Svařování speciálních slitin, jako jsou slitiny niklu, titanu a dalších exotických kovů (např. tantalu, zirkonia či niobu), je technicky náročný proces, který vyžaduje hluboké porozumění materiálovým vlastnostem, vhodnému výběru metody svařování, přesné kontrole atmosféry i tepelnému managementu. Tyto materiály se často využívají v náročných průmyslových odvětvích, jako je letectví, energetika, chemický průmysl a lékařství, kde selhání svaru může mít fatální následky.
Specifika a výzvy při svařování speciálních slitin
Speciální slitiny mají oproti konvenčním materiálům (např. uhlíkovým nebo nerezovým ocelím) odlišné vlastnosti – často vykazují vysokou korozní odolnost, žárupevnost, biokompatibilitu nebo odolnost vůči extrémním podmínkám. Tyto přednosti však přinášejí i komplikace při jejich svařování:
-
Reaktivita s kyslíkem a dusíkem – např. titan a niob velmi snadno reagují s atmosférickými plyny, což vyžaduje ochranu inertním plynem nejen v oblasti svaru, ale často i na kořeni a ve vzdálenějších částech obrobku.
-
Tepelné roztažnosti a vodivosti – slitiny jako Inconel (niklové slitiny) mají nízkou tepelnou vodivost, což zvyšuje koncentraci tepla a riziko deformace nebo vzniku trhlin.
-
Tvorba intermetalických fází – některé slitiny (např. slitiny titanu s hliníkem nebo železem) mohou při nesprávném svařování vytvořit křehké fáze, které snižují mechanickou integritu svaru.
Niklové slitiny
Niklové slitiny, jako jsou Inconel (např. Inconel 625, 718), Hastelloy, Monel a další, se vyznačují vysokou korozní a tepelnou odolností. Běžně se používají v leteckých motorech, jaderné energetice a petrochemickém průmyslu.
Doporučené metody svařování:
-
TIG (WIG) a MIG – poskytují vysokou kvalitu svaru při přesné kontrole vneseného tepla.
-
MMA (obalená elektroda) – méně častá u niklových slitin, vhodná spíše pro opravy.
-
Laserové a elektronové svařování – využívané pro jemné díly nebo tam, kde je nutná minimalizace tepelného ovlivnění.
Klíčové faktory:
-
Nízká tepelná vodivost niklu zvyšuje riziko přehřátí a deformací.
-
Nutnost předehřevu a řízeného ochlazování u některých slitin (např. Inconel 718 kvůli srážkám γ'' fází).
-
Svarový kov musí být kompatibilní s výchozím materiálem – doporučují se niklové přídavné materiály s vysokým obsahem legur (např. ERNiCrMo-3).
Titan a jeho slitiny
Titan se používá v letectví, zdravotnictví a chemickém průmyslu díky své vysoké pevnosti při nízké hmotnosti, vynikající odolnosti proti korozi a biokompatibilitě.
Výzvy při svařování:
-
Vysoká reaktivita s O₂, N₂ a H₂ – při teplotách nad 300 °C titan silně oxiduje, což degraduje mechanické vlastnosti svaru.
-
Přítomnost "alpha-case" vrstvy – křehká oxidační zóna, která se musí po svařování odstranit (obvykle mořením nebo mechanickým opracováním).
-
Nutnost dokonale inertní atmosféry – běžně se používá argon (někdy helium), ochrana často zahrnuje i zadní ochranu a prodloužený čas dofuku po svařování.
Metody svařování:
-
TIG – nejběžnější pro titan, zajišťuje čistý a kvalitní svar.
-
EBW (elektronový paprsek) – pro velmi přesné aplikace a minimální ovlivněnou oblast.
-
Laserové svařování – ideální pro tenké stěny, velmi rychlé a bezkontaktní.
Další exotické kovy: tantál, zirkonium, niob
Tyto kovy nacházejí uplatnění v extrémně korozivních prostředích, například v chemickém průmyslu nebo při výrobě polovodičů.
Společné znaky:
-
Extrémní reaktivita – ještě vyšší než u titanu, nutnost použití ultračisté atmosféry (např. gloveboxy s argonem).
-
Nízká tolerance na nečistoty – jakýkoli zbytek kyslíku nebo vodíku může způsobit křehkost svaru.
-
Omezený výběr vhodných přídavných materiálů – často se používají čisté dráty z daného kovu.
Používané metody:
-
TIG s prodlouženou ochrannou atmosférou
-
Elektronový paprsek – preferovaný kvůli bezkontaktnosti a absenci atmosféry.
-
Vakové svařování – pro laboratorní a speciální aplikace.
Kvalitativní požadavky a kontrola svarů
S ohledem na náročné provozní podmínky, ve kterých se tyto materiály používají, je kontrola kvality svarů zásadní:
-
Vizualní a penetrační zkoušky
-
RTG a ultrazvukové testy
-
Metalografické hodnocení mikrostruktury
-
Mechanické zkoušky (např. tahové, ohybové, rázové)
Dodržování technologických postupů (WPS/PQR) dle standardů jako AWS, ASME nebo ISO je naprostou nutností.
Svařování speciálních slitin je vysoce odborná činnost, která vyžaduje nejen správnou volbu metody, ale také precizní přípravu, kvalitní přídavné materiály a řízené podmínky prostředí. Nikl, titan a další exotické kovy přinášejí technologické výzvy, které však kompenzují svými výjimečnými vlastnostmi tam, kde běžné materiály selhávají. Správně provedený svar na těchto materiálech je klíčový pro bezpečnost a dlouhou životnost kritických zařízení.
Pokud máte jakékoli dotazy nebo potřebujete odborné doporučení ohledně výběru vhodného ochranného plynu či plynové směsi pro svařování niklových, titanových nebo jiných vysoce reaktivních slitin, neváhejte nás kontaktovat. Rádi vám pomůžeme s nastavením efektivního svařovacího procesu, který minimalizuje spotřebu plynu, zamezí kontaminaci svaru a zajistí maximální kvalitu – bez ohledu na to, zda svařujete v leteckém, chemickém či energetickém průmyslu, nebo v menším specializovaném provozu.