Svařování trubek

11.2.2.3 Svařování trubek

Ing. Miloš Sova, CSc.

Kontaktním svařováním se nejčastěji spojují trubky z polyethylénu o vysoké hustotě, poly-1-buténu nebo polypropylénu navzájem nebo s tvarovkami, a to buď na tupo nebo polyfúzí.

Jedná se o svařování bez použití dalších materiálů způsobem, který je využíván především u rozvodů vody a plynu. Čelní plochy trubek a tvarovek se upraví, nahřejí na zrcadle na svařovací na teplotu a po jeho oddálení se pod tlakem spojí za vzniku homogenního spojení. Jelikož je spojován pouze materiál trubek a tvarovek, používají se tyto spoje u rozvodů chemikálií za předpokladu, že materiál trubek je vůči příslušné chemikálii odolný. Tímto typem svařování lze vytvořit zcela hladké spojení potrubí, které se používá především u potrubních rozvodů v chemických laboratořích nebo ve farmaceutickém průmyslu (beznávarkové svařování).

Při svařování na tupo je třeba zajistit přesnou souosost spojovaných trubek, a proto se ve většině případů provádí strojově. Svařováním na tupo se mohou spojovat trubky s tvarovkami i trubky navzájem. Nutným požadavkem pro tento typ svařování je stejná tloušťka stěny svařovaných dílů. Nahřívací zrcadlo zabudované na svářečce je vyrobeno z tepelně vodivého materiálu (převážně z hliníkových slitin) a slouží k ohřevu svařovaných ploch na svařovací teplotu.

Vzhledem k tomu, že při svařování na tupo se plast ohřívá na povrchu zrcadla, je jeho povrch potažen ochrannou separační vrstvou (teflon) proti ulpívání roztaveného plastu.

Svářečky na tupo pracují se svařovacími zrcadly se zabudovaným teploměrem. Rovinný hoblík pro zarovnání a očištění svařovaných ploch je upevněn na jedné hřídeli spolu se svařovacím zrcadlem. Pro uchycení svařovaných profilů jsou na stroji upínací čelisti s možností výměny jednotlivých segmentů. Svařovací tlak se vyvíjí hydraulicky, ruční pákou nebo kolem opatřeným aretovacím šroubem.

Při vlastním svařování jsou hlavními parametry opět tlak, teplota a čas.

Vhodná teplota zaručuje převedení svařovaného plastu do taveniny o vhodné viskozitě či tekutosti. Tyto teploty jsou pro jednotlivé typy plastů normalizovány. Teplota na svařovacím zrcadle je stanovena s ohledem na případné tepelné ztráty při chladnutí zrcadla v okolním prostředí. Regulace teploty se provádí termostatem či elektronicky. Čas svařování je stanoven optimálně pro každou fázi svařování.

Tlak je vyvíjen, jak již bylo uvedeno, mechanickým nebo hydraulickým zařízením, které je součástí svářecího zařízení. Hodnota tlaku se předem nastavuje podle druhu plastu a typu svařovaného profilu.

Postup při svařování na tupo lze rozdělit do několika etap.

Průběh svařování na tupo:

První fází je najetí čelních ploch pod stanoveným přítlakem na ohřáté topné zrcadlo a následná kontrola vzniklého pravidelného nákružku o předepsané velikosti po celém obvodu. Tato fáze je ukončena po vytvoření kvalitního nákružku.

Prohřev je druhou fází svařování na tupo. Po vytvoření kvalitního nákružku se sníží přítlak pod hodnotu pasivního odporu, avšak čelní plochy nejsou oddáleny od zrcadla. Minimální doba prohřevu je stanovena podle druhu plastu, průměru trubky či tvarovky a pohybuje se řádově v sekundách. Konce trubek jsou v této fázi prohřáty na vhodnou teplotu a do potřebné hloubky.

Jakmile uplyne doba prohřevu, čelní plochy trubek se oddálí od zrcadla a ihned spojí.

Pro tuto druhou fázi jsou opět stanoveny maximální časy, které nesmí být překročeny. Po spojení trubek se zvyšuje tlak až do určené hodnoty. Ta je stanovena v závislosti na typu plastu a průměru svařované trubky.

Poslední fází svařování na tupo je pozvolné ochlazování svaru pod tlakem. I pro tuto fázi je stanoven minimální čas a pohybuje se řádově v minutách. Po jeho uplynutí se sníží tlak na nulu a svařované části lze uvolnit a vyjmout. Mechanické zatížení svaru je možno provést až dvě hodiny po ukončení svařování.

Na řezu hotového svaru je vidět výronek materiálu v místě svaru.

Řez svarem na tupo:

Polyfúzní svařování

Jedním z nejpoužívanějších způsobů svařování potrubí a tvarovek je svařování polyfúzí. Používá se především pro tlakové rozvody teplé a studené vody a u podlahového a ústředního vytápění. Potrubní rozvody v chemickém průmyslu jsou také často svařovány polyfúzí.

Vzhledem k tomu, že se svar vytváří pouze materiálem trubky a tvarovky, patří polyfúzní svařování k jedněm z nejkvalitnějších. Nedochází proto k působení chemikálií na různé typy plastů. Za předpokladu, že je plast trubek a tvarovek chemicky odolný, je polyfúzní svar kvalitním a bezpečným typem spojení. Pokud se týká systémů s malým průměrem, je tento způsob svařování i nenáročný na pořízení svařovacích nástrojů a techniky nutných k montáži. V odborné literatuře se polyfúzní svařování nazývá též objímkové nebo hrdlové. Lze jím spojovat potrubí o průměru 10 až 120 mm. Jak již bylo výše uvedeno, při polyfúzním svařování se vždy používá trubka a tvarovka. Postup je znázorněn na obrázku.

Při spojování přímých potrubí se používají nátrubky a v ostatních místech potrubí tvarovky, jako např. kolena, redukce, T-kusy apod. Trubka se při svařování ohřívá v takové délce, která odpovídá zasunutí do hrdla tvarovky. U tvarovky se ohřívá vnitřní povrch v místě zasunutí trubky.

Postup polyfúzního svařování:

Polyfúzní svářečka je základním nástrojem pro polyfúzní svařování a dělí se na svářečky trnové nebo zrcadlové. Základní částí zrcadlové svářečky, která nahřívá trubku a tvarovku, je ohřívací zrcadlo, na které se připevňují polyfúzní nástavce. Zrcadlo polyfúzního svařování má různý tvar a rozměry (podle rozměrů polyfúzních nástavců) a může být upraveno i pro upínání více nástavců, a tím zároveň pro svařování více profilů najednou.

Uvnitř topné desky je elektrické topné těleso. Teplota desky je taková, že se svařovací nástavce přenosem tepla zahřejí na požadovanou teplotu, která je konstantní a je udržována pomocí elektronické regulace.