ts-002-tehnike spajanja - postupci zavarivanja-vu-varazdin-is.ppt
Post on 25-Oct-2015
261 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 1/118
Postupci zavarivanjaPRITISKOM TALJENJEM
ZAVARIVANJE METALA
KOVAČKO
DIFUZIONO
PLINSKO
ELEKTROOTP.
EKSPLOZIJOM
ULTRAZVUKOM
TRENJEM
ALUMINOTERMITSKO
(MPL) MAGNETPOKRETNIM LUKOM(VF) VISOKOFREKVENTNOM STRUJOM
PRAŽNJENJEM KONDENZATORA
ELEKTROLUČNO SVORNJAKA
INFRA CRVENIM ZRAČENJEM
KONTAKTNO
INDUKCIONO
SUČEONO
ŠAVNO
BRADAVIČASTO
TOČKASTO
ŽICOM
FOLIJOM
KOLUTNO
ISKRENJM
SVORNJAKA
TUPO
PLINSKO
ALUMINOTERMITSKO
(EPT) ELEKTRO POD TROSKOM
ELEKTRONSKIM MLAZOM
LJEVAČKO
LASEROM
PLAZMOM
ELEKTROLUČNO
KISIK + ACETILEN
KISIK + PROPAN
KISIK + VODIK
(TIG) NETALJIVOM ELEKTRODOMPOD ZAŠTITNIM PLINOM
UGLJENOMELEKTRODOM
TALJIVOMELEKTRODOM
BEZ ZAŠTITNE ATMOSFERE
PRAŠKOM PUNJENIM ŽICAMA
GOLIM ELEKTRODAMA
UGLJENOM ELEKTRODOM
OBLOŽENIM ELEKTRODAMA
POD ZAŠTITNIM PLINOM
GRAVITACIONOKONTAKTNO
POD LETVOM
(REL) RUČNO
AKTIVNI PLINOVI (MAG)
ELEKTRO PLINSKO
ATOMIZIRANI VODIK
INERTNI PLINOVI (MIG)
(EP) POD PRAŠKOM
TRAKOM
ŽICOM
HLADNO
U HORIZONTALNOM POLOŽAJU
U ZIDNOM POLOŽAJU
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 2/118
Vrstametala
Ručno elektrolučno zavarivanje
(REL)
Elektrolučnozavarivanje
taljivom elektrodom uzaštiti plina(MIG/MAG)
Zavarivanje praškom punjenim žicama(FCAW)
Elektrolučno zavarivanje
pod praškom(EP)
Zavarivanje netaljivom
elektrodom pod zaštitom plina
(AC-TIG)
Zavarivanje netaljivom
elektrodom pod zaštitom plina
(DC-TIG)
Aluminij * *Legure magnezija *
Titan *Bakar, mesing * * *
Čelik * * * * *Nehrđajući čelik * * * * *
Lijevano željezo * * * *
Svi metali
* preporučeni postupak
Odabir postupka zavarivanja s obzirom na vrstu osnovnog materijala
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 3/118
Orjentacijska primjena postupaka zavarivanja s obzirom na debljinu materijala koji se zavaruje
Postupak zavarivanja Debljina materijala, mm
Ultrazvučno Do 1
Mikroplazma 0,25 – 2
Laser, 2kW Do 3
Elektrootporno točkasto i šavno 0,25 –5
Plazmom 0,5 – 8
Plinsko (C2H2 + O2) 0,5 – 4 (4 – 8)
Laserom (do 20 kW) 0,15 - 15
MIG (kratki luk) 0,5 – 4 (4 – 15)
MIG (normalni luk) 2 – 8 (8 – 50)
Elektronskim mlazom (do 5 kW) Do 30
Elektronskim mlazom (do 25 kW) 1 do 75
Elektronskim mlazom (do 72 kW) 5 do 300
TIG Do 4 (4 – 10)
MAG Do 3 (3 – 50)
REL 2 – 5 (5 – 150)
EPT 25 - 450
EP 2 – 25 (25 – 300)
Aluminotermijsko > 10
Napomena: vrijednosti u zagradi odnose se na debljinu materijala koja se zavaruje u više prolaza.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 4/118
Zavarivanje ugljenom elektrodom
OSNOVNI METAL
=~
ELEKTRODA
TOK STRUJE UEL.. LUKU
PLAMEN UEL.. LUKU
DODATNIMATERIJAL
Slika: ZAVARIVANJE UGLJENOM ELEKTRODOM
1882. N.N. Bernardos (Rusija) prvi koristi električni luk između ugljene elektrode i metala kao izvor energije za zavarivanje uz dodavanje žice u metalnu kupku.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 5/118
Zavarivanje golom elektrodom
struja
metalna( gola )šipka - elektroda
zavarivanje golom elektrodom
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 6/118
Plinsko zavarivanje3
4
5
6
1
2 2- 4
1
2
34
5
6
7
8
Primjena: Plinski plamen se primjenjuje za zavarivanje, navarivanje, lemljenje, nabrizgavanje, ravnanje, rezanje, površinsko čišćenje i duge vrste površinske obrade materijala. Za zavarivanje se koristi acetilen (kao gorivi plin) i kisik (kao plin koji podržava gorenje).
1 – Metal zavara2 – Dodatni materijal3 – Gorionik4 – Plinski plamen5 – Zaštita procesa zavarivanja plinovima
koji su produkt izgaranja6 – Osnovni materijal
1 – Acetilen2 – Kisik3 – Regulator za protok kisika4 – Vodeni osigurač (acetilen)5,6 – Kabeli7 – Gorionik8 – Radno mjesto
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 7/118
Plinski plamen: Plamen acetilena i kisika daje maksimalnu temperaturu od 3100°C, dok plamen butana i propana sa kisikom daje maksimalnu temperaturu 2830, odnosno 2850 °C. Važnu ulogu kod zavarivanja ima pravilno reguliranje plinskog plamena.Neutralni plamen (C2H2 : O2 = 1:1), kod zavarivanja svih vrsta čelika, bakra, aluminija, nikla i njihovih legura.
Oksidirajući plamen (višak O2), kod zavarivanja mjedi.
Reducirajući plamen (višak C2H2), kod tvrdog navarivanja i zavarivanja sivog lijeva (gdje se traži prirast ugljika u zavaru)
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 8/118
Kisik:
Za zavarivanje i rezanje kisik se isporučuje u plavim bocama pod tlakom od 150 bara. Kisik se dobiva frakcionom destilacijom zraka (rijeđe elektrolizom vode – skuplji postupak).
Orjentacijska količina kisika – volumen (Vkisika , m3) u boci računa se pomoću sljedeće formule:Vkisika = volumen boce tlak u boci (Pa) koeficijent stlačenja kisika pri temp. 15°CKoeficijent stlačenja kisika pri temperaturi 15°C je 1,078 10-5. Volumen boce je 0,04 m3.Tako na primjer u punoj boci ima kisika:
Vkisika =0,04 15 10-6 1,078 10-5 = 6,468 m3.
Kada se prazni boca kisika, mora se ostaviti određena količina kisika u boci da se izbjegne prodor zraka i vlage u bocu (minimalno očitanje na regulacijskom ventilu – manometru 0,5 bara). Kod rukovanja sa bocama za kisik treba paziti da su uvijek čiste (ne smije biti nečistoća i masti oko rgulacijskog ventila), a otvaranje i zatvaranje boce mora biti pažljivo – najviše do pola okreta ventila za otvaranje i zatvaranje boce).
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 9/118
Acetilen:
Acetilen se isporučuje u bijelim bocama pod tlakom od 15 bara. Vrlo je nestabilan i eksplozivan u smjesi sa zrakom ili kisikom. S povećavanjem tlaka eksplozivnost acetilena raste, tako da je dovoljno 3% acetilena u smjesi sa zrakom da dođe do eksplozije. Isto tako pri zavarivanju ili rezanju bakra (Cu) ili srebra (Ag) dolazi do reakcije acetilena i spomenutih elemenata, te nastaju spojevi koji su eksplozivni pri udarcima ili povišenim temperaturama. Iz navedenih razloga potrebno je pridržavati se pravila koja vrijede za rukovanje sa bocama acetilena i kisika u proizvodnji, transportu i skladištenju.
Suhi osigurač:
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 10/118
Acetilen je plin iz grupe nezasićenih ugljikovodika, bezbojan je i neotrovan plin karakterističnog mirisa.
U bocu za acetilen koja je volumena 40 litara, pri tlaku od 15 bara i temparaturi 20°C stane 6 m3 acetilena. Na izlazu iz boce postavlja se regulator tlaka (manometar) koji snižava tlak acetilena na vrijednosti ispod 1,5 bara (ako je na izlazu iz boce tlak acetilena prelazi 1,5 bar može doći do stvaranja mjehurića plina i spajanja sa zrakom, što može prouzročiti eksploziju plina). Približna količina plina u boci – volumen (Vacetilena, m3) može se odrediti pomoću sljedeće formule:
Vacetilena = 0,35 volumen boce rastvorljivost acetilena u acetonu pri 15°C tlaku u boci (Pa) 10-5
Koeficijent rastvorljivost acetilena u acetonu pri 15°C je 23. Volumen boce je 0,04 m3.Tako je na primjer sadržaj acetilena u punoj boci: Vacetilena = 0,35 0,004 23 15 10 5 10-5 = 4,8 m3
Pri pražnjenu boce brzina istjecanja acetilena, odnosno protok acetilena mora biti manji od 1 m3/h da ne bi došlo do isparavanja acetona iz boce i smrzavanja redukcionog ventila (manometra). Isto tako, boca se ne smije potpuno isprazniti, već se mora ostaviti određena količina acetilena koja odgovara tlaku na manometu 1 – 1,5 bara, ovisno o vanjskoj temperaturi.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 11/118
A – Tehnika zavarivanja u lijevo (tanki materijali, metali s nižim talištem)
B – Tehnika zavarivanja u desno (deblji materijali; već od 3 mm, za zavarivanje cijevi u tlačnim sustavima)
Kod lemljenja se umjesto acetilena često koristi propan-butan, ili propan-butan + kisik (tvrdo lemljenje). Ova kombinacija plinova koristi se i kod rezanja.
Zbog velikog postotka vlage, propan-butan se ne koristi kod zavarivanja.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 12/118
Prednosti zavarivanja plinskim plamenom:
• moguće zavarivanje gotovo svih metala• prilagodljivost svim uvjetima i položajima zavarivanja• jeftina i jednostavna oprema za zavarivanje• ista oprema uz manje prilagodbe može se koristiti za lemljenje, rezanje i žlijebljenje nelegiranih i niskolegiranih čelika
Nedostaci zavarivanja plinskim plamenom:
• najsporiji postupak zavarivanja• dovođenje velike količine topline u okolini mjesta zavarivanja (pojava zaostalih napetosti i grubozrnate strukture ZUT-a)• postoji opasnost od požara i eksplozije kod rukovanja plinovima
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 13/118
Plinsko zavarivanje pritiskom
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 14/118
Aluminotermijsko zavarivanje taljenjemPostupak se temelji na korištenju topline egzotermne reakcije redukcije Fe-oksida aluminijem. Aluminij oduzima kisik Fe oksidima, pri čemu nastaje željezo koje služi kao dodatni materijal:
Zavarivanje se provodi termitnom masom (praškasti aluminijev oksid (1/4) + Fe oksid (3/4) eventualno + legirajući elementi). Paljenje smjese vrši se barijevim super-oksidom ili magnezijevim praškom jer termitna masa reagira tek na temp. iznad 1300°C. Prije zavarivanja vrši se predgrijavanje plinskim plamenom na temp. 800°C.
33243
23232
132
9483
22
323
QFeOAlAlOFe
QFeOAlAlOFe
QFeOAlAlFeO
Oslobođena količina topline: Q1= 783 kJ/mol, Q2=758 kJ/mol, Q3=3012 kJ/mol.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 15/118
termit
lonac
troska
talina
predgrijavanje
kalup
tračnica
zavarenispoj
Zavarivanje se provodi termitnom masom (praškasti aluminijev oksid (1/4) + Fe oksid (3/4) eventualno + legirajući elementi). Paljenje smjese vrši se barijevim super-oksidom ili magnezijevim praškom jer termitna masa reagira tek na temp. iznad 1300°C. Prije zavarivanja vrši se predgrijavanje plinskim plamenom na temp. 800°C. Postupak je sličan lijevanju čelika.
Pregrijana talina čelika (oko 2500°C) teče u kalup. Lonac na dnu ima čep koji se oslobađa tek nakon stvaranja i zagrijavanja cijele količine taline. Zbog vrlo visoke temperature taline dolazi do taljenja rubova osnovnog materijala, a talina popunjava zazore i formira se zavareni spoj.
Kalup se nakon hlađenja razbija, a uljevci odušci kalupa se odstranjuju
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 16/118
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 17/118
Aluminotermijsko zavarivanje pritiskomuže
patrona
stezaljka opruga
Aluminotermitsko zavarivanje pritiskom
Varijante postupka:1. Termitsko zavarivanje taljenjem. 2. Termitsko zavarivanje pritiskom. Egtotermička reakcija se koristi samo za zagrijavanje do temperature kovanja sučeljenih dijelova, da bi kasnije zagrijani dijelovi silom pritiska spojili - zavarili.3. Lemljenje. Pasta za čišćenje i dodatni materijal se postave na mjesto spoja, a termitskom masom samo se vrši potrebno zagrijavanje na temperaturu lemljenja.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 18/118
Elektrootporno zavarivanje pod troskomEPT postupak
Elektrootporni postupak zavarivanja taljenjem.
Toplinska energija dobiva se prolaskom električne struje kroz taljevinu od rastaljene troske (nastaje taljenjem praška za zavarivanje), a ima određeni električni otpor.
Joulov zakon: Q = I2 · R · t
Električni otpor rastaljene troske ujedno i štiti rastaljeni metal, a proces se odvija između rubova komada koji se zavaruje i papuča za hlađenje i držanje taline.
EPT je automatski postupak zavarivanja, a primjenjuje se za zavarivanje komada velikih debljina.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 19/118
9
1 9
4
8
5
6
79
19
4
8
5
6
7
2
3
Zavarivanje pod zaštitom troske bez i sa taljivom sapnicom:1 – elektrodna žica2 – taljiva sapnica3 – obloga sapnice4 – bakrene ploče hlađene vodom (kalupi)5 – rastaljena troska6 – rastaljeni metal7 – zavar8 – rashladna voda9 – osnovni materijal
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 20/118
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 21/118
Prednosti zavarivanja pod troskom:
• visokoučinski postupak zavarivanja (čak do 35 kg/h),• u jednom prolazu mogu se zavarivati limovi debljine od 8 do 1000 mm,• male deformacije zavarenih spojeva,• moguće paralelno zavarivanje sa više žica,• nije potrebna obrada rubova kod pripreme za zavarivanje,• automatski postupak zavarivanja (bez ljudskog utjecaja),• manja potrošnja električne energije po jedinici deponiranog metala nego kod ostalih postupaka zavarivanja.
Nedostaci zavarivanja pod troskom:
• nevidljiv proces deponiranja metala,• struktura zavara i ZUT-a je krupnozrnata (veličina zrna slična primarnoj ljevačkoj strukturi),• može se zavarivati samo u okomitom položaju,• slaba mehanička svojstva, posebno žilavost
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 22/118
Ručno elektrolučno zavarivanje (REL)
Princip: Električni luk se uspostavlja kratkim spojem – kresanjem između elektrode i radnog komada, tj. priključaka na polove električne struje (istosmjerne – Direct Current ili izmjenične – Alternating Current). Nakon toga sljedi ravnomjerno dodavanje elektrode u električni luk od strane zavarivača, te taljenje elektrode i formiranje zavarenog spoja.
žica obloga
radnikomad
zaštitni plin izoblogeprelaz materijala u
električnom luku
zavar
troska
troska
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 23/118
Izvor struje (AC ili DC
elektroda
radni komad
držač elektrode
provodnici
Primjena: REL postupak ima široke mogućnosti primjene: kod proizvodnih zavarivanja, navarivanja i reparaturnog zavarivanja većine metalnih materijala. Ipak zbog ekonomičnosti (male brzine zavarivanja i orjentacijski 1,5 do 2 kg/depozita na sat) se primjenjuje za izvođenje kraćih zavara, obično debljine ne iznad 15 mm (20 mm) kod sučeonih zavarenih spojeva, te kraćih kutnih spojeva manje debljine zavara (gdje se obično ne traži pojačana penetracija u korijenu zavara).
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 24/118
Uloga zaštite električnog luka i rastaljenom materijala pri zavarivanju
Pri zavarivanju elektrolučnim postupcima zavarivanja uloga zaštite je dvostruka, odnosno trostruka (ovisno o tome radi li se o zaštiti od obložene elektrode, praškom punjenoj žici, zaštitnom prašku kod EP zavarivanja ili zaštitnom plinu / plinskoj mješavini).
Tako npr., funkcije obložene elektrode su:
1. Fizikalna2. Električna3. Metalurgijska
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 25/118
1. Fizikalna funkcija:
a) Stvaranje zaštitne atmosfere, koja svojim prisustvom onemogućava nepovoljan utjecaj O, N i H na rastaljeni metal.
b) Prisustvo sloja rastaljene viskozne troske oko kapljice i na površini kupke zaštićuje rastaljeni metal. Svojim prisustvom, troska tlači metal i skrutnuti metal dobiva glatku površinu ispod troske.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 26/118
2. Električna funkcija
Već je Kjelberg 1908. g. otkrio da obloga elektrode daje električki stabilniji luk. Električno luk lakše se pali i lakše održava. Potrebno je u oblogu elektrode dodati stabilizatore električnog luka: Cs, K, Ca ili druge elemente koji imaju nisku energiju ionizacije.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 27/118
3. Metalurgijska funkcija
a) Rafiniranje rastaljenog metala odstranjivanjem S i P, tvorbom sulfida i fosfida, koji isplivaju na površinu metalne kupke i odstranjuju se s troskom.
b) Vezanje vodika npr. u HF, koji izlazi iz rastaljenog metala, a time se smanjuje opasnost hladnih pukotina.
c) Dolegiranje elemenata, koji izgaraju u električnom luku (Cr, Ni, Mn, Si). Obično se u oblogu dodaju fero - krom, fero - nikl, fero - mangan i fero - silicij.
d) Dodavanje elemenata za stvaranje finog zrna: Ti, Al, jer ovi elementi tvore puno klica kristalizacije u fazi skrućivanja.
e) Dodavanje elemenata za dezoksidaciju rastaljenog metala: Al, Si, Mn.f) Dodavanje Fe praha za povećanje proizvodnosti (randmana) - količine
rastaljenog depozita.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 28/118
Vrste obloge elektrode prema sastavu obloge
• A (Acide) ......................kisela obloga,• B (Basic) ......................bazična obloga • C (Cellulosic) ................celulozna• R (Rutile) ......................rutilna (rutil =TiO2)
• O (Oksidne) ………….. FeO, SiO2
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 29/118
Parametri:
Glavni parametri kod REL zavarivanja su:
• napon zavarivanja (U), koji se tijekom zavarivanja orijentacijski kreće od 18 do 26 V;
• jakost struje zavarivanja (I), koja se pri zavarivanju kreće ovisno o promjeru elektrode (orijentacijske vrijednosti 40 elektrode, A)
• brzina zavarivanja (v), koja se kreće ovisno o primijenjenoj tehnici zavarivanja (povlačenje ili njihanje elektrode), promjeru elektrode i parametrima zavarivanja orijentacijski od 1,5 do 2,5 mm/s.
Napon praznog hoda je najčešće 60 V. Stupanj iskorištenja energije za taljenje 0,75 – 0,85.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 30/118
Prednosti:
• razvijen širok spektar dodatnih materijala za zavarivanje,• manja cijena opreme za zavarivanje (uređaja za zavarivanje) u
odnosu na MAG i EP postupak zavarivanja,• pogodan za manja proizvodna i reparaturna zavarivanja,• mogućnost zavarivanja u svim položajima zavarivanja,• pogodan za rad na terenu, naročito tamo gdje nema električne
energije (agregati),• vrlo jednostavno rukovanje opremom,• dobra mehanička svojstva zavara.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 31/118
Nedostaci:
• mala brzina zavarivanja i niska produktivnost u odnosu na MAG i EP,
• kvaliteta zavara značajno ovisi o vještini zavarivača - čovjeka,• vrijeme za izobrazbu dobrog zavarivača je dugo,• neizbježan je otpad elektrode – »čik« (8-10%), te gubitak mat. zbog
prskanja u okolinu,• teže čišćenje troske nakon zavarivanja i gubitak vremena zbog
čišćenja troske,• dolazi do jakog bljeskanja pri zavarivanju, razvijaju se štetni plinovi
(potrebna dobra ventilacija prostora),• dugotrajni rad može ostaviti štetne posljedice na zdravlju
zavarivača (reuma, oštećenja dišnog sustava...)
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 32/118
Mehanizirani postupci zavarivanja obloženom elektrodomGravitacijsko zavarivanjeKontaktno zavarivanjeZavarivanje pod bakrenom letvom
L
L
L
Površine koje treba čistiti na duljini L prije elektrolučnog zavarivanja
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 33/118
REL postupak zavarivanja cjevovoda (silazna tehnika zavarivanja)
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 34/118
Gravitacijsko zavarivanje
IZVOR
STRUJE
ELEKTRODA
OKVIR
ELEKTRODA
OKVIR ELEKTRODA
LINIJA ZAVARA
mijenja se u ovisnosti o duljini zavara
10 do 60 određen kutom držača elektrode
50 do 90
35 do 40
- Električni luk se pomiče radi djelovanja gravitacijske sile. - Postupak se koristi kod zavarivanja kutnih spojeva. - Istodobno može raditi više uređaja. - Za zavarivanje se koriste obložene elektrode promjera 5 – 8 mm, duljine 700 – 900 mm.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 35/118
Kontaktno zavarivanjeELEKTRODA
- Uređaj se sastoji od magnetnih držača i polužnog opružnog mehanizma koji održava potreban nagib elektrode.
- Za zavarivanje se koriste elektrode slične kao i za gravitacijsko zavarivanje, ali prilagođene manjem nagibu elektrode.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 36/118
Zavarivanje pod bakrenom letvom - EHV (Elin - Hafergut Schweißverfahren)
- Primjenjuje se za preklopne, sučeljene i kutne spojeve duljine do 2 m. - Elektrode se polažu uzduž spoja i pokrivaju bakrenom letvom.- Jedan kraj elektrode se spaja sa izvorom struje, dok se između drugog kraja i
radnog komada uspostavlja električni luk pokriven troskom.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 37/118
Elektrolučno zavarivanje taljivom elektrodom pod zaštitom plina (MAG/MIG)
Č elič n a bo c ai z aš titn i p lin
Va ljč ić i z a rav n an jei p o g o n ž ice ,
e lek tro m o to r za p o g o n d o v o d a
žice
K ale m i ž ica zaza v ariv an je
R eg u la to ri tla k a i p ro to k a p lin a
Z aš titn i p lin
Iz v ors tru je U p ra v ljač k i o rm arić
Oprema za MIG/MAG zavarivanje sastoji se od gorionika za zavarivanje, izvora struje za zavarivanje, boce sa zaštitnim plinom i pripadajućeg sustava za dovod zaštitnog plina, sustava za dovod žice te upravljačkog sustava koji kontrolira uključivanje struje zavarivanja, dovoda žice i plina. Osim toga, kod zavarivanja pri većim jakostima struje nužan je i sustav hlađenja gorionika i uređaja vodom.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 38/118
Kod MAG zavarivanja električni luk se uspostavlja kratkim spojem – kresanjem između žice za zavarivanje i radnog komada, tj. priključaka na polove električne struje (istosmjerne – Direct Current) u atmosferi aktivnog plina. Nakon toga slijedi ravnomjerno dodavanje žice za zavarivanje u električni luk, te taljenje žice i formiranje zavarenog spoja.
Princip rada:
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 39/118
Primjena:
• MAG postupak ima široke mogućnosti primjene: kod proizvodnih zavarivanja, navarivanja i reparaturnog zavarivanja većine metalnih materijala.
• Ima prednost pred REL zavarivanjem sa stajališta ekonomičnosti (više kg/depozita na sat, veća intermitencija pogona – nema zastoja za izmjenu elektroda kao kod REL postupka, manje čišćenje zavara).
• Primjenjuje se za zavarivanje limova i cijevi debljine od 1 mm obično do debljine 20 mm (u nekim slučajevima i daleko iznad tih debljina, kada je ekonomski i tehnološki opravdana primjena MAG postupka.
• Kod većih debljina osnovnog materijala i veće duljine zavarenih spojeva ekonomičnije je koristiti EP postupak (samostalno ili u kombinaciji sa MAG ili REL postupkom, npr. za provarivanje korijena).
• MAG postupak je izvorno poluautomatski postupak, ali se vrlo često koristi kao automatski i robotizirani postupak zavarivanja. Značajan je udio robota za MAG zavarivanje u automobilskoj industriji.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 40/118
Prijenos metala kratkim spojevima Prijenos metala štrcajućim lukom
Prijenos metala impulsnim strujama Rotirajući luk
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 41/118
Parametri:
• napon zavarivanja (U), koji se tijekom zavarivanja orijentacijski kreće od 16 do 26 V;
• jakost struje zavarivanja (I), koja se pri zavarivanju kreće ovisno o promjeru žice za zavarivanje (orijentacijske vrijednosti 80 do 180, A)
• brzina zavarivanja (v), koja se kreće ovisno o primijenjenoj tehnici zavarivanja (povlačenje ili njihanje), promjeru žice za zavarivanje i parametrima zavarivanja orijentacijski od 2 do 4 mm/s.
Napon praznog hoda je najčešće 60 V. Stupanj iskorištenja energije za taljenje 0,75 – 0,85.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 42/118
Prednosti:
• širok raspon materijala koji se mogu zavarivati (kvalitetni zavari na gotovo svim komercijalno važnijim metalima),
• razvijen dovoljno širok spektar dodatnih materijala za zavarivanje,• jednostavna obuka zavarivača, • manja cijena opreme za zavarivanje (uređaja za zavarivanje) u odnosu na
EP postupak zavarivanja (ali ipak nešto veća u odnosu na REL),• mogućnost zavarivanja u svim položajima zavarivanja,• pogodan za pojedinačnu i masovnu proizvodna, te reparaturna
zavarivanja,• manji gubici vremena zavarivača (nema izmjene elektrode kao kod REL
zavarivanja, manje čišćenje zavara), te dobra produktivnost,• pogodan za automatizaciju i robotizaciju,• dobra kvaliteta i mehanička svojstva zavarenog spoja.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 43/118
Nedostaci:
• kod poluautomatskog zavarivanja kvaliteta zavara još uvijek ovisi o vještini zavarivača – čovjeka (ali ipak manje nego kod REL zavarivanja),
• vrijeme za izobrazbu dobrog zavarivača je dulje nego kod REL zavarivanja, jer je praksa da MIG/MAG zavarivači prvo nauče REL postupak zavarivanja,
• pojava jakog bljeskanja pri zavarivanju, • oslobađaju se veće količine plinova pa je potrebna dobra ventilacija
prostora,• u slučaju nedosljednog poštivanja propisa o zaštiti na radu, dugotrajni
rad može ostaviti štetne posljedice na zdravlju zavarivača (reuma, oštećenja dišnog sustava...).
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 44/118
Zaštita taline i kapljica rastaljenog metala za vrijeme prolaska kroz električni luk od štetnog utjecaja atmosfere (oksidacije) kod MIG/MAG postupka zavarivanja provodi se upotrebom odgovarajućih plinova i njihovih mješavina.
Plinovi koji se koriste pri MIG/MAG postupku zavarivanja su argon (Ar), helij (He), ugljični dioksid (CO2), kisik (O2), dušik (N2) i vodik (H2), s napomenom da se kisik, dušik i vodik ne koriste samostalno nego kao dodaci u plinskim mješavinama.
Zaštitni plinovi za MIG/MAG postupak zavarivanja
O k olina zavaraZ aštitn i p lin im a u tjeca j na em is iju p roduka ta izgaran ja .
Ž ica za zavarivan je
R adn i kom ad
Pro tok zaštitnogp lina
Z aštitna u logaR asta ljen i i zagrijani m aterija lzaštićen je od oko lne atm osfe re .
P rijenos m eta laN ačin p rijenosa m etala uve likeov isi o v rs ti zaš titnog p lina .Z aštitn i p lin u tječe na sile ko jed je luju na kap ljicu u električnom luku .
Stab ilnost lu kaPaljen je luka i n jegova s tabilnos tov ise o zaštitnom p linu .
Izg led površin e zavaraK olič ina p rsko tina i šljakeov isi o p linsko j zaštiti.
M eta lurška i m ehanička svojs tvaZ aštitn i p lin u tječe na izgaranje leg irn ih e lem ena ta i reakc ije s k isikom , dušikom i ug ljikom .O vo im a u tjeca j na m ehan ička svojstva.
G eom etrija zavaraZ aštitn i p lin u tječe na oblik završnog p rolazate na pene traciju.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 45/118
Argon/O2 Argon Helij/Argon Helij
Oblik penetracije zavarenog spoja ovisno o primijenjenoj plinskoj zaštiti
Izbor plinske zaštite ima značajan utjecaj na tehnološke parametre procesa zavarivanja; neke plinske zaštite će dati veću ili manju širinu zavara, omogućit će veće brzine zavarivanja ili će utjecati na potrebu predgrijavanja radnog komada. Osim toga, dobar izbor zaštitnog plina i elektrode može smanjiti troškove izrade zavarene konstrukcije povećavanjem brzine zavarivanja te smanjivanjem troškova čišćenja.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 46/118
Za zavarivanje praškom punjenim žicama koristi se isti uređaj i oprema kao i kod MAG zavarivanja punom žicom, uz preporuku proizvođača opreme i dodatnih materijala da se pogonski kotačići dodavača žice s glatkim površinama, koji transportiraju punu žicu, zamijene kotačićima s nazubljenom površinom radi veće elastičnosti i manjeg otpora guranju/povlačenju u slučaju punjenih žica
Zavarivanje praškom punjenom žicom
Princip rada MAG zavarivanja punjenom žicom sličan je principu rada MAG zavarivanja punom žicom, a može se podijeliti na zavarivanje "samozaštitnom" praškom punjenom žicom i zavarivanje praškom punjenom žicom uz plinsku zaštitu.
Zavarivanje samozaštitnom praškom punjenom žicom
Zavarivanje praškom punjenom žicom uz plinsku zaštitu
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 47/118
Različiti presjeci praškom punjenih žica
Prema sastavu jezgre praškom punjene žice se dijele na punjene žice s jezgrom sastavljenom pretežito od mineralnih tvari i punjene žice s jezgrom od metalnog praha. Punjene žice s jezgrom sastavljenom pretežito od mineralnih tvari dijele se na žice s rutilnim, bazičnim i mješovitim tipom jezgre.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 48/118
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 49/118
TIG zavarivanje
Kabel (struja, voda, upravljanje)
=~
Izvor struje
Zaštitni plin (Ar)
VFgenerator
Komandni ormarić
Pištolj za zavarivanje
Dodatni materijal
Rashladna voda
A
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 50/118
Princip Električni luk se uspostavlja pomoću VF generatora koji se uključuje samo u djeliću sekunde, neposredno pred zavarivanje. Nakon uspostavljanja električnog luka između netaljive volframove elektrode i radnog komada, tj. priključaka na polove električne struje (istosmjerne – DC ili izmjenične – AC), VF generator se isključuje, a proces zavarivanja se odvija sa ili bez dodavanja dodatnog materijala (žice) u električni luk.
~
Osnovni materijal
Dodatni materijal
Rastaljeni metal
Metal zavara
Zaštitni plin
Izvor struje
Električni luk
Elektroda (volfram)Nakon toga slijedi taljenje ivica žlijeba za zavarivanje, odnosno ravnomjerno ručno dodavanje žice za zavarivanje u električni luk, te taljenje žice i formiranje zavarenog spoja.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 51/118
ParametriOrijentacijski podaci za TIG zavarivanje nehrđajućeg čelika. Ručno zavarivanje. Istosmjerna
struja W-elektroda minus pol
Debljinalima u mm
Oblik spojaW-elektroda,
ø mmŽica,ø mm
Jakost struje, A
Argon l/min
1,5 I-spojPreklopni spojKutni spoj
1,6 1,640-6050-7050-70
7
3,0I-spojPreklopni spojKutni spoj
2,4 2,565-85
90-11090-110
7
5,0I-spojPreklopni spojKutni spoj
3,2 3,0100-125125-150125-150
10
6,0I- spojPreklopni spojKutni spoj
3,2 3,0135-160160-180160-180
10
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 52/118
Orijentacijski podaci za TIG zavarivanje aluminija. Ručni postupak. Izmjenična struja
Debljinalima u mm
Oblik spojaW-elektroda,
ø mmŽica,ø mm
Jakost struje, A
Argon l/min
1,5I-spojPreklopni spojKutni spoj
1,6 1,660-8570-9075-100
7
3,0I-spojPreklopni spojKutni spoj
2,4-3,2 2,4125-150130-160130-160
10
5,0I-spojPreklopni spojKutni spoj
3,2-4,0 3,2180-225190-240190-240
10
6,0I- spojPreklopni spojKutni spoj
4,0 3,2240-280250-320250-320
12
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 53/118
Orijentacijski podaci za TIG zavarivanje bakra i legura bakra
MaterijalDebljina lima
u mmOblik spoja
Žica,ø mm
Jakost struje Argon l/min
Čisti bakar1,5 3,0 6,0
IIV
222
120-140180-200120 i 200
7-87-87-8
Aluminijska bronca
1,5 3,06-8
IIV
22
3,2
60-80120-150100 i 160
888
Silicijska bronca
1,5 3,0 6,0
IIV
23,23-4
60- 80100-130100 i 200
888
Mjedi2-66-12
IV
2-3,2 3,480-160
160-1908
8-10
Bakar-nikl legure
1,5-23-45-6
IVV
23,23-4
100-130150-200150-250
88
8-10
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 54/118
Primjena
TIG postupak se također široko primjenjuje: kod proizvodnih zavarivanja, navarivanja i reparaturnog zavarivanja aluminijskih legura i drugih nehrđajućih materijala i legura.
On se uglavnom uspoređuje sa MIG i plazma postupkom zavarivanja.
Primjenjuje se za zavarivanje limova i cijevi debljine do debljine 6 mm.
TIG postupak je izvorno ručni postupak. Koristi se i kao automatski i robotizirani postupak zavarivanja, ali je primjena tih uređaja kompleksnija i skuplja.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 55/118
Prednosti
• Kvaliteta zavarenog spoja vrlo visoka (kako u pogledu broja grešaka u zavarenom spoju, tako i sa stajališta estetskog izgleda i mehaničkih svojstava zavara),
• pogodan za reparaturna zavarivanja,• mogućnost zavarivanja u svim položajima zavarivanja,• primjenjiv je za sve metale i oblike radnog komada.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 56/118
Nedostaci • Viša cijena opreme za zavarivanje (uređaja za zavarivanje) u odnosu
na MIG postupak zavarivanja,• kvaliteta zavara uvelike ovisi o vještini zavarivača ,• manje pogodan za automatizaciju i robotizaciju,• vrijeme za izobrazbu dobrog zavarivača je dugo (mada je praksa da
TIG zavarivači prvo nauče REL i MAG/MIG postupak zavarivanja),• daleko manja učinkovitost (kg depozita/h) u odnosu na MIG i
plazma zavarivanje, neekonomičan za zavarivanje materijala veće debljine od 6 mm,
• dolazi do jakog bljeskanja pri zavarivanju, pri zavarivanju se oslobađaju plinovi (potrebna dobra ventilacija prostora),
• dugotrajni rad može ostaviti štetne posljedice na zdravlju zavarivača (reuma, oštećenja dišnog sustava...),
• visoka cijena zaštitnog plina i otežan rad na otvorenome,• visoki zahtjevi s obzirom na kvalitetu obrade i čistoću u pripremi
spoja.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 57/118
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 58/118
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 59/118
EPP (EP) postupak
=~
Dovod struje
O.M
Motor za pogon žice
Prašak
Smjar zavarivanja
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 60/118
TALINAMETAL ZAVARA
OSNOVNI MATERIJAL
KRUTA TROSKA
PRAŠAK
Gubici
25%25%
5% 45%
TROSKA
Princip: Električni se luk uspostavlja pomoću visokofrekventnog generatora (VF generator) koji se uključuje samo u djeliću sekunde, neposredno pred zavarivanje. Nakon uspostavljanja električnog luka, VF generator se isključuje, žica za zavarivanje kontinuirano dolazi u električni luk, tali se i sudjeluje u formiranju zavarenog spoja. Proces se odvija pod zaštitnim praškom. To je automatski postupak zavarivanja.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 61/118
EP postupak se koristi za zavarivanje i navarivanje gdje se traži velika količina deponiranog materijala (zavara) ili kod velikoserijske proizvodnje (napr. kružni zavareni spojevi na propan/butan bocama za domaćinstvo). Zavarivanje se izvodi u horizontalnom položaju (iznimka Circomatic postupak – zavarivanje kružnih zavarenih spojeva na cilindričnim posudama pod tlakom u zidnom položaju). Značajna je primjena ovog postupka kod zavarivanja debelostjenih posuda pod tlakom, te debelostjenih limova (napr. postolja lokomotiva, sekcije mostova),
Primjena:
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 62/118
Parametri:
Glavni parametri kod EP postupka zavarivanja su: - napon zavarivanja (U), koji se tijekom zavarivanja orjentacijski kreće od 26 do 40
V;- jakost struje zavarivanja (I), koja se pri zavarivanju kreće ovisno o promjeru
elektrode (od 100 A do 1000 A; prema nekim literaturnim podacima i do 5000 A). Zbog manje duljine slobodnog kraja žice moguće je iste promjere žice za zavarivanja opteretiti puno većim strujama nego kod REL postupka (gdje je duljina slobodnog kraja praktično duljina elektrode koja se koristi za zavarivanje).
- brzina zavarivanja (v), je značajno veća u odnosu na REL i MAG postupak (orjentacijske vrijednosti 200 do 600 mm/min).
Napon praznog hoda je 100 V (veći nego kod REL postupka iz razloga što se kod EP postupka teže uspostavlja električni luk).
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 63/118
- velike brzine zavarivanja i daleko veća produktivnost u odnosu na REL i MAG postupak zavarivanja,
- budući da se radi o automtaskom postupku zavarivanja, kvaliteta ne ovisi o čvjeku – operateru (jednom uspostavljeni parametri zavarivanja daju konstantnu kvalitetu zavarenih spojeva),
- visok stupanj iskorištenja energije za taljenje (0,9 - 0,95),- kvalitetan estetski izgled zavara,- nema otpada žice (»čik-a«), te gubitaka zbog prskanja kapljica u okolinu,- lako čišćenje troske i mogućnost recikliranja troske,- vrijeme za izobrazbu operatera je puno kraće od izobrazbe dobrog zavarivača za
REL,
Prednosti:
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 64/118
Nedostaci:
- veća cijena opreme za zavarivanje (uređaja za zavarivanje) u odnosu na MAG i REL postupak zavarivanja,
- slabija mehanička svojstva zavarenog spoja u odnosu na REL i MAG zavarivanje (brže hlađenje veće količine deponiranog materijala – krupnozrnata struktura),
- nema vizualnog nadzora električnog luka tijekom zavarivanja,- postupak nije primjenjiv za sve položaje zavarivanja,- postupak nije pogodan za tanje limove i kraće zavare, - u tehnološkoj liniji koja koristi EP automate obično je potrebna dodatna
mehanizacija (okretaljke, okretno-nagibni stolovi, pozicioneri, konzole, podloške ...),
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 65/118
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 66/118
CIRCOMATIC POSTUPAK
(automatski EP postupak u
zidnom položaju)= DC= DC
EMEM
Cilindrični stojeći spremnik (posuda pod tlakom)
Kružni (cirkulatni) zavareni spojevi
Vertikalni zavareni spojevi
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 67/118
Elektroplinsko zavarivanje (VERTOMATIC)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Plin
Elektroda
1 – Vodilica za žicu2 – Punjena žica3 – Klizne Cu papuče za vođenje4 – Zavar5 – Osnovni materijal6 – Plinska zaštita7 – Električni luk8 – Rastaljeni metal9 – Zaštitni plin CO2
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 68/118
Elektroplinsko zavarivanje se razvilo iz MAG postupka zavarivanja, te se primjenjuje u brodogadnji te kod proizvodnje silosa i spremnika za naftu kod zavarivanja; vertikalni zavareni spojevi na cilindričnim posudama i posudama pod tlakom.
Postupak je sličan EPT postupku zavarivanja.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 69/118
Zavarivanje plazmom
izvor strujesa komandom
Gorionik
Papučica za uključivanje
Priključak namrežu
H A2 r
O.M.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 70/118
a) b)
Plazma plin
Plazma
voda hlađenje
Električni luk
VF+
-
RVF
+
-
Za stvaranje plazme električni luk se uspostavlja između elektrode (spojene na “-” pol) i osnovnog materijala (preneseni luk) ili između elektrode i hlađene sapnice (nepreneseni luk). Postupak se provodi bez ili uz dodatni materijal. Za plazma zavarivanje koriste se plazmeni plinovi (argon, vodik, dušik, helij i njihove mješavine ili zrak), i zaštitni plinovi (argon, helij i njihove mješavine).
Plazma postupak se najčešće primjenjuje za zavarivanje visokolegiranih čelika i Ti legura, a za zavarivanje tankih folija i limova koristi se mikroplazna postupak (jakosti struje samo nekoliko A).
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 71/118
- električni luk je stabilan,- velika brzina zavarivanja,- duboko i potpuno protaljivanje u jednom prolazu,- uska zona utjecaja topline.
Prednosti plazma postupka:
- osjetljivost opreme za zavarivanje,- nužno je hlađenje vodom,- nužno je vrlo precizno održavanje razmaka između vrha elektrode i
sapnice
Nedostaci plazma postupka:
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 72/118
Zavarivanje mlazom elektronaNAPAJANJE KATODE
ELEKTRIČNO POLJE
MAGNETNO POLJE 4
5
1 2
3
- +
+
-
+
1 – Užarena elektroda – emitira elektrone2 – Anoda s otvorom (kontrakcija)3 – Magnetska leća (fokusiranje)4 – Dodatni magnetski sustav5 – Radni komad
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 73/118
Usporedba oblika zavara kod (a) zavarivanja elektronskim mlazom i (b) konvencionalnog TIG postupka. Source: American Welding Society, Welding Handbook, 8th ed., 1991.
Pri zavarivanju se materijal u području spoja zagrijava do vrlo visokih temperatura koje dovode do gotovo trenutačnog isparavanja dijela na mjestu udara snopom elektrona. Na taj način se stvara duboki i uski krater ispunjen metalnom parom oko kojeg dolazi do taljenja materijala. Tako se ostvaruje potpuna penetracija zavarenog spoja jednim prolazom.
Postupak se provodi u vakuumiranoj ili (rjeđe) u plinom ispunjenoj zatvorenoj komori.
Zavarivanje mlazom elektrona je potpuno automatizirano, a parametri zavarivanja se nadziru računalom. Glavna područja primjene ovog postupka su automobilska, zrakoplovna industrija, gradnja nuklearnih i konvencionalnih energetskih postrojenja, zavarivanje u elektronici itd.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 74/118
- velika penetracija što dopušta provarivanje čeličnih komada čak do debljine 1 m (u praksi se provodi zavarivanje u jednom prolazu do debljine 200 mm),
- deformacije zbog zavarivanja su neznatne,- velika točnost vođenja elektronskog mlaza,- automatizirani postupak zavarivanja.
Prednosti zavarivanja elektronskim mlazom:
- vrlo visoka cijena opreme za zavarivanje,- potrebna obuka rukovateljem uređajem,
Nedostaci zavarivanja elektronskim mlazom:
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 75/118
Zavarivanje laserom
Električno napajanje
Električno napajanje
10 1
9
2
3
6
7
8
12
13
114
1
1. Optički rezonator formiran od zrcala
2. Voda za hlađenje
3. Omotač za cirkulaciju vode
4. Djelomično propusno ravno zrcalo
5. Izlazna zraka
6. Plin za električno pražnjenje
7. Elektrode
8. Struja plina ( CO2 )
9. Plin ( CO2 )
10. Konkavno zrcalo potpune refleksije
11. Ravno zrcalo potpune reflekcije
12. Optička leća13. Radni komad
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 76/118
Laser je koncentrirana zraka monokromatske svijetlosti koja nastaje tijekom stimuliranog i kontroliranog prijelaza elektrona-atoma i molekula iz višeg (pobuđeno stanje) u niže energetsko stanje (normalna razina). Fokusirana laserska zraka ima nešto manju gustoću snage nego mlaz elektona.
Laserski uređaji proizvode lasersku zraku u određenom mediju. Za primjenu u obradi metala primjenjuju se: laseri s krutim medijem (rubinski laser, Nd/staklo i Nd/YAG) i plinski laseri (CO2 laseri) s medijem od mješavine CO2, He i N2 u staklenoj cijevi. Za zavarivanje se primjenjuju plinski CO2 laser (snage do 25 kW) i kruti Nd-YAG laser (srednje snage snopa do 3 kW).
Glavna svojstva laserom zavarenih spojeva su:- vrlo uski zavari i uska zona utjecaja topline- mali unos toplinske energije- male deformacije- zavarivanje neovisno o položaju- mogućnost zavaravanja sklopova s otežanim pristupom- velika produktivnost- brzo zavarivanje- jednostavno spajanje raznorodnih materijala
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 77/118
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 78/118
Pitanja1. Navedite 3 postupka zavarivanja prikladna za zavarivanje
nehrđajućeg čelika.2. Navedite funkcije obložene elektrode.3. Koji se plinovi koriste kao zaštita kod MIG/MAG postupka
zavarivanja?4. Kakva svojstva imaju bazične elektrode kod REL postupka
zavarivanja?5. Navedite prednosti i nedostatke EPP postupka zavarivanja.6. Koji se plinovi koriste kod plazma postupka zavarivanja?7. Područja primjene zavarivanja mlazom elektrona.8. Glavna svojstva laserom zavarenih spojeva.9. Koji su mehanizirani postupci zavarivanja obloženom elektrodom?10. Skicirajte proces aluminotermijskog zavarivanja taljenjem.11. Gdje se primjenjuje elektroplinsko zavarivanje?
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 79/118
Postupci zavarivanja pritiskomKovačko zavarivanje
ČEKIĆ
OSNOVNI METAL OSNOVNI METAL
Kod kovačkog zavarivanja se krajevi dva dijela koje želimo zavariti - spojiti zagriju u kovačkoj vatri do bijelog usijanja i ako je potrebno pospu određenim prahom (pijeskom) za “čišćenje". Čekićanjem spoja istiskuju se s dodirnih površina rastaljeni oksidi ili troska, te se sučeljavaju čiste metalne površine kada počinju djelovati međuatomske sile dvaju dijelova i dolazi do čvrstog zavarenog spoja.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 80/118
Hladno zavarivanje
Hladno zavarivanje pritiskom provodi se u čvrstom stanju pri čemu između čistih površina približenih na udaljenost djelovanja međuatomarnih sila nastaje čvrsti zavareni spoj. Ovaj postupak se provodi pomoću neposrednog pritiska dijelova koji se zavaruju.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 81/118
Difuzijsko zavarivanje
podloga
tlačnicilindar
T>>
t>>
Vakuum
komora zadifuziono zavarivanje
osnovni materijal
Vakuumpumpa
F
Ovim postupkom mogu se spajati sve vrste čelika, neželjezni materijali, te kombinacije raznorodnih materijala. Postupak se primjenjuje za zavarivanje materijala od 1 do 100 mm debljine.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 82/118
Zavarivanje eksplozijom
D123
5
4
5
4
123
1. Ploča kojom se zavaruje
2. Ploča koja se zavaruje
3. Podloga
4. Međuspoj
5. Eksploziv
2a
14
5
Ovaj se postupak najčešće primjenjuje za platiniranje većih površina te za izradbu višeslojnih materijala.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 83/118
(c) (d)
Presjek spoja zavarenog eksplozijom:
a) Titan (gornji) + ugljični čelik (donji)
b) Incoloy 800 (legura na bazi željeza i nikla) + niskougljični čelik
Source: Courtesy of E. I. Du Pont de Nemours & Co.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 84/118
Zavarivanje trenjem
kočnica
pogonski motor
kvačilo
stezna glava
radni komad
stezna glava
cilindar za pritisak
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 85/118
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 86/118
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 87/118
Zavarivanje ultrazvukom
~
p
6
5
7
43 2
1
1 – Gornja elektroda2 – Radni komad3 – Donja elektroda4 - Prijenosnik
5 – Namotaj visokofrekventne struje6 – Vibrator7 – Mehanički prijenos sile pritiskap - Pritisak
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 88/118
Spojevi zavareni postupkom ultrazvučnog zavarivanja imaju veliku smicajnu i vlačnu čvrstoću (zavareni spoj nastaje uzajamnim djelovanjem mehaničkih vibracija visoke frekvencije i relativno malog pritiska na zavareni komad).
Ovim postupkom se dobro zavaruju uglavnom neželjezni materijali (Cu, Al, Ti, plastične mase, staklo, raznorodni materijali), a loše npr. alatni čelici.
Primjena: zavarivanje tankih žica i metalnih folija međusobno ili na deblje dijelove (izrada instrumenata, elektronska industrija, zrakoplovna i automobilska industrija, kod materijala osjetljivih na pregrijavanje).
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 89/118
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 90/118
Plinsko zavarivanje pritiskom
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 91/118
Alumminotermitsko zavarivanje pritiskom
uže
patrona
stezaljka opruga
Aluminotermitsko zavarivanje pritiskom
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 92/118
Elektrolučno zavarivanje svornjaka
-
+
Parametri procesa:• Jakost struje, A• Napon, V• Trajanje zavarivanja, ms• Napuštanje svornjaka (Hub) - P, mm• Posmak (Űberstand) - L, mm• Brzina uranjanja svornjaka, mm/s
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 93/118
steam boiler productionshipbuilding
http://www.dabotek.dk/skibsprog-pl/shipbuilding.htm
Primjena postupka zavarivanja svornjaka
bridge constructionmotor vehicle industry
http://www.nelsonstud.com/automotive.htm
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 94/118
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 95/118
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 96/118
Zavarivanje magnetski pokretanim lukom (MPL)
x xx xx x
x x xx x xx
xx
xxx
Visokoučinski postupak zavarivanja cijevi
Postupak zavarivanja pokretanim električnim lukom je zavarivanje koje se ostvaruje pritiskom, nakon omekšavanja osnovnog materijala (dviju cijevi) uslijed djelovanja električnog luka koji se rotira u zazoru žlijeba za zavarivanje. Rotacija električnog luka u zazoru žlijeba za zavarivanje je rezultat djelovanja suprotnih magnetskih polja na cijevima koje se zavaruju, nakon uspostavljanja električnog luka pomoću pomoćnog magnetskog polja.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 97/118
1. Početni položaja) radni komadi su u kontaktub) pokreću se struja zavarivanja i magnetsko polje
2. Početak zavarivanjaa) radni komadi se razdvoje – paljenje luka
3. Zagrijavanjea) luk rotirab) površine spoja se zagrijavaju
4. Završetak zavarivanjaa) komadi se dovode u kontaktb) struja zavarivanja i magnetsko polje se gase
Osnovni su parametri zavarivanja:• jakost struje zavarivanja,• vrijeme gorenja električnog luka (rotacije),• sila i vrijeme sabijanja.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 98/118
Primjena:MPL postupak zavarivanja služi za zavarivanje cijevi, prirubnica, šupljih profila itd.
Općenito nema ograničena za promjer cijevi, odnosno radnog komada, jer on ovisi o snazi i karakteristikama izvora zavarivanja (istosmjerna struja), te sili sabijanja.
Obično se ne zavaruju cijevi veće debljine stjenke od 8 mm. Proces se odvija automatski bez dodatnog materijala, sa strujom zavarivanja 200 – 250 A i silom sabijanja sučeljenih cijevi od 60 – 80 N/mm2.
Za svaki oblik i dimenzije kontrure zavarenih dijelova potrebna je nova zavojnica.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 99/118
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 100/118
Elektrootporno zavarivanje• Pored MAG postupka, elektrootporno zavarivanje je najviše
robotiziran postupak zavarivanja• Zastupljenost postupaka elektrootpornog zavarivanja je oko 30 % (u
odnosu na druge postupke zavarivanja)• Nema pojave električnog luka; metal se zagrijava toplinom koja
nastaje zbog otpora prolazu struje, a za dobivanje zavarenog spoja uz toplinsku potreban je i mehanička energija.
Oslobođena toplinska energija određuje se prema Jouleovom zakonu:
Q = I2 ·R·t • Tijekom zavarivanja nastoji se raditi s jačim strujama u što kraćem
vremenu, a kao izvor struje obično se koristi izmjenična struja (transformatori) ali se mogu koristiti i istosmjerni izvori struje.
Postupci elektrootpornog zavarivanja: točkasto, bradavičasto, šavno ili kolutno, zavarivanje iskrenjem, sučeljeno elektrootporno zavarivanje pritiskom, visokofrekventno zavarivanje itd.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 101/118
Sučeono elektrootporno zavarivanje pritiskom (tupo)
Sučeljeno - pritiskom
3
2 2
1
1 – Transformator za zavarivanje2 – Čeljusti3 – Radni komadi
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 102/118
Sučeono elektrootporno zavarivanje iskrenjem
Sučeljeno - iskrenjem
El. lukovi
Predgrijavanje i iskrenje
Sabijanje
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 103/118
Elektrootporno točkasto zavarivanje
(a) Shematski prikaz elektrootpornog točkastog zavarivanja. (b) Presjek točkastog zavara.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 104/118
(a) Shematski prikaz uređaja za elektrootporno zavarivanje
(b) Prikazi konstrukcije elektrode radi lakšeg pristupa zavaru.Source: American Welding Society.
Primjena: - zavarivanje ugljičnih i visokolegiranih čelika- Ni-legura i Al-legura- spajanje tankih limova u automobilskoj,
zrakoplovnoj, proizvodnji bijele tehnike i sl. (svaki automobil ima desetak tisuća zavarenih spojeva točkastim zavarivanjem)
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 105/118
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 106/118
Elektrootporno šavno zavarivanje
1 – izvor struje za zavarivanje2 – elektrode3 – zavarivani komad
Primjena: proizvodnja cijevi od visokougljičnih čelika, spremnika za gorivo, radijatora, izmjenjivača topline i sl.
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 107/118
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 108/118
Elektrootporno bradavičasto zavarivanje
1 – izvor struje za zavarivanje2 – elektrode3 – zavarivani komad
Prednosti u odnosu na točkasto zavarivanje:-manje trošenje elektroda,-manja deformacija površina zavarenih komada,-manja osjetljivost na nečistoće na kontaktnim površinama.
Nedostaci:-potrebna je oprema velike snage,-nešto skuplji postupak (trošak izradbe bradavica).
Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu 109/118
Zavarivanje visoko frekventnom strujom (VF) - (a kontaktno i b indukcijsko )
Primjena : za zavarivanje tankostjenih zatvorenih profila (debljine ispod 5 mm); cijevi, profila i ostalih poluproizvoda
top related