6.3.6
Obalené elektrody pro tvrdé návary, opravy a renovace
Ing. Josef Trejtnar
Obalené elektrody zařazované do této skupiny obvykle tvoří u každého výrobce nepříliš velkou, ale specifickými druhy velmi početnou skupinu. Někteří výrobci svařovacích materiálů se výrobě těchto elektrod vzhledem k vysokým nákladům na jejich vývoj, zkoušení a materiálové zabezpečení vůbec nevěnují a případné dodávky řeší nákupem nebo kooperačními dodávkami od specializovaných výrobců. Tomu odpovídá i poměrně vysoká cenová úroveň všech materiálů tohoto druhu-
Obalené elektrody se používají většinou jako návarové. Hlavní důraz je při tom kladen na dosažení potřebných vlastností navařovaného povrchu, tj. především jeho tvrdost, odolnost proti různým druhům opotřebení případně odolnost proti koroznímu napadení v různých druzích chemicky aktivního prostředí a za různých, obvykle vysokých teplot. Od navařeného povrchu se očekávají podstatně jiné vlastnosti, než má základní materiál. Na rozdíl od elektrod pro spojovací svary se obvykle nevyžaduje 100% celistvost navařeného kovu.
Protože však požadavky na vlastnosti určitého druhu navařeného kovu se příliš neliší vzhledem k metodě navařování, tj. k použití obalených elektrod, plného drátu, plněných elektrod nebo navařování metodou TIG či pod tavidlem, vnikla již v 80. létech minulého století klasifikační norma DIN 8555, která se snažila jednoduchým a univerzálním způsobem
popsat a klasifikovat každý typ navařeného kovu bez rozdílu použité metody. Tato norma byla v roce 2006 nahrazena novou evropskou normou EN 14700, která byla samozřejmě přijata i jako norma ČSN (05 5520). Tento dokument byl sice znovu od data vzniku dvakrát revidován a doplněn o další materiály a nové významy značení, ale jak praxe ukazuje, tyto snahy nebyly zcela úspěšné a některé úpravy nejsou ani po několika létech výrobci používány. Naopak, v řadě technických publikací se stále objevuje klasifikace těchto materiálů podle již zrušené a v úvodu citované normy DIN 8555. Proto byl dodatečně do této kapitoly zařazen vedle poslední verze normy EN 14 700 a podle americké AWS A5.13 i výklad této původní německé normy. Uvedené dokumenty si jsou do určité míry podobné, ale v řadě případů se také liší. Jak je patrné z tabulky příkladů obalených elektrod pro toto použití, nenalezla rozšířená klasifikace podle EN 14700 dosud plné použití.
Klasifikace a značení podle ČSN EN 14700
Výše uvedená norma je normou všeobecnou, která platí nejen pro klasifikaci a značení obalených elektrod, ale i pro plné dráty, plněné elektrody, páskové elektrody i navařovací kovové prášky a lité i spékané navařovací tyče. Klasifikace se skládá ze dvou povinných a tří nepovinných částí následovně:
Povinné značení:- písmenem označení tvaru výrobku
E – obalené elektrody
S – svařovací drát a svařovací tyč
T – plněná elektroda, + plněná tyč
R – litá tyč
B – pásková elektroda
C – spékaná tyč
P – kovový prášek
- -
značkou pro typ chemického složení podle následující tabulky, např. Fe1,Ni2 atd.
Tabulka Označení pro chemické složení čistého svarového kovu podle ČSN EN 14700
Nepovinné značení – typickým chemickým složením navařeného kovu z předcházející tabulky
- -
rozsahem tvrdosti získaného navařeného kovu podle následující tabulky
Tabulka Klasifikace úrovně tvrdosti navařeného kovu-shodné pro EN 14700 a DIN 8555
- -
značkou pro pomocný materiál – např. pro ochranný plyn dle
ČSN EN ISO 14175 nebo pro tavidlo podle ČSN EN ISO 14 174.
Pokud se užijí plněné elektrody s kovovým práškem nebo dráty bez
plynové ochrany, má se uvádět zkratka NO
Příklady označení
Svařovací drát podle citované normy má základní označení např.
S Fe7
kde S – označuje plný drát a
Fe7 – druh slitiny podle tab.1
Plněná elektroda, poskytující svarový kov typu Fe9 s tvrdostí po navaření cca 250 HB a po prokování se zvýšením na 50HRC a používaná s ochranným plynem M21 může mít úplné označení např. snásledující:
T Fe9-C0,4Mn16Cr14-250(50)-M21
I po obou citovaných revizích však výrobci uvádějí pouze povinné označení typem Fe a číslem slitiny a další nepovinné části nejsou užívány. Naopak, původní označení podle dávno zrušené DIN 8555 pro svoji podstatně vyšší vypovídací schopnost dále v dokumentacích výrobců i uživatelů přetrvává a je proto na přání znovu doplněno.
Doporučené příklady volby vhodného druhu přídavného materiálu pro některé druhy opotřebení jsou prezentovány v následující tabulce.
Tabulka Obecná tabulka pro volbu vhodného druhu přídavného materiálu podle požadavků na vlastnosti návaru
Klasifikace a označení podle AWS A5.13
Norma AWS A5.13 na rozdíl od citované EN 14700 je určena pouze pro klasifikaci značení obalených elektrod a vychází z chemického složení jimi poskytovaného svarového kovu.
Uvádí samostatně obalené elektrody na bázi železa, na bázi niklu a kobaltu. Ostatní druhy navařovacích materiálů jsou klasifikovány podle normy AWS A5.21, která je stručně vysvětlena v odpovídající kapitole.
Tabulka Označení pro chemické složení čistého svarového kovu na bázi železa podle AWS A5.13
Tabulka Označení pro chemické složení čistého svarového kovu na bázi kobaltu a niklu podle AWS A5.13
Tabulka Označení pro chemické složení čistého svarového kovu na bázi mědi podle AWS A5.13
Klasifikace podle původní DIN 8555
Norma DIN 8555 byla v roce 1997 zrušena a nahrazena evropskou normou EN 14700. Protože však jak výrobci, tak i uživatelé klasifikaci podle tohoto dokumentu vzhledem k jeho vysoké vypovídací schopnosti dále tvrdošíjně využívají, objevily se požadavky na vysvětlení uvedeného způsobu a dodatečné zařazení.
Jedná se o společnou klasifikaci pro všechny druhy přídavných materiálů a technologie navařování s výjimkou navařovacích pásků a prášků.
Klasifikační označení se skládá z následujících částí:
- z označení technologie, pro kterou je přídavný materiál určen, a to písmenných zkratek:
G – svařování plamenem
E – svařování obalenou elektrodou
MF-svařování tavící se plněnou elektrodou
TIG-svařování netavící se elektrodou v ochranném plynu (TIG,WIG)
MSG – svařování v ochranné plynové atmosféře
UP – svařování pod tavidlem
- z označení skupiny legujících prvků podle následujícího klíče:
1 – nelegovaný nebo legovaný svarový kov s max. obsahem C do 0,4% a s celkovým obsahem dalších legujících prvků Cr, Mo, Mn a Ti do celkového obsahu 5%
Na takový navařený kov nejsou kladeny žádné požadavky na odolnost proti opotřebení ani na tvrdost povrchu. Je snadno opracovatelný, nejčastěji je používán na výplňové svary opotřebených dílů, nebo jako mezivrstva pod jiný funkční návar.
2 – jako skupina 1, ale s obsahem C nad hranici 0,4%. Svarový kov má proti předešlé skupině vyšší tvrdost i odolnost proti opotřebení a nemusí být ve všech případech snadno opracovatelný. Materiály této skupiny jsou často využívány na návary ozubených kol.
3 – vlastnosti návaru se blíží vlastnostem ocelí, pracujících za vysokých teplot a s požadavky na zvýšenou tvrdost při těchto teplotách. Běžně jsou legovány W a Cr, často i Mo, Ni, V nebo Co a mají martenzitickou strukturu s karbidy. Jsou používány především na nástroje pro práci za tepla až do teplot cca 500°C. Doporučuje se předřev a pomalé dochlazení, aby se zabránilo vzniku trhlin po navaření.
4 – vlastnosti návaru se blíží vlastnostem rychlořezných ocelí. Hlavními legujícími prvky jsou W, Mo, Cr a V a v řadě případů i Co. Opracování návaru je možné pouze po žíhání na měkko nebo broušením. Pro stabilitu vlastností je nutné dodržovat instrukce výrobce. Použití je obvykle při opravách hran řezných nástrojů, upínacích trnů, vrtacích nástrojů apod.
5 – vlastnosti návarů se blíží vlastnostem chromových ocelí s obsahem chromu v rozmezí 5 až 30% a s nízkým obsahem C do 0,2%. Návary jsou odolné proti tvorbě okují a to i v prostředích s obsahem síry a při obsahu chromu nad 12% jsou odolné i proti korozním vlivům. Využití nalézají při opravách pecních systémů a jejich částí, ventilů, plunžrů apod.
6 – jako skupina 5, ale s vyšším obsahem C (0,2 až 2,0%), což zvyšuje tvrdost…
