Rozdíl mezi svařováním a tvrdým a měkkým pájením

Svařování a tvrdé a měkké pájení: vysvětlení rozdílů

Techniky svařování a tvrdého a měkkého pájení se používají ke spojení dvou nebo více kusů materiálu, zejména kovů, pomocí tepla. Tyto techniky se také používají k vyplnění mezer mezi kovovými díly. Hlavní rozdíly mezi svařováním a tvrdým a měkkým pájením se týkají dvou klíčových faktorů – použité teploty a vlivu teploty na stav podkladového materiálu. Každý proces se používá pro jiné aplikace. Která technika je tedy nejlepší? To záleží na typu použitého materiálu, požadované pevnosti a použití. Pojďme se podívat na každý z těchto procesů a na jejich rozdíly, výhody, nevýhody a použití.

Jak funguje svařování

Při svařování se spojí dva nebo více kovů natavením a spojením, obvykle s přidáním svařovacích přídavných kovů a za použití ochranných plynů. Výsledný spoj je stejně pevný nebo i pevnější než samotné kovy. Přímo na spojovanou plochu se aplikuje koncentrované teplo. Aplikované teplo by mělo mít dostatečně vysokou teplotu, aby roztavilo podkladové kovy (spojované kovy) i přídavné kovy. Teplota svařování proto musí začínat na bodu tání podkladových kovů.

Svařování je vhodné pro spojování velkých sestav. Proces svařování vytváří nepravidelné svarové housenky, což činí tuto metodu nevhodnou pro aplikace vyžadující kosmetické spoje.

Mezi různé typy svařování patří:

Obloukové svařování tavící se elektrodou (GMAW)

Svařování tavící se elektrodou v ochranném plynu (SMAW)

Obloukové svařování plněnou elektrodou (FCAW)

Obloukové svařování wolframovou elektrodou v ochranném plynu (GTAW)

Výhody svařování

• Při svařování vznikají pevnější spoje než při tvrdém pájení.
• Svařované spoje jsou vhodné pro vysokoteplotní aplikace.
• Svařováním lze spojovat tenké i tlusté části materiálů.

Nevýhody svařování

• Vysoká teplota zpracování způsobuje ve srovnání s tvrdým a měkkým pájením větší tepelné deformace a zbytkové napětí ve spojích.
• Ke zmírnění zbytkového napětí ve spoji je nezbytná následná úprava.
• Proces svařování není vhodný pro spojování rozdílných kovů.
• Svařovaný spoj má nepravidelné housenky, takže tato metoda není vhodná tam, kde je rozhodující kosmetický vzhled.

Použití procesu svařování

Svařování se používá ve výrobě, stavebnictví, dopravě a v opravnách. Mezi příklady použití svařování patří robotické sestavy, stavební konstrukce, mosty, výroba tlakových nádob, letadel, potrubí, železničních tratí a autobusů.

Jak funguje tvrdé pájení

Při tvrdém pájení se spojí dva nebo více materiálů roztavením přídavného kovu do spojů podkladových materiálů. Tak vzniknou pevné spoje. Při tvrdém pájení se netaví podkladové kovy, aby se spojily dohromady. Teplota pájení tedy musí být nižší než teploty tavení použitých podkladových kovů. Technika tvrdého pájení funguje tak, že se vytvoří metalurgická vazba mezi povrchem spojovaných kovů a přídavným kovem. Tento proces vyžaduje malý rozestup spoje, aby byl roztavený přídavný kov vtažen do spoje kapilárním působením, jakmile kovy dosáhnou teploty nad 450 °C.

Během tvrdého pájení se na spojované podkladové kovy aplikuje teplo. Přídavný kov se pak uvede do styku se zahřátými podkladovými kovy a tím se okamžitě roztaví. Roztavený přídavný kov se kapilárním působením zcela vtáhne do malého rozestupu spoje a vytvoří pájený spoj. Mezi různé typy tvrdého pájení patří indukční a odporové pájení nebo pájení hořákem a v peci.

Výhody tvrdého pájení

• V porovnání se svařováním vyžaduje nízký příkon a teplotu zpracování (v rozmezí 620 °C až 870 °C), čímž šetří náklady na energii.
• Dokáže spojovat rozdílné kovy pomocí tavidla nebo slitin potažených tavidlem.
• Vytváří pevnější spoje než měkké pájení. Při správném tvrdém pájení lze vytvořit pevnější spoje, než je samotný podkladový kov.
• Tvrdé pájení, na rozdíl od svařování, vytváří hladké spoje s pravidelnými housenkami, takže je tato metoda vhodná tam, kde je rozhodující kosmetický vzhled.
• V porovnání se svařováním vytváří díky nízké teplotě zpracování spoje s minimálním zbytkovým napětím a tepelnou deformací.
• Nevyžaduje žádné následné tepelné zpracování, což vede k úsporám nákladů.
• Podkladové kovy se neroztaví, ale místo toho získají zpět většinu svých fyzikálních vlastností.
• Tvrdé pájení je snazší na naučení než svařování.

Nevýhody tvrdého pájení

• Tvrdě pájené spoje mají nižší pevnost než spoje svařované.
• Na rozdíl od svařovaných spojů nejsou tvrdě pájené spoje vhodné pro vysokoteplotní aplikace.
• Tavidla mohou obsahovat toxické složky.

Použití tvrdého pájení

Metoda tvrdého pájení se používá k vytváření spojů v radiátorech, v automobilovém průmyslu, sklářství, elektromechanických systémech, nádržích, nápravách, osvětlovacích tělesech a svítidlech, solárních panelech, kalibračních přístrojích, trubkových řešeních, výrobě šperků a stříbra, tvrdokovů a diamantů.

Jak funguje měkké pájení

Při měkkém pájení se kovy spojí roztavením přídavného kovu do spojů podkladových materiálů. Tak vzniknou pevné spoje. Tento proces se provádí při teplotě pod 450 °C, což je mnohem nižší teplota než při svařování nebo tvrdém pájení. Metoda měkkého pájení může nebo nemusí vyžadovat kapilární působení směrem od spoje. Tuto metodu lze použít ke spojování různých kovů včetně zlata, mosazi nebo mědi. Měkké pájení se dělí na dva typy – pájení natvrdo a pájení naměkko. Stejně jako při tvrdém pájení, i při měkkém pájení se používá tavidlo ke zlepšení a posílení mechanických vlastností kovu.

Měkké pájení se může zdát podobné svařování, ale používá se v jiných aplikacích. Pájka je měkká a je k dispozici v trubičkách a cívkách. Pájky se často používají v elektronických zařízeních, protože umožňují elektronické propojení součástek. Ve srovnání se svařováním a tvrdým pájením je měkce pájený spoj slabší, ale umožňuje, aby spojené díly vedly elektřinu.

Americká společnost pro svařování (AWS) klasifikuje měkké pájení jako proces spojování kapalného a pevného skupenství. Kapalné skupenství znamená, že přídavný kov je roztavený, a pevné skupenství znamená, že podkladové materiály nejsou roztavené.

Výhody měkkého pájení

• Tato metoda dokáže spojovat rozdílné kovy o různé tloušťce.
• Vzhledem k tomu, že měkké pájení neobnáší použití vysokého žáru, je zde menší šance na poškození podkladových materiálů.
• Při měkkém pájení lze snadno provést změnu sestavení.

Nevýhody měkkého pájení

• Ve srovnání se svařováním a tvrdým pájením vytváří spoje o nízké pevnosti, takže tato metoda není vhodná pro nosné aplikace.
• Měkce spájené spoje nejsou vhodné pro vysokoteplotní aplikace.
• Tuto metodu nelze použít pro spojování velkých částí.
• Tavidla mohou obsahovat toxické složky.

Použití měkkého pájení

Metoda měkkého pájení se používá ke spojování kovových obrobků v topenářství, elektronice, u klimatizací, hasicích přístrojů, radiátorů, vitráží, šperků, automobilů a v instalatérství.

Závěr

Metody svařování a tvrdého a měkkého pájení fungují odlišně a používají se pro různé aplikace. Hlavní rozdíly mezi těmito metodami se týkají dvou klíčových faktorů – použité teploty a vlivu teploty na stav materiálu. V závislosti na použití si můžete vybrat kteroukoli z těchto metod spojování materiálů. Faktory, které je třeba vzít při výběru techniky spojování v úvahu, jsou velikost sestavy, typ a tloušťka podkladových materiálů, požadovaná pevnost a požadavky na bodový svar nebo spoj. Každou z těchto technik lze zvládnout praxí.