaného materiálu se nejprve ohřeje na zápalnou teplotu pomocí plamene, vznikajícího hořením směsi hořlavého plynu a kyslíku. Poté již stačí začít se spalováním děleného kovu otevřením proudu řezacího kyslíku. Vznik exotermické reakce mezi kyslíkem a řezaným materiálem generuje potřebné teplo pro tavení a spalování řezaného dílu. Vznikající oxidy kovu jsou tlakovou energií kyslíku vyfukovány za vzniku řezné spáry (obr. 3). Metodou kyslíkového řezání lze zpracovat materiály přibližně do tloušťky 300 mm, při použití profesionálních hořáků i materiály o tloušťce přesahující jeden metr. Je však nutné brát v potaz velké tepelné ovlivnění děleného materiálu a nepravidelnou plochu řezu (obr. 4).

Obr. 4. Dělicí řez. (Zdroj: Messer Technogas)

Plazmové řezání je metoda termického dělení využívající vysoké teploty a výstupní rychlosti plazmového paprsku. K vytvoření plazmového oblouku dochází po ionizaci technického plynu, proudícího kolem elektrody plazmového hořáku. Paprsek plazmatu díky své vysoké energetické hustotě po dopadu na materiál způsobuje velmi rychlé lokální natavení materiálu a jeho odpar. Výhodou této metody je možnost využití pro široké spektrum materiálů. Maximální řezná tloušťka se odvíjí od výkonu zdroje, avšak v praxi se plazmové řezání používá převážně do tloušťky 50 mm.

Reklama

Laserové řezání je poslední, ale dnes nejčastěji používanou metodou. Dělený materiál při interakci s laserovým paprskem rychle dosahuje teploty tavení a pomocí dynamického účinku technického plynu je z místa řezu odstraněn. V závislosti na použitém řezném plynu rozdělujeme dva typy řezání. U oxidačního řezání se používá kyslík o čistotě 3.5, při tavném řezání naopak dusík o čistotě 5.0. Výhodami této metody jsou především vysoká přesnost a produktivita. Nejčastěji najde tato metoda uplatnění při řezání plechů tloušťky do 15 mm.

HyCut – vodík pro autogenní technologie

Autogenní technologie jsou v některých oblastech vytlačovány modernějšími metodami, ale pro své specifické a nesporné výhody se stále uplatňují v mnoha výrobních segmentech. Z hlediska inovací nejsou v popředí zájmu. Jak již bylo zmíněno výše, princip autogenní metody spočívá ve spalování hořlavého plynu s kyslíkem. Tím vzniká plamen, který dodává do probíhajícího procesu potřebnou tepelnou energii. Hořlavé plyny volíme s ohledem na požadovanou teplotu a na vlastnosti plamene. V oblasti autogenních technologií aktuálně dominují plyny obsahující uhlíkový řetězec. Do této skupiny patří běžně používané uhlovodíky, jako je např. acetylen, propan, zemní plyn nebo etylen. Spalováním uhlovodíků však vznikají nežádoucí emise CO2. Z důvodu ekologického tlaku na průmyslovou výrobu a na sílící požadavky na dekarbonizaci výrobních procesů je nutno hledat jiné řešení. Využití vodíku jako hořlavého plynu představuje vhodnou alternativu. Při spalování vodíku nejenže nevzniká oxid uhličitý (CO2), ale nedochází ani k tvorbě sazí. Vodíkový plamen je čistý a absence uhlíku ho přímo předurčuje k použití při výrobě šperků a též ve sklářském průmyslu. V těchto segmentech se s vodíkem setkáváme již desítky let.

Obr. 5. Porovnání vodíkového (vlevo) a acetylenového plamene. (Zdroj: Messer Technogas)

Použití vodíku není omezeno jen na výše zmíněné aplikace. Nachází uplatnění též v oblasti tepelného dělení materiálu kyslíkem, jakož i při pájení, rovnání a nahřívání. Technologii HyCut lze použít i pro žárové nástřiky, pro čištění materiálu plamenem a pro svařování. Pro každou konkrétní aplikaci je důležitý výběr správného hořáku o odpovídajícím výkonu. Na obrázku 5 je patrný rozdíl vodíkového (vlevo) a acetylenového plamene. Vodíkový plamen umožňuje díky nižšímu UV záření a nižšímu jasu lépe kontrolovat povrch materiálu.

Praktické ukázky využití technologie HyCut budou probíhat ve stánku společnosti Messer Technogas po celou dobu strojírenského veletrhu.

Závěr

I když nejsou viditelné, pro běžný život jsou nepostradatelné – i takto by se daly technické plyny charakterizovat. Pokud budete chtít vědět o uvedené problematice více, neváhejte na Mezinárodním strojírenském veletrhu 2025 v Brně navštívit stánek č. 17 v pavilonu V, kde vám specialisté ze společnosti Messer Technogas rádi představí možnosti využití široké škály plynů pro výše popsané technologie. Přímo v tomto stánku budou po celou dobu veletrhu probíhat praktické ukázky využití vodíku pro autogenní řezání, ale i pro nahřívání a pájení.


Umístění expozice firmy Messer Technogas na MSV 2025:
pavilon V, stánek 17

Vydání #10
Kód článku: 251034
Datum: 25. 09. 2025
Rubrika: Produktový článek / Spojování a dělení
Související články
66. MSV v Brně – živoucí dějiště velkých věcí

Letošní, už 66. ročník Mezinárodního strojírenského veletrhu je za námi. Věříme, že málokdo z našich čtenářů si jeho návštěvu nechal ujít, a řada z nich jej dokonce spoluvytvářela v roli vystavovatelů. Zdaleka ne všichni návštěvníci však měli celé čtyři dny na to, aby mohli zhlédnout stánky ve všech pavilonech. Jednodennímu návštěvníkovi mohlo leccos uniknout, a vystavovatelé, ač na výstavišti strávili třeba celý týden, měli zpravidla povinnosti v rámci svých expozic a na prohlídku celého veletrhu jim čas nezbyl. Jestliže patříte do některé z těchto dvou skupin nebo jste se na veletrh vůbec nedostali, možná uvítáte tento článek.

Fotonika - klíč k technologickému rozvoji

Vynález laseru, optických vláken a polovodičových optických součástek výrazně zvýšil význam využití optiky pro moderní technologie. Byl to také impulz pro rozvoj mladého vědního oboru – fotoniky –, který se zabývá vlastnostmi a metodami využití fotonů. Místem, kde si odborníci z těchto tří na sobě závislých oborů – optika, elektronika a fotonika – sdělují svá know-how a sdílejí své úspěchy, se každoročně stává nejvýznamnější světový veletrh optických a laserových technologií Laser World of Photonics. I letos jej koncem června na mnichovském výstavišti doprovázel světový kongres World of Photonics congress.

Laserová svařovací buňka, která promíjí nepřesnosti v plechu

Vstup do oblasti laserového svařování se stává snadnějším než dříve díky tolerantnímu laserovému svařování metodou FusionLine a balíčku pro náběh výroby. Nové konstrukční prvky a softwarové komponenty zjednodušují obsluhu.

Související články
Lokální, přesto světový Intertool 2016

Začátkem května 2016 se uskutečnila v celém areálu výstaviště Messe Wien přehlídka průmyslového sektoru. V hale A stejného výstaviště se konala výstava Smart Automation Austria. Souběžně probíhající akce Intertool v halách A a B trvala o den déle a těšila se nebývalé návštěvnosti.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Ruční laserové svařování s ochranným plynem

Laserové svařování není příliš rozšířenou metodou, ale pro své nesporné výhody nachází stále větší uplatnění. V praxi jsme se doposud setkávali především s robotickým laserovým svařováním v sériové či velkosériové výrobě. V poslední době však nachází své uplatnění také ruční laserové svařování, které lze využít i pro malé série výrobků či kusovou výrobu.

Laserové navařování, 3D tisk a volba technických plynů

V tomto článku bychom se chtěli zamyslet nad současným postavením technologie návarů vysoce výkonným laserem, porovnat tuto metodu s 3D tiskem a objasnit některá technická úskalí obou metod. Za zmínku stojí také ochranné plyny vhodné pro tyto moderní metody.

Inovovaná fiber laserová centra

Dnešní výrobci plechových dílů vyžadují vysoce flexibilní, efektivní a inteligentní řešení. Nové inovace ve výrobě vláknového laseru Prima Power byly navrženy a vyvinuty tak, aby splňovaly tato očekávání. Platino Fiber Evo je nejnovější verzí platformy Platino s více než 2 000 instalací po celém světě, vylepšenou o důležité technologické inovace.

Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Aktuální možnosti v laserovém svařování

Laserové svařování lze v dnešní době považovat za velice moderní technologii. Vysoké svařovací rychlosti, štíhlý svar a z toho plynoucí výhody jsou pozitiva, která umožnila začlenění této metody do progresivních výrobních technologií. Tento článek si klade za cíl představit aktuální možnosti laserových svařovacích technologií.

Oscilující paprsek laseru pracuje přesněji

Univerzálním nástrojem naší doby je laser, kterým je možné bezdotykově opracovávat téměř všechny materiály. Ještě lépe a přesněji se podaří materiály řezat nebo gravírovat, když paprsek laseru kmitá.

Technologické lasery a trendy vývoje za rok 2015

Letošní rok v oblasti laserových technologií byl neobyčejně bohatý na nové poznatky a přinesl i řadu nových jevů v metodice dalšího vývoje. Vznikala nová komplexní střediska laserového výzkumu a nás může těšit, že ani Česká republika nezůstala pozadu. Rozvíjí se program HiLASE, zaměřený na laserové technologie a vývoj optických komponentů, a nedávno bylo slavnostně otevřeno i středisko ELI Beamlines – Extreme Light Infrastructure – jako součást evropského plánu budování center nové generace vybavených nejvýkonnější technikou vhodnou pro naplnění programu bádání až na samé hranici poznání.

Polská premiéra veletrhu šroubových spojů SchraubTec

Dne 16. září 2025 se v Katovicích uskuteční první ročník veletrhu SchraubTec, poprvé mimo Německo. Tato akce, která se v Německu za pouhé čtyři roky stala synonymem pro inovace v oblasti šroubových spojů, poprvé překročí hranice svého domovského trhu. O plánech, očekáváních a významu polského průmyslu pro budoucnost SchraubTec hovoříme s Berndem Weinigem, který je ve společnosti Vogel Communications Group zodpovědný za rozvoj veletrhů. Rozhovor vedl Paweł Kruk, šéfredaktor našeho sesterského titulu MM Magazyn Przemyslowy.

Plzeňské setkání strojařů

Katedra technologie obrábění Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni letos uspořádala již devátý ročník mezinárodní konference Strojírenská technologie Plzeň. V porovnání s minulým ročníkem zaznamenala podstatně větší návštěvnost – čítala téměř dvě stě účastníků a uskutečnilo se bezmála šedesát prezentací. Náš časopis na konferenci figuroval jako mediální partner akce.

Téma: technologie pro výrobu forem

Díly, součásti či výrobky, které spatřily světlo světa díky tomu, že byly vylisovány, odlity či vykovány ve formě, jsou doslova všude kolem nás. Forma je zařízení často velmi složité a komplexní a k její výrobě je potřeba řada špičkových technologií. Následující článek představuje některé z nich.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit