1.UVOD

Zavarivanje je spajanje dijelova koji su na mjestu spoja dovoenjem topline omekani ili rastopljeni, uz dodavanje dodatnog materijala ili bez njega. Nakon hlaenja i skruivanja materijala dijelovi ostaju spojeni.

Meusobno se zavarivati mogu: - metali: elik do 0,3% C (iznad toga uz odreene uvjete), bakar, mjed, aluminij - plastomeri (ABS, PA, POM ).

Zavarivanje je gotovo u potpunosti istisnulo zakovine spojeve u strojarstvu i graevinarstvu. Zakivanje se zadralo kod spajanja aluminijskih limova kod trupova aviona i kabina iara. Zavar = materijal nanesen na mjestu spajanja zavarivanjem u jednom prolazu. av = materijal nanesen zavarivanjem na mjestu spajanja; moe se sastojati od jednog ili vie zavara. Zavareni spoj = spoj dobiven zavarivanjem. Zavareni dio = vie pojedinanih dijelova meusobno povezanih zavarivanjem (sa ili bez dodatnog materijala) Zavareni sklop = vie zavarenih dijelova meusobno povezanih zavarivanjem.

Slike 1 zavarenih dijelova, avova, spojeva i sklopova.

Slike 2 zavarenih dijelova, avova, spojeva i sklopova. 1.1 lijeb

lijebineobraeniili neobraeni, najee, rubni dijelovi osnovnog metala, na mjestu pripremljenom za njihovo spajanje, odnosno izvodenjezavarivanja. Oblik i dimenzije lijeba mogu biti razliiti, a odabir odgovarajueg oblika lijeba ovisit e o debljini materijala koje treba zavariti, primijenjenom postupku zavarivanja, poloaju zavarivanja, vrsti i namjeni spoja, i drugo. Iako se u praksi susree i upotrebljava vie razliitih oblika ljebova, gotovo svi ljebovi imaju neke zajednike elemente.Priprema ljebova za zavarivanje moe se izvoditimehanikom obradomilirezanjemrazliitim postupcima. Kod mehanike obrade, priprema rubova izvodi se posebnimstrojevimai prikladnimalatom, npr.noevima, diskovima, karama i dr., koji daju traeni oblik rubova zavarivanih dijelova. U praksi se najee koristirezanje plinskim plamenom, a zastupljeni su, takoer i, postupci rezanjaplazmatskimlukom,laserskimsnopom, te elektroluno rezanje ugljenom ili upljom elinom elektrodom, uz dovoenjestlaenog zraka. Kod rezanja plinskim plamenom, primjenjuje se poseban plamenik za rezanje i odgovarajua mjeavina plinova, najee kisika iacetilena(ili butane). Samo rezanje i priprema rubova moe se izvoditirunoilistrojno.

1.2 Zavarivaka kupka

Pod djelovanjem intenzivnog dovoenja topline nastaje kupka potpuno rastaljenog metala, odnosno talina ili zona taljenja.Hlaenjemtaline zapoinje skruivanje metala zavara i stvaranje prvihkristalana granici taljenja, odnosno na polurastaljenimkristalnim zrnimaili klicama kristalizacije (dendritima). Proces kristalizacije moe se odvijati bre ili sporije. U sluaju breg odvijanja procesa i kraeg ukupnog trajanja hlaenja, nastaju samo sitni kristali. Kod sporijeg hladenja i dueg trajanja hlaenja nastat e krupniji kristali. Zbog svega navedenoga potrebno je ostvariti odgovarajuu zatitu elektrinog luka i rastaljenog metala od ulaskaplinovaiz okolne atmosfere, i to koritenjem: suhih i kvalitetnih obloenih elektroda, ija e obloga stvarati zatitne plinove i odgovarajuutrosku; praka za prekrivanje elektrinog luka, gdje praak predstavlja izravnu zatitu, te stvarazatitne plinovei trosku; prakom punjenih ica; zatitnih plinova kako istih inertnih i aktivnih plinova, tako i njihovih mjeavina. Zatitni plinovi sprjeavaju ulazak kisika, duika i vodika u zonu elektrinog luka. Da bi se postigla zadovoljavajua zatita, plinski omota mora biti to gui, a gustoa e biti vea to je kraielektrini luk.Taljenjem vrha elektrode nastaju kapljice rastaljenog dodatnog metala, a izgaranjem obloge elektrode i dodatnih prakova nastaje tekuatroskaiplinovi. Tekua troska obavija kapljice rastaljenog metala za vrijeme njihovog prolaza kroz zonu elektrinog luka sve do ulaska u samu talinu.

1.3 Zavareni spoj, ispuna, av, zavar i korijenski zavar

Zavareni spojpredstavlja cjelinu ostvarenuzavarivanjem, koja obuhvaa skrutnuti dio metala ava stvoren taljenjem, te rubne dijelove zavarenih komada.avje dio zavarenog spoja nastao taljenjem samo osnovnogmetalaili taljenjem osnovnog metala i dodatnog materijala u jednom ili vie prolaza.Zavarje dio ava nastao u jednom prolazu zavarivanja.Slojini jedan ili vie zavara u dijelu ava. U avu koji se sastoji od vie zavara razlikuju se korijeni zavar, zavari popune lijeba, sljemeni ili pokrivni zavar, te ponekad i zavrni ili pokrivni korijeni zavar. Korijeni zavar je zavar poloen u korijenulijeba. Zavrni ili pokrivni korijeni zavar je, takoer, korijeni zavar poloen sa strane nalija ava, a obino nakon lijebljenja korijenog zavara. Zavari popune lijeba polau se nakon korijenog zavara i slue za ispunjavanje lijeba, te formiranje ava. Sljemeni ili pokrivni zavar je posljednji zavar u avu na strani otvora lijeba.Na proces nastajanja, kao i na svojstva zavarenog spoja, utjeu brojni imbenici: koliina i oblik prijenosa rastaljenog metala, sastojci i znaajke dodatnog materijala, zatita rastaljenog osnovnog i dodatnogmetala, dovoenje i odvodenjetopline,jakost strujeibrzinazavarivanja,plinovikoji iz okolne atmosfere ulaze u rastaljeni metal, i drugo.Kemijske reakcijerastaljenog metala skisikom,vodikomiduikomnegativno utjeu na mehanika i druga svojstva zavarenog spoja. Homogenost se zavarenog spoja moe bitno poremetiti pojavom mikro i makropukotina, te zbog raznih nemetalnih ukljuaka.U odnosu na tvorbu zavarenog spoja, zavarivanjeelektrinim lukompredstavlja jedan izuzetno sloeni proces, s nizom uzajamnih utjecaja i osobitosti. Znaajan je utjecaj vrlo visokihtemperaturai velikebrzinezagrijavanja metala, ak i s preko 1000C/s. Temperature dostiu do 3000 C, pa i vie. Zagrijavanje uzrokuje promjene umetalurkojstrukturi zavarivanog metala i raznekemijske reakcijeizmeu rastaljenog metala,plinovaiz okolne atmosfere i tekuetroske. Zagrijavanjem metala dolazi do njegovog irenja, pa zatim tijekom hlaenja do stezanja i nastajanja plastinih deformacija, uz pojavu znatnih zaostalihnaprezanjau zavarenom spoju. Mala koliina rastaljenog metala, u odnosu na velikumasuzavarivanih dijelova, dovodi do snanogodvodenja toplineizzone taljenja, uz brzine hladenja i preko 350 C uminuti. Stoga, pojedine se kemijske reakcije izmeu rastaljenog metala i tekue troske odvijaju u vrlo kratkom vremenskom rasponu i, vrlo esto, ne uspijevaju se u potpunosti okonati.

2. REL zavarivanje

2.1 Princip REL zavarivanja i elektrini luk kao REL postupak.

Elektrini luk se uspostavlja kratkim spojem kresanjem izmeu elektrode i radnog komada, tj. prikljuaka na polove elektrine struje (istosmjerne Direct Current ili izmjenine Alternating Current). Nakon toga sljedi ravnomjerno dodavanje elektrode u elektrini luk od strane zavarivaa, te taljenje elektrode i formiranje zavarenog spoja.REL postupak ima iroke mogunosti primjene: kod proizvodnih zavarivanja, navarivanja i reparaturnog zavarivanja veine metalnih materijala. Ipak zbog ekonominosti (male brzine zavarivanja i orjentacijski 1,5 do 2 kg/depozita na sat) se primjenjuje za izvoenje kraih zavara, obino debljine ne iznad 15 mm (20 mm) kod sueonih zavarenih spojeva, te kraih kutnih spojeva manje debljine zavara (gdje se obino ne trai pojaana penetracija u korijenu zavara).

2.2 Obloene elektrode

Obloene elektrode se sastoje od metalnog jezgra cilindrinog oblika, na kojem je naneena obloga sastavljena od raznih oksida, karbonata i ferolegura. Obloga elektrode ima viestruki znaaj. Izgaranjem iste razvijaju se gasovi i pare koje pospjeuju jonizaciju zranog stuba izmeu osnovnog materijala i vrha elektrode. Uspostavljanje i odravanje luka je lake nego u s luaju kada se zavarivanj e izvodi golom elektrodom. Gasovi koji nastaju izgaranjem tite el. luk i rastopljenu masu osnovnog i dodatnog materijala od uticaja gasova iz atmsofere.

Pomou obloge moe se izvriti legiranje ava, tako da se na taj nain u avu mogu nadoknaditi pojedin i element i koji djelomino sagorijevaju u toku procesa zavarivanja. Takoer moemo dodati i elemente koji imaju veliki afinintet prema kiseoniku iz rastopa tako da oni vezuju kiseonik i u obloku oksida isplivavaju u vidu troske na povrinu ava (Al, Ti, Mn, V) te tako vrimo dezoksidaciju ava. I sama troska koja se topi i razlijeva preko rastopa titi od uticaja gasova iz atmosfere.Prema hemijskom sastavu obloga, odnosno karakteru nastale troske razlikujemo elektrode kiselog, bazinog i neutralnog sastava. Unutar ove podjele, u grupu elektroda kiselog tipa ubrajamo oksidne, mineralno -kiselne i rutilne. Unutar elektroda neutralnog tipa spadaju celulozne elektrode kod kojih obloga ima s astav na prelazu izmeu kiselog i bazinog tipa, te se moe smatrati neutralnom.Gdje e se primijeniti koji tip, zavis i od vrste materijala. Za zavarivanje manje odgovornih spojeva koriste se elektrodeoksidnog tipa. Njihova obloga je izraena na bazi eljeznog oksida tako da av, dobiven upotrebom ovih elektro da sadri znatnu koliinu kiseonika u obliku FeO. Radi toga je takav av relativno niskih mehanikih osobina. Mineralno-kisele elektrode imaju u oblozi znatno vie dezoksidanata. Obloga ovih elektroda je sastavljena od oksida eljeza i mangana, koje u ovom sluaju nazivamo dezoksidantima. Zbog bolje dezoksidacije rastopine dobijaju se i bo lje mehanike osobine ava. Do dobre dezoksidacije dolazi takoer pri upotrebi i rutilnih elektroda. Njihova obloga sadri znatnu koliinu titanadioksida (rutila). Stabilnost elektrinog luka je vrlo dobra, avovi imaju vrlo lijep izgled, a troska se lako odvaja. Meutim, kako mineralno kisele, tako i rutilne elektrode n isu pogodne za zavarivanje elika sa povienim sadrajem sumpora. Tu se bolje zavarivanje postie bazinim elektrodama, ija obloga ima visok sadraj kalcijevih i man ganovih oksida CaO i MnO koji veu sumpor i fosfor, te nastaju sulfidi i fosfati kalcija i mangana koji isplivaju u trosku. av se na taj nain oslobaa sumpora i fosfora, pa se zato i odlikuje dobrom ilavo u. Ba zbog toga se kod zavarivanja sa bazinim elektrodama dobijaju avovi znatno vee ilavosti nego kod zavarivanja sa kiselim elektrodama. Osim kiseonika, sumpora i fospora, u avu je vrlo uticajan i vodonik, to se rjeava upotrebom bazinih elektroda . Celulozne elektrode imaju oblogu sastavljenu od organiskih materija ijim izgaranjem se stvara znatna koliina zat itnog gasa, te je time i zatita rastopa kvalitetnija.

Primjer REL zavarivanja2.3 Prednosti i nedostaci

Prednosti: - razvijen irok spektar dodatnih materijala za zavarivanje,- manja cijena opreme za zavarivanje (ureaja za zavarivanje) u odnosu na MAG i EPpostupak zavarivanja,- pogodan za manja proizvodna i reparaturna zavarivanja,- mogunost zavarivanja u svim poloajima zavarivanja,- pogodan za rad na terenu, naroito tamo gdje nema elektrine energije ( moguaprimjena agregata),- vrlo jednostavno rukovanje opremom,- dobra mehanika svojstva zavara,

Nedostaci: - mala brzina zavarivanja i niska produktivnost u odnosu na MAG i EP,- kvaliteta zavara znaajno ovisi o vjetini zavarivaa - ovjeka,- vrijeme za izobrazbu dobrog zavarivaa je dugo,- neizbjean je otpad elektrode ik (8-10%), te gubitak materijala zbog prskanja uokolinu,- tee ienje troske nakon zavarivanja i gubitak vremena zbog ienja troske,- dolazi do jakog bljeskanja pri zavarivanju, razvijaju se tetni plinovi (potrebna dobraventilacija prostora),- dugotrajni rad moe ostaviti tetne posljedice na zdravlju zavarivaa (reuma, oteenjadinog sustava...)

2.4 Mjere opreza pri radu

1. Podjela osobnih zatitnih sredstava Znatan broj tih sredstava jednaka su za veinu djelatnosti pa emo ih zvati opima. Postoje meutim sredstva koja su primjenjivana samo za zavarivae, pa emo ih zvati specifina. Ova druga u pravilu je dodatna opim sredstvima zatite. 2. Zatita glave Ukljuuje sve osim lica i sluha. 3. ljemovi - ope sredstvo Svrhu imaju da zatite od padajuih predmeta, udaraca glavom u kretanju, padu, zraenja, kie i sunca i kao nosai drugih zatitnih sredstava. Izrauje se od plastike, preanih materijala, koe. Koljevka udaljena 2 - 3 cm omoguuje strujanje zraka, amortizira udarce, podeavanje prema veliini glave i od neistoa. 4. Kone kape - ope sredstvo Zatiuju se od hladnoa, neistoa i zraenja. Izrauju se od podstavljenje koe i nije za uvjete montae.A.5. Zatita lica - sva su specifina Zatita oiju Svakako najvaniji vid zatite kod zavarivaa. titi radnika od zraka u rasponu od 0,3-1,5 mikrona, mada i one krae od 0,3 stvaraju konjuktivitis (zatiuje obino staklo). 6. Zatitne naoale Mogu biti i prozirne i zasjenjene. Naoale sa zasjenjenjem se koriste kod manjih intenziteta zraenja.7. titnik za oi i lice Kod el. zavarivanja pod veim Amp javlja se i jae zraenje koje ugroava ruke, lice, ui, vrat. Za tu svrhu koristi se titnik (Ima dva stakla prozirno i neprozirno veliine 8 x 10 cm).8. Zatita sluha - opa zatita Zatiuje sluh, ui od prljavtine, prehlada i dr. Primjenjuje se vedska vata, obina vata, kotani i plastini epovi, pokrivai i uiju i sl. 9. Zatita dinih organa - opa zatitna oprema Znaajna su sredstva kada se radi o skuenom prostoru. Njima se titimo od praina, para, dimova, aerosola i plinova. 10. Respiratori Zatiuju od praine, para aerosoli, dimova i aerosola i zadrava na mehanikom principu, na filterima. Filteri su prema tipu zagaenja. 11. Plinske maske tite od plinova na taj nain da ih kemijski veu na ugalj ili spec. aktivni medij. Taj se medij postavlja prema vrsti plina.12. Izolacioni aparati Primjenjuju su kada se radi o takvim zagaenima atmosfere da se nita ne bi postiglo putem filtriranja. Dovode svjei zrak ili iz svojih rezervoara ili dovodnom cijevi. 13. Zatita tijela Ima svrhu da titi od prljavtine, zraenja, nekih predmeta, udaraca i ostalih izvora. 14. Odijelo od tkanine Posebna je tkanina otporna na djelovanje ozona. Ne smije biti masno. 15. Kona odijela Slini zadaci ali prikladnija u skuenim prostorima gdje su opasnosti vee. 16. Azbestno odijelo U specijalnim situacijama poveane izloenosti zapaljenju. 17. Kona pregaa Poboljava zatitne funkcije odjela. 18. Prsluci Preteno zatita od hladnoe. 19. Zatita ruku - openito zatita tite radnika od opekotina, zraenja, el. udara, prljavtine. Izrauju se od koe, azbestne presvlake, gumirane. Imaju duge manete i uvlae se u rukave. 20. Zatita nogu Slini su zadaci kao kod zatite ruku. U tu grupu spadaju zatitne cipele, titnici potkoljenica, titnici koljena. 21. Sigurnosni pojasevi - oprema Slue na posebnim radnim mjestima. tite od pada kad nema druge zatite. Mogu biti stalne duine 1,5 m i elastini do 6,0 m duine. 22. Specijalna zatita - oprema

3. Kontrola i ispitivanje zavarenog spoja

3.1 Postupci kontrole

To su nedjeljivi poslovi u svim fazama nastajanja i eksploatacije zavarenog spoja. Osnovna zadaa im je da stvore uvijete za nesmetano izvoenje zavarenog spoja, a ne otkrivanje niti otklanjanje pogreaka nastalih u zavarenom spoju. U svim fazama gdje se vodi rauna o kakvoi zavarivanja, kao njegov sastavni dio treba biti ugraen postupak kontrole zavarenog spoja u procesu njegovog nastajanja, jer zavareni spojevi kao elementi moraju osigurati dovoljnu razinu pouzdanosti.

Postoje tri karakteristine faze u kojima se kontrola kvalitete zavarenih spojeva izvodi:- prije poetka zavarivanja; - tijekom izvoenja zavarivanja;- nakon zavrenog zavarivanja. Sve vrste kontrola treba provoditi organizirano i dosljedno.

3.2 Kontrola prije poetka zavarivanja, tijekom izvoenja zavarivanja i nakon zavrenog zavarivanja

Iziskuje naroitu pozornost, jer su u veem dijelu bili znatno zanemareni. Tu su kontrole: osnovnog i dodatnog materijala, tehnolokog redoslijeda zavarivanja, postupka zavarivanja, zavarivaa, strojeva i ureaja, izvoenja i temperature predgrijavanja i dr.

U tijeku zavarivanja pozornost treba obratiti na savjesno izvravanje postupka jer e njima u najveem dijelu ovisiti kvaliteta izvrenog zavarivanja. Zbog takvog rada meufazna ne razorna kontrola mora biti samo nuna potvrda da je zavarivanje izvreno besprijekorno. Treba samo napomenuti da se preskakanje i izostavljanje operacija kontrole moe vratiti na najneugodniji nain, u obliku pogreke u zavarenom spoju. Kontrole koje se tu izvravaju su: pripajanja, postupka zavarivanja, redoslijeda parametara i ostalih uvjeta zavarivanja te kontrola zavarivanja posebnih detalja.

Ako su savjesno i dosljedno provedeni radovi iz prethodnih faza postupci kontrole nakon zavarivanja trebali bi biti samo propisani za dokazivanje kvalitete izvedenog posla. Tu se vre kontrole: vizualne, povrinske obrade zavarenog spoja, nerazorna kontrola, mjerenje ukupne deformacije, uzoraka razaranjem itd.Kontrola kvalitete nakon zavarivanja moe se podijeliti na kontrolu kvalitete metodama bez razaranja i kontrolu kvalitete metodama sa razaranjem.

3.3 Ne razorne kontrole zavarenog spoja

To je kontrola koja svojim djelovanjem ne utjee na svojstva zavarenog spoja. Poto slue samo za otkrivanje i odreivanje podpovrinskih pogreaka u zavarenom spoju obraenih euronormama EN 26520 imaju naziv i defektoskopija. To je samo jedan mali dio od velikog broja dana koritenih metoda koje se koriste u nerazornom ispitivanju materijala. Nedostatak ove metode je da se njome otkriva i odreuje pogreka koja je nastala prije njenog provoenja. Ne moe posluiti u izravnom spreavanju nastajanja pogreaka. Metode kontrole bez razaranja su:

- vizualna kontrola; - dimenzionalna kontrola; - penetrantska kontrola; - magnetska kontrola; - ultrazvuna kontrola; - radiografska kontrola; - akustika emisija; - ostale metode.

3.4 Vizuelna kontrola

Vizualnom kontrolom se mogu otkriti razne povrinske pogreke: vee pukotine, neprovaren korijen, povrinske poroznosti, te nepravilnosti oblika lica i korijena zavara. Ako se izuzme sami in zavarivanja vizualna kontrola je najvaniji i najbitniji imbenik u nastajanju zavarenog spoja. To je jedina od svih metoda nerazorne kontrole koja moe uoiti, predvidjeti uzrok i mjesto nastajanja pogreke. Zbog toga vizualnoj kontroli treba pridati prvenstveno znaenje meu svim nerazornim kontrolama. Za vizualnu kontrolu povrina treba biti ista, a svijetlost dovoljno jaka Ta metoda kontrole relativno je jeftina, ne oduzima puno vremena, a moe dati vrlo korisne informacije kako o kvaliteti zavarenih spojeva, tako i o potrebi kontrole nekom drugom metodom. Za pomo kod vizualne kontrole u skuenim i nepristupanim dijelovima konstrukcije koriste se razliita poveala i lokalna osvjetljenja.

3.5 Metoda prouavanja

Kroz materijal se alju zvuni valovi odreenog spektra frekvencije. Tu se podrazumijeva traenje pogreaka u materijalu pomou ultrazvuka ili kako se to naziva ultrazvuna defektoskopija. Od izvora ultrazvuka ire se ultrazvuni valovi kroz materijal koji se kontrolira. Ako u materijalu postoji greka, iza nje e, ovisno o vrsti greke, ultrazvuni valovi oslabiti ili se nee pojaviti (odbiju se od greke). Ultrazvuk je naziv za frekvencije iznad podruja ujnosti, za ovu metodu se koriste frekvencije od 0,5 10 MHz. U praksi se najee koristi metoda prozvuavanja pri emu se koriste ravne i/ili kutne ultrazvune glave.

Valovi se mogu kretati uzduno i to je veinom sluaj kod tekuina i plinova i popreno kod krutih tijela. Kod kretanja ultrazvuka kroz materijal veoma je vana akustina impedencija. Ona je za svaki materijal poznata ali se znatno razlikuje od jednog do drugog materijala. Ultrazvunom defektoskopijom se ne odreuju pogreke nego njome odreujemo veliinu poloaj i orijentaciju pogreke. Zato je za kvalitetno provoenje potrebno mnogo iskustva i znanja to je i prednost i nedostatak kod primjene ove metode. Prednosti primjene ultrazvunih metoda kontrole kvaliteta zavarenih spojeva:- nije bitna debljina predmeta; - potreban je pristup samo s jedne strane; - okolina nema utjecaj na metodu; - ureaj i pribor su maleni i lako prenosivi; - provoenje ne zahtijeva zatitna sredstva i dr. Nedostatci su: - sloeni oblici mogu biti nepogodni za provoenje; - uvjebavanje operatora je dugotrajno i - pouzdano odreivanje pogreke zahtijeva pristup s vie strana, a time i znaajan utroak vremena. Bez obzira na nedostatke ova metoda je u irokoj primjeni u kontroli zavarenih spojeva. Posebno je prikladan za otkrivanje pukotina, ali se koristi i za otkrivanje drugih greaka.

Sadraj

1.Uvod.......................................................................................................................1 1.1 lijeb..............................................................................................................................31.2 Zavarivaka kupka......................................................................................................3,41.3 Zavareni spoj, ispuna, av, zavar i korijenski zavar......................................................42. REL zavarivanje..................................................................................................52.1 Princip REL zavarivanja i elektrini luk kao REL postupak.........................................52.2 Obloene elektrode.....................................................................................................5,62.3 Prednosti i nedostaci...................................................................................................7,83. Kontrola i ispitivanje zavarenog spoja..............................................................93.1 Postupci kontrole...........................................................................................................93.2 Kontrola prije poetka zavarivanja, tijekom izvoenja zavarivanja i nakon zavrenog zavarivanja.......................................................................................................................................93.3 Ne razorne kontrole zavarenog spoja............................................................................................................................................9,103.4 Vizuelna kontrola.........................................................................................................103.5 Metoda prouavanja................................................................................................10,114.Sadraj.................................................................................................................12

12