seminarski - zavarivanje

7/16/2019 Seminarski - zavarivanje

http://slidepdf.com/reader/full/seminarski-zavarivanje-5634f8fe19764 1/16

1. UVOD

1.1. Definicija zavarivanja

Zavarivanje je proces izrade nerazdvojivog spoja uspostavljnjem međuatomskihveza između dijelova koji se zavaruju, pri kome se pojedinačno ili kombinovano

koristi toplotna i mehanička energija, a po potrebi i dodatni materijal. Postupcizavarivanja, koji se najčešće koriste u praksi, zasnovani su na lokalnom zagrijavanjumaterijala iznad temperature topljenja, kada zavareni spoj nastaje očvršćavanjem(npr. elektrolučno zavarivanje), ili na lokalnom zagrijavanju materijala do temperaturetopljenja, kada zavareni spoj nastaje uz dodatno djelovanje pritiska (npr.elektrootporno zavarivanje). Zavarivanjem je moguće spajanje metala sa metalom,nemetala sa nemetalom i metala sa nemetalom, ali se u praktičnom smislupodrazumijeva spajanje metala sa metalom.

1.2. Opšti pojmovi u zavarivanju

Zavarivanje – proces izrade nerazdvojivog spoja uspostavljanjemmeđuatomskih veza između dijlova koji se zavaruju, pri čemu se pojedinačno ilikombinovano koristi toplotna ili mehanička energija, i po potrebi dodatni materijal.Zavareni spoj – konstruktivna cjelina koju čine osnovni metal i metal šavaOsnovni materijal – materijal koji se zavarujeDodatni materijal (metal) – materijal koji se dodaje u procesu zavarivanjaZona uticaja toplote – dio osnovnog metala koji je pod uticajem zagrijavanja ihlađenja pretrpio strukturne promjeneMetalna kupka – rastopljeni dodatni i osnovni materijalŠav (metal šava) – očvrsla metalna kupka

Zavar – dio šava nastao u jednom prolazu ili slojuŽlijeb – pripremljeni prostor za obrazovanje šavaTehnologija zavarivanja – skup operacija potrebnih da bi se napravio zavareni spojTehnika zavarivanja – načini izvođenja pojedinih operacija tokom zavarivanja

1.3. Vrste zavarivanja

Danas je poznato oko 200 različitih postupaka zavarivanja. Oni se dijele s obziromna vrstuenergije kojom se zagrijava mjesto zavara (mehanička, kemijska, električna, snopelektrona), vrstu osnovnog materijala (metali, umjetni materijali), način zavarivanja(zavarivanje, navarivanje) i nivo mehanizacije zavarivanja (ručno, poluautomatsko,automatsko). Ovdje se navode samo najrašireniji postupci zavarivanja metala,svrstani u tri skupine:

• zavarivanje taljenjem,• otporno zavarivanje i• zavarivanje mehaničkom energijom.

U općem strojarstvu se prvenstveno primjenjuje zavarivanje taljenjem (najčešćeplamenom ielektrolučno) za spajanje debljih ploča i drugih dijelova. Tanke ploče i dijelovi

zavaruju setaljenjem s električnim lukom (postupak TIG) ili plazmom, te postupcima otpornogzavarivanja (najčešće točkasto i šavno), ili s mehaničkom energijom.

1



2. Zavareni spojevi. Oblici zavarenih spojeva

Pod zavarenim spojem se podrazumijeva konstruktivna cjelina, sl. 1, koju čineosnovni metal (1) i metal šava, ili skraćeno šav, kod koga se razlikuju lice šava (2),naličje šava (3), korijen šava (4) i ivica šava (8). Kod postupaka zavarivanjatopljenjem šav nastaje očvršćavanjem istopljenog osnovnog i dodatnog metala ili

samo osnovnog metala. Dio osnovnog metala, koji se topi u procesu zavarivanja iulazi u sastav metala šava zove se uvar (5), čija je granica obilježena sa (6), adubina sa (9). Zona uticaja toplote (ZUT), označena sa (7) na sl. 1.a, je onaj dioosnovnog metala, koji je pod uticajem zagrijavanja i hlađenja pretrpio izvjesnestrukturne, ali ispod temperature topljenja. Na sl.1 prikazane su osnovne dimenziješava: širina (11), debljina (12) i nadvišenje (10) i to za slučaj sučeonog i ugaonogspoja, kao i za navareni sloj, kod koga je bitna i njegova debljina (13)

Slika 2.1 Osnovni elementi zavarenog spoja

Prednosti zavarenih spojeva su:

- u usporedbi s ostalim spojevima, nosivost zavarenih spojeva može biti približno

jednakanosivosti osnovnog materijala- visoka nosivost se postiže pravilnim odabirom dodatnog materijala i parametarazavarivanja, te dobivanjem zavarenog spoja bez značajnijih pogrešaka ,- u odnosu na lijevane, kovane i zakovične konstrukcije, zavarene konstrukcijeimaju tanjestjenke i do 30 % manju težinu,- za manji broj proizvoda, zavareni spojevi su najekonomičniji

2



Nedostaci zavarenih spojeva su:

- zavarivanjem se bez problema spajaju samo materijali koji imaju jednaku ilipribližnukvalitetu i sastav i koji su dobro zavarljivi,- na mjestu spajanja dolazi do lokalnog zagrijavanja i neravnomjernog rastezanja iskupljanja, što prilikom hlađenja uzrokuje zaostala naprezanja.

- zavareni spojevi imaju manju sposobnost prigušenja vibracija, te manju otpornostpremakoroziji,- zavareni spojevi su zbog svoje cijene neprimjereni za velikoserijsku proizvodnju.

Prema stanju metala u području spoja u trenutku zavarivanja, postupci zavarivanjase dijele na sljedeće grupe prema sl. 2.2.

sl. 2.2 Klasifikacija postupaka zavarivanja

3



Prije zavarivanja potrebno je pripremiti ivice osnovnog metala, čime se dobijažlijeb za zavarivanje, čiji su osnovni pojmovi definisani standardom, sl. 3. Najčešćekorišteni žlijebovi i izgledi odgovarajućih šavova su dati u tab. 1. Pripremljeni žlijeb uprocesu zavarivanaja topljenjem može da se ispuni u jednom ili u više prolaza, ili uviše slojeva, sl. 4, što prvenstveno zavisi od debljine osnovnog materijala.

sl.2.3 Osnovni elementi žlijeba

1 – stranica žlijeba2 – korijen žlijeba3 – oštri korijen žlijeba4 – tupi korijen žlijeba5 – razmak u korijenu žlijeba6 – zatupljenje korijena žlijeba7 – otvor žlijeba8 – širina otvora žlijeba9 – ugao otvora žlijeba10 – ugao zakošenja žlijeba

Tabela 2.1 Oblici načešće korištenih žlijebova i odgovarajućih šavova

4



a) jednoprolazni b) višeprolazni c) višeslojni

sl. 2.4 Vrste šavova

2.1 Zavarljivost materijala

Zavarljivost je svojstvo materijala da se spajanjem zavarivanjem njegovihdijelova dobijeupotrebljiv spoj. Materijal je dobro zavarljiv ako je standardnom opremom iproceduromzavarivanja moguće ostvariti upotrebljiv spoj, pri čemu je ponovljivost postupka vrlo

visoka.Zavarljivi su čelici s manje od 0,3% ugljika i manje zatezne čvrstoće, od legirajućihelemenata Mn,Si, P, S loše utječu na zavarivost, dok Cr, Mo, Ni, Cu, V ne štetezavarivosti. Zavarljivi su konstrukcijski ugljični čelici (Č0345 – Č0545), čelici zapoboljšavanje (Č1330, Č1331 uz predgrijavanje), čelici za cementiranje (Č4320,Č5420 u necementiranom stanju), čelici za prešane cijevi, čelici za topovske limove.Zavarljivi su obojeni metali – bakar, aluminij, mesing, bronca, cink, zatim plastičnimaterijali (naročito PVC), lijevano željezo, bijeli kovkasti lijev (prethodnorazugljičen)...

2.1.1 Vrste zavarenih spojeva i zavaraZavareni spojevi dijele se obzirom na međusobni položaj dijelova koji se

zavaruju.Zavari se općenito dijele na:

• sučeone zavare, slika 2.5.a i 2.5.b.• kutne zavare, slika 2.5.c i 2.5.d.• posebne zavare, slika 2.5.e i 2.5.f.

Slika 2.5

-Opća podjela zavara s obzirom na položaj dijelova koji se zavaruju:

a) sučeoni V-zavar,b) sučeoni X-zavar,c) kutni zavar,

d) dvojni kutni zavar e) sučeoni K-zavar kutnog T-spoja,f) polovični Y-zavar s kutnim zavarom u korijenu

5



-Po položaju zavarivanja razlikuju se četiri osnovna položaja:

• horizontalni,• horizontalni na zidu,• vertikalni,• nad glavom

2.1.2 Kvaliteta zavarenih spojeva

Kvaliteta zavara ovisi o tipu i količini grešaka koje u njemu nastaju prizavarivanju.Zavareni spojevi se razvrstavaju u četiri razreda kvalitete:

1. razred kvalitete – U tom razredu moraju sve vrste sučeonih zavara imatiprovareni

korijen, a kutni i križni zavari provarene presjeke. Upotrebljeni osnovni i dodatnimaterijalmoraju imati atest. Zavari moraju biti bez grešaka, izvodi se 100% kontrola

(radiografska,ultrazvučna). Zavar izvode samo stručno osposobljeni zavarivači s atestom za tajrazredkvalitete.2. razred kvalitete – U drugom razredu kvalitete su sve vrste spojeva i zavara.Materijali su atestirani, manje su greške dopuštene, ali u zavaru ne smije bitipukotina. Obavezna je 50% kontrola. Zavaruju zavarivači s atestom za postupke ipoložaje zavarivanja, koji su mogući na konstrukciji.3. razred kvalitete – Sučeone zavare tog razreda moraju izraditi atestiranizavarivači.Zahtjeva se 10% - na kontrola zavara s ultrazvukom, te 100% - na vizualna i

dimenzijskakontrola4. razred kvalitete – Nema posebnih zahtjeva, vrijedi samo za jednostavnekonstrukcije.

Po kontinuitetu zavari mogu biti neprekinuti i prekinuti.

6



2.2 Prikazivanje i kotiranje varova

2.2.1 Označavanje i predstavljanje zavarenih spojeva na crtežu

Crtež zavarene konstrukcije mora da sadrži podatke potrebne za njenu izradu,kao što je način pripreme žlijeba, geometrijske mjere šava i tehnika zavarivanja. Da

bi se ovi podaci prikazali što jednostavnije, definisani su načini predstavljanja ioznake zavarenih spojeva, koje se sastoje od grafičke i brojne oznake. Grafičkaoznaka definiše pripremu žlijeba i oblika šava, tab. 2, oblik spoljne površine, tab. 3,vrste spojeva pri zavarivanju pritiskom, tab. 4, dopunske radove na korjenom zavarui kontinualnost šava pri zavarivanju topljenjem (neprekidni šavovi se označavajuhorizontalnom crticom preko osnovnog simbola).

Tabela 2. Oznake najčešće korištenih žlijebova i nazivi odgovarajućih šavova

Tabela 3. Oznake oblika spoljne površine šava

Tabela 4. Oznake pri zavarivanju pritiskom

7



Grafička oznaka za uprošćeno prikazivanje zavarenih spojeva se ispisuje ublizini šava, na prelomljenoj pokaznoj liniji ili ispod nje, sl. 2.6. Tako npr., oznaka nasl. 2.6.a definiše „V“ šav bez obrade lica, oznaka na sl. 2.6.b neprekidni dvostraniugaoni šav sa ravnim tjemenom, gdje je a debljina šava, a oznaka na sl. 2.6.cisprekidani dvostrani nesimetrični ugaoni šav sa ravnim tjemenom, gdje je l dužinapojedinih šavova, e razmak između dva šava i n broj šavova.

a) sučeoni „V“

b) ugaoni ravni dvostrani

c) isprekidani nesimetrični ugaoni ravni

sl. 2.6 Primjeri uprošćenog prikazivanja zavarenih spojeva

Osnovne oznakeRazličite vrste zavarenih spojeva na crtežima predstavljaju se karakterističnom

oznakom koja je u osnovi slična obliku zavarenog spoja koji se izvodi (slika 9).Oznaka neće prouzrokovati preuranjeni zaključak o postupku koji se primjenjuje. Akospoj ne treba biti specificiran, nego samo treba predstaviti koji će spoj biti zavarivan,tvrdo ili meko lemljen, potrebno je koristiti sljedeću oznaku:

Sl. 2.7 Osnovna oznaka zavarenog spoja prema EN 22553

8



Osnovne oznake mogu biti dopunjene oznakom koja karakterizira oblik vanjskepovršine ili oblika šava. Odsustvo dodatne oznake znači da oblik zavarene površinene treba da bude precizno označen.

2.2.2 Dimenzioniranje šava

Svaka oznaka zavarenog spoja sadrži brojčane vrijednosti dimenzija. Ovedimenzije se upisuju kao što je to prikazano na sljedećoj slici:

Slika 2.8. Način prikazivanja dimenzioniranog šava prema EN 22553

Sl. 2.9 Ilustracija zavarenog spoja i odgovarajuće simboličko predstavljanje prema EN22553

Osnovne dimenzije, koje se odnose na poprečni presjek, upisuju se na lijevojstrani ispred oznake (s), podužne dimenzije se upisuju na desnoj strani iza oznake(l). Oznaka se postavlja iznad ili ispod referentne linije, u skladu sa sljedećimpravilom:- Oznaka se postavlja sa strane pune linije ako je lice zavarenog spoja na stranistrelice,- Oznaka se postavlja na stranu isprekidane linije ako je lice zavarenog spoja nadrugoj (sl.10)- Dimenzije koje definiraju šav u odnosu na ivice elemenata, ne označavaju se nego

se predstavljaju posebno na crtežu (Slika 11).

9



Slika 2.10 Slika 2.11

2.3 Proračun zavarenih spojeva

Provodi se kao da su sami zavari zasebni elementi, pri čemu se određujunaprezanja u pojedinim kritičnim presjecima. Kod proračuna je najvažnije pravilnoodređivanje ukupne nosive površine zavara: Azv = Σ(a⋅l zv ),gdje je a računska debljina, a l zv nosiva dužina pojedinog zavara u zavarenomspoju.

2.3.1 Sučeoni varovi

Kod sučeonih spojeva kritični presjek je okomiti presjek zavara uzduž njegoveosi, pa je računska debljina zavara jednaka debljini dijelova koji se spajaju (slika 12).

Sl. 2.12

Kod spajanja limova različite debljine, mjerodavna je debljina tanjeg lima.

10



2.3.2 Kutni zavari

Kod kutnih spojeva površina koja prenosi opterećenje nalazi se u ravninispajanja. Računska debljina zavara je visina istokračnog trokuta upisanog u presjekzavara, koja se zatim zakreće u ravninu spajanja.

Sl. 2.13

2.3.3 Mjerodavna (nosiva) površina zavara

a) Vlak (Tlak) b) Smik

Slika 2.14 Slika 2.15

c) Savijanje

Slika 2.16

11



d) Torzija (uvijanje)

Slika 2.17

12



3. Ispravno oblikovanje zavarenih konstrukcija

Najčešće greške koje se javljaju prilikom zavarivanja su:- nedostatak vara između površine zavarivanja,- krakovi kutnih zavara nisu jednaki te je zbog toga čvrstoća šava manja (sl.18),- nedostatak uvara usljed prisustva sloja oksida koji nije rastopljen,

- postavljanje vara na suprotnu stranu od pravca djelovanja sile (sl. 19)- korijen zavara ne ispunjava potpuno grlo žlijeba,- udubljenja u korijenu nastala dejstvom ugljen-monoksida,-slaba konstrukcija kod konzola opterećenih na savijanje (sl.21)- otvoreni gasni mjehurići na površini korijena,- dodatni materijal ne dostiže ravan osnovnog materijala,-udubljeno mjesto nastalo usljed prekida zavarivanja.

Slika 3.1. Razlijevanje zavara (pod „b“ je prikazan ispravan položaj)

Slika 3.2. Tlačno opterećenje korijena šava: a) Neispravno, b) Ispravno

Slika 3.3. Izmjenično dinamičko opterećenje savijanjem: a) Neispravno; b)Ispravno

Slika 3.4. Konzola opterećena savijanjem: a) Neispravno; b) Ispravno – pojačana konstrukcija i dulji šav u vlačnoj zoni

13



Neke od preporuka i načina za ublažavanje ili sprečavanje napona i deformacijau zavarenim konstrukcijama su:

1. izvršiti pravilnu pripremu za zavarivanje2. izvoditi po mogućnosti što kraće varove3. po mogućnosti koristiti simetrične čeone varove ili dvostruke ugaone varove4. izbjegavati ukrštanje varova zbog pojave nagomilavanja materijala5. zavarivanje izvoditi sa više prelaza tanjim slojevima6. duge varove raditi preskokom7. zavarene sastavke u nekim slučajevima podvrgavati termičkoj obradi8. pri zavarivanju odrediti takav položaj limova koji je suprotan očekivanoj

deformaciji

Slika 3.5. Stezanje kod kutnih spojeva

14



Slika 3.6. Strojna obrada zavarenih sklopova

a), c), e) Neispravna konstrukcija –strojnom obradom se zahvaća šav, odnosno

tjeme šava;b), d), f) Ispravna konstrukcija –strojnom obradom se skida korijen šava ili šav nijezahvaćen

Osnovna pravila i preporuke za ispravno konstruktivno oblikovanje zavarenihkonstrukcija su:

- pri izradi konstrukcije maksimalno koristiti sve vrste profila, savijenih limova idrugih

elemenata u cilju što manjeg zavarivanja- predvidjeti što više horizontalnih varova radi lakšeg izvođenja- osigurati lahku pristupnost svim varovima na konstrukciji (sl. 24)- pravilno izabrati vrstu zavarenog sastavka pri čemu treba težiti upotrebi čeonihvarova- izbjegavati smještanje zavarenog sastavka u zonama koncentracije napona

Slika 3.7. Pristupačnost varovima

a), b), c) Nepristupačni šavovi;d) Poboljšana pristupačnost;e) Promijenjena konstrukcija, strelica označava šav koji spaja tri lima

15



4. ZAKLJUČAK

Zavarivanje je postupak spajanja dva ili više istorodnih ili raznorodnihmaterijala, taljenjem ili pritiskom, sa ili bez dodavanja dodatnog materijala, na načinda se dobije homogen zavareni spoj (spoj bez grešaka sa zahtjevnim mehaničkim iostalim svojstvima).

Prednosti zavarenih spojeva su:- u usporedbi s ostalim spojevima, nosivost zavarenih spojeva može biti približno jednaka

nosivosti osnovnog materijala- visoka nosivost se postiže pravilnim odabirom dodatnog materijala i parametara

zavarivanja, te dobivanjem zavarenog spoja bez značajnijih pogrešaka ,- u odnosu na lijevane, kovane i zakovične konstrukcije, zavarene konstrukcije imajutanje

stjenke i do 30 % manju težinu,- za manji broj proizvoda, zavareni spojevi su najekonomičniji

Nedostaci zavarenih spojeva su:- zavarivanjem se bez problema spajaju samo materijali koji imaju jednaku ilipribližnu

kvalitetu i sastav i koji su dobro zavarljivi,- na mjestu spajanja dolazi do lokalnog zagrijavanja i neravnomjernog rastezanja i

skupljanja, što prilikom hlađenja uzrokuje zaostala naprezanja.- zavareni spojevi imaju manju sposobnost prigušenja vibracija, te manju otpornostprema

koroziji,- zavareni spojevi su zbog svoje cijene neprimjereni za velikoserijsku proizvodnju.

U industrijskoj proizvodnji pojavljivanje pogrešaka u zavarenom spoju, a naročitonjihovo ponavljanje, uzrokuje velike probleme. Uzroci im, međutim, mogu biti ufazama prije proizvodnje kao i u načinu uporabe zavarene konstrukcije.

Nekvalitetnom izvedbom zavarivanja dolazi do zastoja u proizvodnji, gubitaka utempu i zakašnjenja u isporuci. Popravci, kao nužno zlo, mogu uzrokovati trajnenegativne posljedice na sposobnost konstrukcije. Zbog toga je greške pri zavarivanjupotrebno svesti na minimum kako bi se osigurala što bolja kvaliteta vara.

16

seminarski - zavarivanje

Documents