LEMLJENJE

• Lemljenje predstavlja jedan od postupaka spajanja (sastavljanja) dva ili više metalnih dijelova. Lemljeni spojevi spadaju u kategoriju čvrstih-nerazdvojivih spojeva, jer nakon lemljenja spojeni dijelovi ostaju čvrsto vezani.

• Princip rada kod lemljenja je vrlo sličan principu rada kod zavarivanja. Dijelovi koji se leme mogu biti od istog ili različitog materijala.

Zašto lemljenje?

• Lemljenje se koristi u masovnoj proizvodnji za spajanje čelika, aluminija i raznih drugih materijala (automobilska i avionska industrija široko primjenjuju lemljenje).

• Razvijeno je i lemljenje Zr, Ti, Be, metala s visokim temperaturama topljenja, kompozitnih materijala, kao i međusobno spajanje keramike i metala.

Prednosti i nedostaciPrednosti lemljenja:

•Ekonomična izrada složenih sklopova s više dijelova,•Povoljna raspodjela naprezanja i povoljan prenos toplote,•Mogućnost spajanja nemetala s metalima,•Mogućnost spajanja vrlo tankih na debele komade,•Mogućnost spajanja raznorodnih metala u spoj,•Mogućnost spajanja poroznih materijala,•Mogućnost spajanja vlaknastih i kompozitnih materijala,•Zbog nižih radnih temperatura i svojstava dodatnih materijala

kod lemljenih spojeva su niži zaostali naponi, nema pogrubljenja zrna, obično nema kristalnih pretvorbi, te su neka svojstva lemljenih spojeva povoljnija,

•Postižu se precizne proizvodne tolerancije. Nedostaci lemljenja:

•Statička, ali i dinamička čvrstoća lemljenog spoja je niža (slabija) u odnosu na zavareni spoj,

•Relativno visoka cijena dodatnih materijala za lemljenje.

Kada se primjenjuje lemljenje• Lemljenje, kao postupak spajanja dijelova,

primjenjuje se onda kada je spajanje drugim postupcima otežano, zatim kada se ne zahtijevaju velike mehaničke osobine spojeva i kada je potrebno spojiti dva raznorodna materijala (na primjer: čelik - aluminijum, bakar – aluminijum) itd.

• U zavisnosti od upotrijebljene temperature, lemove je moguće svrstati u dvije skupine

- mehke lemove, gdje je temperatura topljenja ispod 450°C i

- tvrde lemove, gdje je temperatura topljenja iznad 4500C a najviše 1200°C.

Mehki lemovi

• Mehki lemovi su najčešće legure kalaja i olova sa malim dodacima drugih metala.

• Mehkim lemljenjem moguće je izvršiti spoj gotovo svih metala, kao što su: gvožđe, bakar, mesing, bronza, olovo itd.

• Zbog niske radne temperature mehko lomljenje je jeftinije od tvrdog lemljenja.

Tvrdi lemovi

• Tvrdi lemovi - se primjenjuju, za spajanje metalnih dijelova, kada se veza ne može ostvariti mehkim lemljenjem i onda kada su zahtjevi za povećanom otpomošću na dinamička opterećenja.

• Tvrdi lemovi se, u pogledu svog sastava, mogu podijeliti na tri kategorije:

- bakreni lemovi, na bazi bakra ili legura bakra,- srebreni lemovi, na bazi srebra i- aluminijski lemovi, na bazi aluminijuma.

Bakreni lemovi• Bakreni lemovi se često upotrebljavaju za

lemljenje čelika, gvozđa i uopće teškotopivih metala.

• Temperatura topljenja lema kreće se od 850 do I2000C, što zavisi od procentualnog učešća bakra u lemu.

• Što je veći procenat bakra veća je i temperatura topljenja.

• Aluminijski lemovi su rjeđe upotrebljavani lemovi. Radna temperatura im se kreće oko 600°C. Aliminijski lemovi se, takođe proizvode u obliku žice i limova.

Srebreni lemovi

• Srebreni lemovi su mnogo bolji lemovi od lemova na bazi bakra. Njegove prednosti ogledaju se u sljedećem:

1)mala dorada lemljene površine, 2)univerzalna i lahka upotreba, 3)velika čvrstoća lemljenih spojeva, 4)dobra antikorozivnost itd.Zbog svega ovoga, srebreni lemovi se koriste u

automatiziranoj i masovnoj industrijskoj proizvodnji.

Keramički i plastični lemovi

• Treba napomenuti, da se u novije vrijeme na tržištu pojavljuju i lemovi za lemljenje ne samo metala već i za lemljenje metala sa nemetalom.

• Tako je već moguće zalemiti neki od metala sa staklom ili keramikom.

USLOVI ZA NASTAJANJE KVALITETNOG SPOJA

Da bi se uspjelo u sastavljanju dijelova lemljenjem potrebno je izvršiti kvalitetnu pripremu površina za lemljenje, te izabrati odgovarajući lem, uzevši u obzir tražene uslove.

• Danas je u upotrebi veliki broj različitih sredstava za čišćenje i pripremu površina za lemljenje.

• Svi oni treba da ispunjavaju sljedeće uslove:1. - da odstrane oksidni tanki sloj sa površina materijala,2. - da spriječe ponovno stvaranje takvog sloja, sve do

operacije lemljenja i3. - da, što je moguće više pospješe prijanjanje lema za

osnovni materaijal• Ova sredstva mogu biti: paste za lemljenje, kolofonijum,

boraks ili borna kiselina, ulja za lemljenje itd.

Materijali za lemljenje

• Lemovi su čisti materijali ili legure ili nemetali u obliku žice, štapa, lima, oblikovanih elemenata, zrna, praška ili čestica lema u topitelju.

• Topitelji su nemetalni materijali. Oni se nanose na površine koje se žele lemiti nakon dobrog prethodnog čišćenja, da bi se odstranili postojeći oksidni slojevi i spriječilo stvaranje novih.

• Zaštitni plinovi pri zagrijavanjeu štite od oksidacije površinu spoja kao i lema. Sa istom svrhom se primjenjuje i lemljenje u vakuumu.

Priprema zalemljenog spojaPri izradi lemljenih spojeva pored prethodno dobro odabranog

konstrukcionog rješenja i izbora materijala važno je obratiti pažnju na:

•izbor postupka lemljenja,

•vrstu lema,

•pripremu površine za lemljenje,

•tehnologiju nanošenja lema i topitelja,

•način hlađenja,

•odstranjivanje topitelja i viška lema.

a. Ako se od zalemljenog spoja zahtjeva samo dobra zaptivenost ili električna provodljivost, a mehaničke osobine nisu značajne, tada se vrši mehko lemljenje.

b. Ako se traže dobre mehaničke osobine spoja, te eksploatacija na ovišenim temperaturama, potrebno je vršiti tvrdo lemljenje.

Zazor pri lemljenju

• Pri lemljenju, zazor između dijelova koji se spajaju treba da iznosi od 0,05 do 0,15 dok se pri lemljenju velikih dijelova dopušta se zazor i do 0,25 mm.

Postupak lemljenja Lemljenje Tehnike spajanja 1• Lemljenje (engl.

brazing-tvrdo, soldering-mehko, njem. löten) je postupak kojim se metalni ili nemetalni dijelovi spajaju pomoću rastopljenog dodatnog materijala (lema) u nerazdvojivu cjelinu.

• Pri lemljenju se osnovni materijal ne topi, jer ima višu temperaturu topljenja od dodatnog materijala.

Princip nastajanja spoja• Pri lemljenju se

osnovni materijal zagrijava, ali ne topi.

• Dodatni materijal se topi jer ima nižu temperaturu topljenja od osnovnog materijala, ulazi u zazor, vlaži lemljene površine, kapilarnim djelovanjem se širi u zazor. Talina se kristalizira i ostvaruje lemljeni spoj.

Vrste lemljenih spojeva

MEHKO LEMLJENJE

lemilo oblika čekića

Priprema lemila

Lemilo zagrejano u kovačkoj vatri ili plamenikom

Zagrejano lemilo po potrebi očistimo istrošenom grubom turpijom

Nanošenje lema

Oksidirani sloj skinemo salmijakom Na tako pripremljeno lemilo nanosimo lem

Priprema površine spoja

Površine koje ćemo lemiti prethodno očistimo turpijom i gašenom ili razređenom kiselinom.

Između zalemljenih dijelova je veliki razmak, takav spoj je nekvalitetan

Nečisti i zahrđali limovi

Sa nečistim limom lem se ne spaja već se sakuplja u vidu kapljica.

Lem se spojio sa limom, ali nije ravnomjerno raspoređen usljed oksidnog sloja na limu.

Loši lemovi

Lemilo je bilo suviše ugrijano i usljed vrenja lema spoj nije dobro zaliven.

Između zalemljenih dijelova je velik razmak takav spoj nije kvalitetan.

Dobri lemljeni spojevi

Sa očišćenim limom bez oksidnog sloja, lem se dobro spaja te popunjava i najmanje šupljine između molekula.

Lemljeni spoj je kvalitetan: lem nije pregrijan, nalijeganje limova je dobro.

Plamenik na kartušu s nepomičnim plamenikom

Komplet za mehko lemljenje na kartušu s odvojenom

rukohvatom

1. Mehko lemljenje,

2. skidanje stare boje,

3. grijanje cijevi ili predmeta.

rukohvat lemilice nastavci za lemilice

raznih promjera

Lemilice na plin lemilica s čekićem 200 g

Mehko lemljenje olova i olovnih slitina

Mehko Lemljenje bakrenih cijevi

Gorionik na gas

N.N.P. d.o.o.MAKSIMIRSKA 10510000 ZAGREBtel: 01/2300-622, 2300-853 fax: 01/2311-773nnp@nnp.hr www.nnp.hr

GLOORSVE ZA ZAVARIVANJE, LEMLJENJEI REZANJE

ZAVARIVANJE, LEMLJENJE, REZANJEPlamenici za plinsko zavarivanje i rezanje, laka izvedbaLaka izvedba naših plamenika za zavarivanje i rezanje prikladna je za sve radove zavarivanja do debljine materijala 14mm kao i za radove rezanja do debljine materijala 60mm. Uređaji se isporučuju kao kompletne garniture ili kao pojedinačni komadi i mogu se, zahvaljujući velikom izboru specijalnih plamenika i pribora, prilagoditi praktički svim potrebama. Uređaji su male težine, dobro leže u ruci i odlikuju se atraktivnim di

zajnom u niklanoj izvedbi.

Laki držak (275g) od tlačne mjedi, poniklan, sa crvenom plastičnom oblogom i spojnim nastavcima za crijeva 5 ili6 mm. Ovaj držak odgovara svim ulošcima za zavarivanje, rezanje i zagrijavanje koji su dalje navedeni (promjer 14 mm)

Art. 3901

Art. 3901

Držak se također može isporučiti s priključcima zacrijevo 5 ili 6 mm s navojem Art. 3902

Uložak za zavarivanje br.1Uložak za zavarivanje br.2Uložak za zavarivanje br.3Uložak za zavarivanje br.4Uložak za zavarivanje br.5Uložak za zavarivanje br.6

0,5 - 1 mm1 - 2 mm2 - 4 mm4 - 6 mm6 - 9 mm

9 - 14 mm

Art. 3911Art. 3912Art. 3913Art. 3914Art. 3915Art. 3916

Art. 3909 do Art. 3916

Ulošci za laki držak isporučuju se također u izvedbi za gorive plinove propan, vodik i zemni plin. informacije na zahtjev.Laki plamenik za zavarivanje, komplet sa 6 zamjenjivih uložaka za zavarivanje(sastoji se od Art. 3901, 3911 do 3916) Art. 3900

Za vrlo tanke debljine materijala dodatno se isporučuju:Uložak za zavarivanje br.00 0,1 - 0,2 mm Art. 3909

Art. 3910Uložak za zavarivanje br.0 0,2 - 0,5 mmArt. 3900 Ulošci za zavarivanje isporučuju se također u izvedbi

GLOOROVIT u jednom komadu s kovanim vrškom (umjesto utične cijevi s navijčanom sapnicom za zavarivanje od bakra).Radna područja i brojevi artikala isti su kao gore; ulošci se naručuju s dodatkom slova “G” u oznaciArt. 3911-G do Art. 3916-G

Art. 3911-G do Art. 3916-G

2

Laki uložak za rezanje sa zakočivom polugom kisika zarezanje Art. 4501-A

Vodilica Art. 4502

Šestarska vodilica s namjestivim šiljkom za kružnerezove promjera 100-640 mm Art. 4503

Art. 4501Komplet blok-sapnica za rezanje, s plosnatim brtvljenjem, sastoji se od Art. 4521-A (3-20mm),4522-A (20-40mm), 4523-A (40-60mm) Art. 4520-A

Laki uložak za rezanje, komplet (sastoji se odArt. 4501-A, 4502, 4503 i 4520-A) Art. 4500-A

Uložak za rezanje isporučuje se također za propanArt. 4501-P s kompletom sapnica za rezanje za propanArt. 4520-P, koji se sastoji od Art. 4521-P (3-20mm),

Art. 4502

4522-P (20-40mm), 4523-P (40-60mm) Art. 4500-PZa laki uložak za rezanje mogu se dodatno isporučiti: Sapnica za rezanje za tanki lim 2-5 mm (samo zaacetilen) Art. 4525

Art. 4503Specijalna vodilica za pravocrtne, kose i kružne rezovepromjera od 25 do 560 mm Art. 4560Laki uložak za rezanje isporučuje se također u ravnoj izvedbi koja je posebno prikladna za izrezivanje rupa promjera 20 do 90 mm (sapnice isto kao Art. 4520)

Art. 4541Držač šestara s namjestivom šipkom Art. 4542Art. 4520-A

Art. 4541Art. 4500

Art. 4542Art. 4560

3

Kompletna garnitura za zavarivanje i rezanje u metalnom kovčegu (sastoji se od Art. 3901, 3911-3916,4500, uključivo čistač sapnica i univerzalni ključ)

Art. 3945-MMetalni kovčeg Art. 3980Također se isporučuje s metalnim kovčegom za zidnu montažu ili za montažu na kolica za zavarivanje

Art. 3945-WMetalni kovčeg Art. 3985

Art. 3945

Kompletna oprema za zavarivanje i rezanje u montažnom kovčegusastoji se od:

Art. 7539

Montažni kovčeg od plavo lakiranog čeličnog lima69 x 47 x 24 cm (Art. 7532)Redukcijski ventil kisika (Art. 5100-O)

Redukcijski ventil acetilena (Art. 5100-A)

Osigurač od povratnog plamena za kisik (Art. 1500-O)

Osigurač od povratnog plamena za acetilen(Art. 1500-A)Laki plamenik za zavarivanje, komplet (Art. 3900)

Laki uložak za rezanje, komplet (Art. 4500-A)

Po 10 m crijeva za zavarivanje nutarnjeg promjera5 mm, crveno i plavo (Art. 1005)uključujući stezaljke za crijeva, zavarivačke naočale iplinski upaljač

Art. 7539(na zahtjev se isporučuje također s ventilima model 42)

4

Mikrouložak za lemljenje za vrlo fino i precizno lemljenje, zakretljiv na sve strane, za gorivi plin - kisik (osim acetilena), komplet sa 3 zamjenjive igličastesapnice Art. 3965

Art. 3965

Savitljivi ulošci za zavarivanje od bakrene cijevi za teško dostupna mjesta zavarivanja (npr. polaganje cijevi), dužina oko 230 mmArt. 3932 do Art.

3934Savitljivi uložak za zavarivanje 1-2 mm Savitljivi uložak za zavarivanje 2-4 mm Savitljivi uložak za zavarivanje 4-6 mm

Art. 3932Art. 3933Art. 3934

Prednji dijelovi savitljivih uložaka za zavarivanje mogu se također odvojeno dobaviti:za Art. 3932 za Art. 3933 za Art. 3934

Art. 39402Art. 39403Art. 39404

Ulošci za zagrijavanje za acetilen - kisik, za zagrijavanje, ravnanje plamenom itd. za toplinske učine od 15000 kJ/h do 35000 kJ/hUložak za zagrijavanje br.2, promjer glave 13 mm

Art. 3952-AUložak za zagrijavanje br.4, promjer glave 18 mm

Art. 3954-AUložak za zagrijavanje br.6, promjer glave 22 mm

Art. 3956-A

Art. 3952-A do Art. 3956-A

Uložak za zagrijavanje za propan/zemni plin - kisik, za zagrijavanje, ravnanje plamenom itd. za toplinske učine od 17000 kJ/h do 37000 kJ/hUložak za zagrijavanje br.2, promjer glave 11,5 mm

Art. 3952-PUložak za zagrijavanje br.4, promjer glave 12,5 mm

Art. 3954-PUložak za zagrijavanje br.6, promjer glave 13,5 mm

Art. 3956-P

Art. 3952-P do Art. 3956-P

Četkasti uložak za topljenje i zagrijavanje, za gorivi plin i kisik. Vrlo veliko radno područje plamena.Četkasti uložak za zagrijavanje, za acetilen - kisik

Art. 3976-AČetkasti uložak za zagrijavanje, za propan - kisik

Art. 3976-PArt. 3976

5

Plamenici za zavarivanje i rezanje, standardna izvedbaNaša standardna izvedba pokriva područje zavarivanja do 30 mm i područje rezanja do debljine materijala100 mm. Plamenici se odlikuju dugim vijekom trajanja, ojačanom konstrukcijom i lakim rukovanjem. Uređaji seisporučuju pojedinačno ili kao kompletne garniture i zajedno s posebno dobavljivim specijalnim plamenicimapokrivaju praktički sve primjene na području zavarivanja, rezanja, lemljenja i zagrijavanja.Normalni držak od tlačne mjedi, s aluminijskom oblogom.

Ovaj je držak prikladan za sve dalje navedene uloške za zavarivanje, rezanje i zagrijavanje(promjer 16 mm) Art. 3601

Art. 3601Uložak za zavarivanje br.1Uložak za zavarivanje br.2Uložak za zavarivanje br.3Uložak za zavarivanje br.4Uložak za zavarivanje br.5Uložak za zavarivanje br.6Uložak za zavarivanje br.7Uložak za zavarivanje br.8

0,5 - 1 mm1 - 2 mm2 - 4 mm4 - 6 mm6 - 9 mm

9 - 14 mm14 - 20 mm20 - 30 mm

Art. 3611Art. 3612Art. 3613Art. 3614Art. 3615Art. 3616Art. 3617Art. 3618

Art. 3610 do Art. 3618 Normalni plamenik za zavarivanje, komplet sa 8

zamjenjivih uložaka za zavarivanje(sastoji se od Art. 3601, 3611-3618) Art. 3600

Dodatno se isporučuje:Uložak za zavarivanje br.0 0,2 - 0,5 mm Art. 3610

Art. 3619 do Art. 3622

Sljedeći ulošci za zavarivanje i zagrijavanje odlikuju se visokim toplinskim učinkom i prikladni su u prvom redu za točkasto zagrijavanje materijala velike debljine:Uložak za zavarivanje i zagrijavanje br.9Uložak za zavarivanje i zagrijavanje br.10Uložak za zavarivanje i zagrijavanje br.12

Art. 3619Art. 3620Art. 3622

Ulošci za zavarivanje isporučuju se također u izvedbi GLOOROVIT u jednom komadu s kovanim vrškom (umjesto utične cijevi s navijčanom bakrenom sapnicom za zavarivanje).Radna područja i brojevi artikala isti su kao gore; ulošci se naručuju s dodatkom slova “G” u oznaciArt. 3611-G do Art. 3618-G

Art. 3611-G do Art. 3618-G

Dvocijevni uložak za rezanje sa zakočivom polugomkisika za rezanje Art. 4401-A

Vodilica Art. 4402Art. 4401 Šestarska vodilica s namjestivim šiljkom za kružne

rezove promjera 80-800 mm Art. 4403

Art. 4403Komplet blok-sapnica za rezanje s koničnim brtvljenjem, sastoji se od Art. 4421-A (3-20mm),4422-A (20-50mm), 4423-A (50-100mm) Art. 4420-ADvocijevni uložak za rezanje, komplet(sastoji se od Art. 4401-A, 4402, 4403 i 4420-A)

Art. 4400-AArt. 4420-AArt. 4402

6

Uložak za rezanje isporučuje se također za propan(Art. 4401-P) s jednim kompletom dvodjelnih sapnica zarezanje za propan (Art. 4420-P), sastoji se odArt. 4421-P (3-20 mm), 4422-P (20-50 mm), 4423-P(50-100 mm) Art. 4400-PZa dvocijevni uložak za rezanje može se dodatno isporučiti:Sapnica za rezanje tankog lima 2-5 mm(samo za acetilen) Art. 4425Art. 4400Sapnica za rezanje žlijebova (samo za acetilen) zarezanje utora i žlijebova spaljivanjem Art. 4450

Sapnica za rezanje glava zakovica (samo za acetilen)za odrezivanje spaljivanjem glava zakovica i vijaka

Art. 4451Art. 4450 Art. 4451 Specijalna vodilica za pravocrtne, kose i kružne rezoveArt. 4425 Art. 4442

promjera od 20 do 600 mm Art. 4460Dvocijevni uložak za rezanje također se isporučuje u ravnoj izvedbi koja je posebno prikladna za izrezivanje rupa promjera 20 do 100 mm(sapnice isto kao Art. 4420) Art. 4441

Držač šestara s namjestivim šiljkom za Art. 4441Art. 4442

Art. 4441

Art. 4460 Kompletna garnitura za zavarivanje i rezanje u metalnom kovčegu (sastoji se od Art. 3601, 3611-3618,4400-A, uključujući čistač sapnica i univerzalni ključ)

Art. 3644-MMetalni kovčeg Art. 3680Isporučuje se također s metalnim kovčegom za zidnu montažu ili montažu na kolica za zavarivanje

Art. 3644-WMetalni kovčeg Art. 3685

Art. 3644-M

7

Difuzna metalizacija i predgrijavanje • Pored navedenih postupaka, koriste se i postupci difuzne metalizacije, čiji je

cilj da se uvodjenjem

• odgovarajućih elemenata u površinske slojeve čelika i livenih gvoždja postignu povoljna svojstva (povećana otpornost prema habanju, koroziji itd.). Ovi elementi obrazuju sa α-Fe supstitucijske čvrste rastvore, koji poboljšavaju osobine površinskih slojeva.

Najčešće se koriste:• Alitiranje- obogaćivanje površinskih slojeva aluminijumom, radi povećanja otpornosti

na oksidaciju do oko 900ºC i koroziju u morskoj vodi.• Siliciranje- obogaćivanje površinskih slojeva silicijumom, što doprinosi

korozionoj otpornosti u morskoj vodi i kiselinama HNO3, H2SO4, HCl.• Tvrdo hromiranje obogaćivanje površinskih slojeva hromom, što daje visoku

površinsku tvrdoću, otpornost na habanje i vatrootpornost i korozionu otpornost u morskoj vodi i HNO3.

• Boriranje obogaćivanje površinskih slojeva borom putem elektrolize boraksa (Na2B4O7) pri 930-950ºC. Dubina otvrdnutog sloja je 0.1-0.2 mm, a tvrdoća dostiže 1800-2000 HV. Osim toga

• boriranjem se postiže visoka otpornost na habanje i koroziju. Nalazi primenu za opremu u petrohemiji.

• Predgrijavanje se koristi kada treba obrađivati (rezati) komade debele preko 5 mm.

UVODDa bi zadovoljio svoje potrebe i život učinio ugodnijim čovjek od davnina izrađuje razne proizvode (posuđe, oružje, oruđa za rad) i to na onaj način na kojem se

proizvodnom stupnju nalazi.

• Primitivno izrađeni proizvodi su se sastojali uglavnom od jednog ili najviše nekoliko dijelova, i zadovoljavali su usko ograničeni dijapazon ljudskih potreba. Savremeni proizvodi danas se uglavnom sastoje iz velikog broja dijelova, koji sklopljeni u jednu funkcionalnu cjelinu čine proizvod koji u potpunosti zadovo ljava određene potrebe, a istovremeno iziskuje minimalne troškove za izradu.

• Pored niza problema, koji se moraju riješiti pri izradi jednog takvog proizvoda u osnovni su: proizvodnja željenog materijala, način oblikovanja (obrade) elemenata itd., na kraju se javlja problem spajanja (montaže) svih sastavnih elemenata u određenu cjelinu. Načini spajanja, kao i ukupni ljudski proizvodni napredak, evoluirali su od najprimitivnijih načina uklinjavanja do današnjih najefikasnijih tehnologija zavarivanja.

• Pored niza problema, koji se moraju riješiti pri izradi jednog takvog proizvoda u osnovni su: proizvodnja željenog materijala, način oblikovanja (obrade) eleme nata itd., na kraju se javlja problem spajanja (montaže) svih sastavnih elemenata u određenu cjelinu. Načini spajanja, kao i ukupni ljudski proizvodni napredak, evoluirali Slika su od najprimitivnijih načina uklinjavanja do današnjih najefikasnijih tehnologija zavarivanja.

• Potreba za spajanjem neosporno je velika u svim industrijskim granama ali nadalje će biti razmatrani načini spajanja prvenstveno u mašinstvu gdje kao materijali najveću primjenu imaju metali i njihove legure.

• u potpunosti čvrst spoj • ili djelimično čvrst spoj . • Potpuno čvrst spoj ostvaruje kontinuitet vezanih

elemenata i onemogućuje bilo kakva pomjeranja između elemenata. Djelimično čvrst spoj omogućuje određeni broj stepeni slobode, kao što recimo učvršćena osovinica ne dozvoljava aksijalno kretanje spojenog elementa ali se on može obrtati oko nje.

• 1) rastavljive i• 2) nerastavljive spojeve.• Odnos broja rastavljivih i nerastavljivih spojeva na nekom proizvodu

zavisi od niza faktora i uglavnom se određuje tzv. optimizacijom spajanja. Naime, ako se nastoji napraviti neki proizvod sa što manje elemenata, a samim tim i malim brojem spojeva, nastaje situacija da su ti elementi vrlo složeni, često teški te komplikovani za izradu. Oštećenje dijela elementa u eksploataciji zahtijeva izmjenu cijelog skupog elementa ili čak proizvoda. Istina, montaža je u ovom slučaju brža ali zato ne i jednostavna.

• Suprotno tome, ako se isti proizvod izrađuje od velikog broja jednostavnijih elemenata tada će biti riješeni neki problemi ali nastaju drugi. Preveliki broj spojeva poskupljuje proizvod i zahitjeva mnogo vremena za montažu. Zbog svega spomenutog, a i drugih razloga, neophodno je optimizirati broj i vrstu spojeva tako da proizvod ima relativno jednostavne elemente te onoliki broj rastavljivih spojeva koji je potreban za montažu i demontažu.

U rastavljive spojeve ubrajaju se:

- sve vrste navojnih spojeva (vijci, navrtke, klinasti spojevi)

- osovinice,

- i razni dragi profilni oblici rastavljivih spojeva.

Rastavllivi navojni spoj

Nerastavljivi spojevi mogu nastati:

- kovanjem,

- lijepljenjem,

- zakivanjem,

- zavarivanjem,

- lehemljenjem.

Kovanje

• Kovanje je najstariji postupak spajanja metala i danas se skoro više i ne upotrebljava. Suština postupka je u tome da se spajane stranice elementa zagriju, a zatim se kovanjem jedan materijal utiskuje u dragi. Ovo je neracionalan i daleko manje kvalitetan postupak spajanja od zavarivanja.

Zakivanje

• Zakivanje kao postupak spajanja je imao masovnu primjenu sve do sredine minulog vijeka, kada mu primat preuzima zavarivanje. Zakivanjem su do tada izrađivani svi nerastavljivi spojevi na metalnim konstrukcijama (mostovi, transportna sredstva itd.) jer nije bilo provjerenog alternativnog postupka.

• Osnovne negativne osobine zakovanih spojeva su: potreba za bušenjem većeg broja rupa u materijalu što utiče na smanjenje njegove nosivosti, problemi oko smaknuća rupa pri zakivanju, pošto je najčešće neophodno koristiti podvezice. Nepoželjno povećanje težine konstrukcije je značajno, a estetski izgled spoja je lošiji nego pri zavarivanju.

Nerastavljivi spoj zakovicama

Lehemljenje i lijepljenje

• Lehemljenje i lijepljenje su postupci ostvarivanja nerastavljivih veza koji imaju jedan manji dijapazon primjena u kojem su postali nezamjenljivi. Ovi postupci se uglavnom ne koriste za spajanje teško nosivih i robusnih konstrukcija te elemenata izloženih visokim temparaturama.

HISTORIJAT ZAVARIVANJA

• Prvi uspešni pokušaji elektrolučnog zavarivanja netopljivom grafitnom elektrodom su bili 1881. godine u Francuskoj (Demeriton – spajanje olovnih akumulatorskih ploča) i 1882. godine u Rusiji (Benardos – zavarivanje čelika strujom iz akumulatora).

• Sljedeći značajan korak napravio je ruski inženjer Slavjanov, koji je 1889. godine uspješno primijenio topljivu elektrodu u električnom luku jednosmjerne struje, dobijene posebnim generatorom.

• Drugi problem je riješio švedski inženjer Kjelberg 1907. godine uvođenjem obložene elektrode, što je omogućilo da sredinom dvadesetih godina ručno elektrolučno zavarivanje postane osnovni postupak zavarivanja.

• Sučeono elektrootporno zavarivanje je prvi put primijenio Tomson u SAD 1886. godine, dok je tačkasto zavarivanje osvojeno 1905. godine, a šavno 1922. godine.

• Gasno zavarivanje je poznato još od 1894. godine, a njegova šira primjena počinje 1902. godine, kada je pronađen jeftin postupak dobijanja kiseonika iz vazduha, dok je acetilen dobijen još 1892. godine u Kanadi. Nešto kasnije, 1911. godine, u SAD je acetilenski plamen korišćen za rezanje čelika.

• u cilju zaštite od okolne atmosfere i postizanja stabilnijeg luka, tridesetih godina u SAD i SSSR su razvijeni postupci elektrolučnog zavarivanja topljivom elektrodnom žicom pod praškom, čime je ujedno značajno povećana i proizvodnost.

• Postupci elektrolučnog zavarivanja u zaštiti inertnih gasova su 1941. godine (netopljiva volframova elektroda) i 1948. godine (topljiva elektrodna žica) uvedeni u SAD, dok je aktivni gas (ugljen-dioksid) prvi put primijenjen 1953. godine u SSSR.

Zavarivanje plazmom

• Zavarivanje plazmom koristi od 1955. godine, zavarivanje trenjem od 1956. godine, zavarivanje elektronskim snopom od 1957. godine, difuzno zavarivanje od 1959. godine, zavarivanje laserom i zavarivanje eksplozijom od 1960. godine.

Navarivanje

• Navarivanje, kao proces je identičan zavarivanju, koji se ne koristi za spajanje materijala, već za nanošenje površinskog sloja. Istu svrhu ima i metalizacija, s tim da je kod nje proces nanošenje površinskog sloja nešto drugačiji.

Žlijebljenje

• Žlijebljenje kao proces uklanjanja dijela Materijala sa površine, koji se često koristi pri izradi korjenog zavara odgovornih spojeva, takođe spada u postupke srodne zavarivanju

OSNOVE ELETROTEHNIKE ZA ZAVARIVAČE

• Zavarivanje je multidisciplinarna tehnologija koja počiva na saznanjima iz oblasti: metalurgije, elektrotehnike, mašinstva i drugih bliskih naučnih grana. Da bi se u potpunosti spoznao proces zavarivanja nije dovoljno samo uvježbati pokrete i radnje potrebne pri zavarivanju, već je vrlo važno i znati iz kojih razloga je nastalo neko pravilo. Zbog čega se jedan materijal dobro, a drugi loše zavaruje, zbog čega se štiti zavarivačka kupka od uticaja atmosfere, zašto je u nekim slučajevima neophodno koristiti tehniku rada koja je teža od nekih drugih mogućih itd.

• Jedna od naučnih grana bez koje je nezamislivo izučavati zavarivanje je svakako eletrotehnika. Poznavanje osnovnih zakona elektrotehnike potrebno je svakom obrazovanom čovjeku, a pogotovo zavarivačima.

Električna energija

• Električna energija je energija koja se dobija iz drugih vidova energije: - snage vodenog toka (hidrocentrale) - raznih goriva (termoelektrane) - nuklearnog proce sa (nuklearne elektrane) - alternativnih izvora: vjetra, morskih talasa, sunca itd. Po definiciji pod električnom strujom podrazumijevamo usmjereno kretanje slobod nih elektrona nekog provodnog medija (provodnika), Da bi shvatili ovu definiciju potrebno je znati šta su to slobodni elektroni.

Elektromotorna sila

• Materijali koji nemaju slobodnih elektrona ne mogu provoditi električnu struju, a to su izolatori: staklo, porcelan, plastične mase i dr.

• Slobodni elektroni se neće usmjereno kretati sami od sebe, već nešto treba da ih pokrene na to kretanje. Taj pokretač je elektromotorna sila koju stvara neki strujni izvor (recimo akumulator).

ISTOSMJERNA STRUJA

• Električna struja će proticati samo ako je strujno kolo zatvoreno tj. ako su međusobno povezana tri osnovna elementa strujnog kola: - izvor struje - vodiči (provodnici) - potrošač.

Električni napon

• Priključimo li na akumulator sijalicu javit će se težnja ka uravnoteženju (tečenju) između + (plus) i - (minus) pola akumulatora, jer na - polu postoji višak, a na + polu manjak elektrona. Zbog toga između tih polova vlada napetost koja se u elektrotehnici naziva električni napon.

VODENI NAPON

Analogija protoka vode i struje

• Ako uspostavimo približnu analogiju između vode i struje prema si. 1.4. "napon vode" (struje) između posuda A-B i C-D bit će jednaki ako im je vrijednosti jed naka, a sa povećanjem te vrijednosti i napon će rasti, bez obzira na različite širine spojnih cijevi.

• Međutim, protok vode (struje) između posuda C i D će biti veći, iako im je napon jednak, jer veći presjek spojne cijevi omogućava veći protok vode, a u elektrotehnici se taj protok naziva jačina struje.

Istosmjerna struja

• Ako se elektroni u strujnom kolu uvijek kreću samo u jednom smjeru, tada kažemo daje to jednosmjerna ili istosmjerna struja što je recimo slučaj kod akumulatora.

Električni otpor

• Svi materijali, manje ili više se opiru prolasku električne struje, bakar malo, a porcelan potpuno.

• To svojstvo vodiča da se opire proticanju električne struje nazi va se električni otpor. Veličina električnog otpora (R) zavisi od najmanje tri faktora: - dužine vodiča (l) - veličine poprečnog presjeka S, - specifičnog električnog otpora materijala ρ (ro)od kojeg je izrađen vodič.

• Zavisnost ovih faktora se može iskazati formulom: R = ρ · l / S

• Zagrijani vodiči teže provode struju, pa tako recimo bakarni vodič daje duplo veći otpor protoku struje ako je zagrijan na 120 °C.

Provodljivost struje

• I= U/ R je formula koja predstavlja Omov zakon koji kaže da je jačina struje veća što je veći napon i ukoliko je manji električni otpor.

• napon struje - U (mjerna jedinica amper -A),• jačina struje - I (mjerna jedinica volt -V),• električni otpor - R -(mjerna jedinica om -Ω).

Pad napona s udaljenošću

• Napon na električnom izvoru i napon koji dolazi do udaljenog potrošača sa tog izvora nisu jednaki, jer se u dugim vodičima koji spajaju izvor i potrošač "potroši" dio napona zbog električnog otpora vodiča. Napon koji se "potroši" naziva se pad napona.

Serijsko priključivanje ampermetra i paralelno voltmetra u strujni krug

Serijsko i paralelno spajanje

• Izvori istosmjerne struje međusobno se mogu spajati serijski i paralelno. Serijskim spajanjem izvora (puna linija si. 1.6.) dobija se veći napon, dok se paralelnim spajanjem dobivaju veće jačine struje pod uvjetom da izvori imaju jed nake napone

Skica serijskog i paralelnog spajanja

• Serijsko i paralelno spajanjeElektrična snaga mjeri se u vatima-W pomoću instrumenta vatmetra, a za istosmjernu struju računa se po formuli:

P= U ∙ I (W).

• Prema Omovom zakonu U = I x R, pa se tako može pisati:

P = U ∙ I = I ∙ R ∙ I = I2 ∙ R (W)

Džulov zakon

• Džulov zakon glasi: Količina toplote stvorena električnim otporom direktno je proporcionalna veličini otpora, kvadratu struje i vremenu trajanja procesa, što se može izraziti formulom:

Q = I2 ∙ R ∙ t (Ws).

Kratak spoj

• Direktan spoj polova izvora električne energije naziva se kratak spoj, i tada proteku najveće jačine struje koje se uopće mogu javiti u tom strujnom kolu.

• Posljedice nekontrolisanog kratkog spoja su često vrlo teške, pa da bi se izbjegle u električna kola se postavljaju osigurači kojih ima više vrsta.

• Topivi osigurač pred stavlja namjerno oslabljen dio vodiča koji se u slučaju kratkog spoja istopi i tako prekine strujno kolo te spriječi daljnje štete.

NAIZMJENIČNA STRUJA - ELEKTRIČNI LUK

• Pored istosmjerne struje, koja se u elektrotehnici obilježava oznakom = ili DC, čija je jačina struje nepromjenljiva (sl.U.a), postoji i naizmjenična struja.

• Kod naizmjenične struje jačina se u svakom trenutku mijenja po strogo određenom zakonu tj. po krivoj sinusoidi,

Frekvencija

• U većini zemalja koristi se naizmjenična struja frekvencije 50 Hz (herca), što znači da struja u jednoj sekundi napravi 50 perioda.

• Snaga naizmjenične struje, o kojoj ovisi potrošnja električne energije, naziva se radna ili aktivna snaga i izražava se formulom: P= Ux I x cosφ (W).

Naizmjenična struja

• Naizmjenična struja o kojoj je do sada bilo riječi naziva se jednofazna ili monofazna i u širokoj potrošnji je napona 220V.

• Osim ove postoje Troffazne naizmjenične struje od kojih se danas najčešće koristi trofazna naizmjenična struja napona 380 V.

Trofazna struja

• Trofazna struja nije nikakva nova vrsta struje, već je to sistem naizmjeničnih struja sastavljen od tri jednofazne naizmjenične struje sa faznim pomacima od po 120°. Snaga trofazne naizmjenične struje se računa po formuli:

P = 1,73 x U x I x cosφ (W)

Džulov efekat stvaranja toplote

• Razni postupci zavarivanja koriste različite načine prijetvorbe električne energije u toplotu potrebnu za zavarivanje.

• Tako se pri elektrootpornom zavarivanju koristi Džulov efekat stvaranja toplote dok pri zavarivanju mlazom elektrona, plazmom, laserom, postoje posebni procesi dobivanja velikih količina visoko koncen trisane toplote.

Električni luk

• Najčešće korišten način pretvorbe električne energije u toplotu namijenjenu za zavarivanje je električni-luk.

• Pojava električnog luka ne koristi se samo u zavarivanju, već i za mnoge druge namjene:

• pretapanje metala u pećima, f• funkcionisanje svijetiljki, • kod živinih ispravljača,

Karakteristike električnog luka pored napona i jačine struje zavise i od: sredine u kojoj se on uspostavlja (zrak, posebni plinovi), vrste struje, tipa elektroda između kojih se stvara luk itd.

Toplota elekt. luka

• Kao što je poznato, zrak je izolator, ali pod posebnim uvjetima on može provoditi struju tj. kada je određeni zračni prostor jonizovan.

• U momentu dodira dvije elektrode pod naponom, na mjestu dodira se javlja veliki otpor prolasku struje te se zbog toga počinje razvijati toplota (Džulov zakon).

Primarna jonizacija

• Pod djejstvom električnog polja užareni vrh katode (-) počinje da emituje elektrone velikom brzinom prema anodi (+).

• Pošto su elektrode već razdvojene to emitovanje se vrši preko uskog stupa zraka tako da elektroni udaraju u molekule zraka i razbijaju ih na atome odnosno na jone(+) i elektrone(-). Ovaj proces se naziva primarna jonizacija zračnog stupa.

Sekundarna jonizacija

• Novooslobođeni elektroni nadalje i sami učestvuju u razbijanju molekula zraka što se naziva sekundarna jonizacija.

• Tako jonizovan zračni stup između elektroda postaje električni provodnik.

• Električna provodljivost zraka ne nastaje na širem području oko elektroda, već samo u području između elektroda gdje vladaju visoke temperature i električno polje.

Velike temperature na katodi

• Kako negativni elektroni velikom brzinom idu prema pozitivnoj anodi, tako isto i pozitivni joni idu prema negativnoj katodi.

• Znači, i anoda i katoda su izložene bombardovanju čestica velike kinetičke energije što izaziva vrlo veliku temperaturu na njima.

• Brzina elektrona je veća od brzine jona pa se zbog "jačih udara" na anodi(+) razvija veća temperatura (4200 °C) dok temperatura na katodi doseže temperaturu od 3600 °C.

Temperatura od 6000 do 8000 °C

• Da bi se postigao proces jonizacije potrebno je utrošiti određenu količinu električne energije, koja se u procesu jonizacije transformiše u: svjetlosnu, elektromagnetnu te najvećim dijelom u toplotnu energiju.

• Ta toplotna energija se, pored ostalog, manifestuje tako što u stupu električnog luka proizvodi temperature od 6000 do 8000 °C.

Zašto se ne može zavarivati golim elektrodama

• Kod električnog luka naizmjenične struje dolazi do čestog mijenjanja polova (100 x u sekundi) i to otežava proces jonizacije tj. kaže se daje luk nestabilan. To je razlog što se recimo ne može zavarivati golim elektrodama naizmjeničnom strujom.

• Zbog toga se jonizirajući prostor luka mora ispunjavati takvim elementima koji će pospiješiti jonizaciju, a to su:

• kalij, • kalcij,• magnezit, • rutil, kaolin • Ti elementi se stavljaju u oblogu elektrode i na visokoj

temperaturi oni lahko oslobađaju jone koji pospješuju proces jonizacije zračnog stupa na mjestu električnog luka.

Električni luk se po dužini može podijeliti u tri područja koja se razlikuju po dužini i

procesima koji se u njima odvijaju

ELEKTRIČNE MAŠINE

• Električne mašine su elektrotehnički uređaji koji služe za pretvaranje:– mehaničke energije u električnu i nazivaju se

generatori,– električne energije u mehaničku i nazivaju se

elektromotori,– električne energije jedne vrste u

električnu energiju druge vrste i nazivaju se pretvarači.

Generatori

• su proizvođači električne struje i dijele se na generatore istosmjerne i generatore naizmjenične struje.

• Mada je istosmjerna struja "jednostavnija" ipak su generatori istosmjerne struje složeniji od generatora naizmjenične struje.

• Zajednička karakteristika svih generatora je da imaju dva osnovna dijela: stator i rotor.

Električni motori

• za razliku od generatora pretvaraju električnu energiju u mehaničku (rotacionu) energiju.

• Konstruktivno su veoma slični generatorima, a za njihov rad se mora dovoditi električna energija. Naizmjenični motori se mogu podijeliti na sihrone i asihrone.

Sihroni motori

• Kod njih rotor se okreće potpuno saglasno teoretskoj brzini:

n = 60 f / 2 p,

gdje je f- frekvencija struje (Hz), a p - broj pari polova.

Asihroni motori

• Asihroni motori daju brzinu nešto manju od teoretske pa se ne koriste u slučajevima gdje se zahtijevaju precizne brzine obrtanja (alatne mašine) ali zbog svoje jednostavnosti i relativno niske cijene našli su široko područje primjene.

• Tako generatori istosmjerne struje tzv. motor-generatori za svoje pokretanje koriste asihrone motore.

Pretvarači

su električne mašine koji električnu energiju jedne vrste pretvaraju u električnu energiju druge vrste, i dijele se na:

• AC/DC - pretvarače naizmjenične struje u istosmjernu struju koje nazivaju ispravljači,

• DC/AC - pretvarači istosmjerne struje u naizmjeničnu

• DC/DC - pretvarači transformišu istosmjernu struju jednog napona u istosmjernu struju drugog napona.

• Za naše područje interesovanja interesantne su prve dvije grupe pretvarača

Transformatori

su električne mašine koje transformišu naizmjeničnu struju jednog napona u naizmjeničnu struju drugog napona ali iste frekvencije.

• Klasični tip transformatora ima tri osnovna dijela i to: jezgro, primarni namotaj i sekundarni namotaj.

• Jezgro transformatora je sastavljeno od velikog broja tankih limova između kojih se nalazi izolacioni papir ili lak.

• Namotaj koji je priključen na izvor električne energije naziva se primarni namotaj (primar),

• a namotaj sa kojeg se uzima transformisana struja naziva se sekundarni namotaj (sekundar)..

• Ako na primaru postavimo recimo E1=90 namotaja, a na sekundaru E2=10 namotaja, nakon priključenja napona gradske mreže od V = 220 V na primar, tada će se na sekundarnom namotaju dobiti transformisani napon od U2=24,5V.

U1/U2 = E1 /E2

U2 = U1∙E2/ E1= 220 ∙ 10/90 = 24,5 V

U1/U2 = I2/I1

U1=380 V i I1=15 A

I2 = U1 x I1 / U2 =380 x 15/25=228 A

ISPRAVLJAČI

su električni uređaji koji naizmjeničnu struju transformišu u istosmjernu (AC/DC). Osnovni dijelovi ispravljača su:

a) transformator,

b) ispravljački dio,

c) sistem za regulaciju, upravljanje, hlađenje i dr.

Osnovni načini ispravljanja električne struje

Najvažniji kriterij uspješnosti transformacije

je oblik izlazne ispravljene struje tj. potrebno je da je ona što ravnija ("glatko ispeglana").

• poluvalno ispravljanje,

• punovalno ispravljanje (Grecov spoj),

• punovalno ispravljanje sa filtriranjem,

• punovalno ispravljanje trofazne struje.

OPASNOSTI I ZAŠTITA OD ELEKTRIČNE STRUJE

• Prolazak električne struje kroz ljudski organizam naziva se električni ili strujni udar koji može izazvati:

• vanjske opekotine,

• unutrašnje krvarenje i opekotine,

• oštećenja mišića,

• disajnog sistema,

• te moždanih centara.

Međutim, sve struje nisu jednako opasne za čovjeka tako da će veličina posljedica od strujnog udara zavisiti od:

• vrste i jačine struje,

• vremena trajanja djejstva,

• puta prolaska struje kroz tijelo,

• veličine dodirne površine

• i jačine pritiska tijela na vodič.

• Opasnost od električnog udara je veća kod visokog napona mada sam po sebi napon nije opasan.

Opasna je jačina struje koja pod djejstvom napona teče kroz tijelo, tako da jačina struje od 50 mA, koja nekoliko sekundi prolazi kroz tijelo, može biti opasna po život.

• Iz Omovog zakona I=U/R može se izračunati kolika jačina struje prolazi kroz tijelo, ako se zna da u nepovoljnijim uvjetima tijelo daje otpor prolasku struje od R ≈ 2000 oma.

• Tako je pri naponu gradske mreže: I=220/2000 = 0,1 A = 100mA>50 mA.

• U većini zemalja napon od 50 - 70 V određen je za donju granicu "opasnog napona" i naziva se dodirni napon

• i tada je: I = 70/2000 = 0,035 A = 35 mA < 50 mA.

• Naizmjenična struja je opasnija od istosmjerne jer se čovjek teže oslobađa strujnog kruga naizmjenične struje.

• Strujni udar će biti jači ako je vlažnost tijela veća, a naročito je opasno ako je tijelo čovjeka vlažno od znoja.

• Različiti ljudi su različito osjetljivi na strujni udar, što zavisi od njihove tjelesne konstitucije.

• Glavno načelo pri spasavanju unesrećenog od strujnog udara je brzina akcije.

Da bi se izbjegli strujni udari primjenjuju se razne preventivne mjere a najčešće:

• da čovjek kontaktira samo sa uređajima malih napona (do 50V);

• presvlačenje izolacijom svih dijelova uređaja pod većim naponom kao i "izoliranje čovjeka" od direktnog dodira uz pomoć gumenih rukavica, cipela i niza druge zaštitne opreme;

Važnost uzemljenja

• Izvođenje zaštitnog uzemljenja svih elektroprovodnih dijelova električnog uređaja koji nisu pod naponom, pa ako dođe do proboja izolacije ili druge havarije osigurači će prekinuti strujni krug.

• Sve zaštitne mjere umanjuju opasnost od strujnog udara ali ge ne isključuju.

Najefikasniji način zaštite čovjeka

• Stalna opreznost pri radu sa električnom strujom je najefikasniji način zaštite čovjeka od strujnog udara.

Zaštita zdravlja zavarivača – zakonska obaveza

• Kako i prema zakonskim obavezama učenici moraju biti detaljno upoznati sa svim opasnostima kojima mogu biti izloženi.

• Predavači su dužni temu " Zaštita zdravlja zavarivača pri radu " obraditi prije početka izvođenja praktične nastave te istu nekoliko puta ponoviti u toku školovanja.

METALI Kao zajednički imenitelj svih metala mogu se uzeti

osobine koje posjeduju svi metali, a to su:• specifičan metalni sjaj nakon poliranja,• sposobnost plastičnog deformisanja (deformacija

bez loma),• dobra toplotna provodljivost (na dodir se osjeća

da su metali hladni jer vrlo brzo preuzimaju toplotu sa ruke),

• kristalna građa (atomi nisu raspoređeni haotično),• provodljivost električne energije u svim uvjetima.

Najopćija podjela metala je na:

• crne metale (željezo i njegove legure),

• obojene metale (svi ostali).

Prema zapreminskoj masi metali i legure se dijele na:

• lahke <3,8 g/cm3 (Al, Mg, Bi),

• teške >3,8 g/cm3 (Fe, Pb, Zn, Cu, Mn, Ni, Cr i dr.).

Osobine metala Uveliko zavise od njegove strukture tj.

unutrašnjeg rasporeda atoma i kristala.

Postoji posebna disciplina koja se bavi proučavanjem unutrašnje strukture metala i naziva se metalografija. Strukturu metala možemo posmatrati sa tri osnovna nivoa:

• a) makrostruktura, • b) mikrostruktura, • c) atomska struktura.

Makrostruktura i mikrostruktura

• Makrostrukturu metala uočavamo golim okom ili lupom (uvećanja do 20x) i na taj način se mogu ustanoviti naprsline, površinske šupljine, tragovi korozije i sl.

• Mikrostruktura metala nam daje mnogo preciznija i korisnija saznanja te posmatranjem uz pomoć mikroskopa uvećanja od 60 do 2000 puta.

Veličina zrna• Veličina zrna se može mijenjati raznim

postupcima prerade (žarenje, kovanje, presovanje, livenje) u cilju dobivanja željenih struktura, a time i željenih osobina materijala. Često je sitnozrnasta struktura poželjnija jer daje bolje mehaničke osobine metalu ili leguri.

Tipovi kristalnih rešetki• Postoji ukupno 14 tipova kristalnih rešetki,

a za metale je karakteristično šest tipova dok se najčešće susreću tri i to:

Modeli i sheme: a) prostorno, b) površinski centrirane kubne rešetke, c) gusto složene heksagonalne rešetke

Alotropska modifikacija

• Najveći broj metala ima samo jedan tip kristalne rešetke, međutim, ima i onih (Fe, Ti, Co) kod kojih u zavisnosti od temperature i pritiska može doći do promjene rešetke i ta pojava se naziva polimorfija, a prelaz iz jedne kristalne rešetke u drugu alotropska modifikacija.

Metalno zrno• Kod čvrstih kristalnih tijela atomi raspoređeni u

kristalnoj rešetki apsulutnone miruju, već osciluju oko svog ravnotežnog položaja.

• Međuatomske sile privlačenja sa jedne strane drže atome jedne rešetke na okupu, a sa druge strane istovremeno vrše privlačenje i susjednih atoma što stvara grupe velikog brojakristalnih rešetki tj. metalno zrno.

Formiranje kristalnih zrna:

• a) klice kristalizacije,

• b) rast kristalnih zrna,

• c) kristalna zrna

ŽELJEZO (ferum - Fe) je još uvijek najčešće korišteni metal u

mašinstvu. Odlikuje se dobrim magnetnim osobinama, malom tvrdoćom i velikom plastičnošću.

. Kriva hlađenja čistog željeza pokazuje nam da ono sa svoje temperature topljenja od 1539 °C pri prelasku u čvrsto stanje tri puta mijenja svoju kristalnu rešetku tj. ima tri alotropske modifikacije.

Kriva hlađenja željeza

Alotropske modifikacije

• Poznavanje alotropskih modifikacija je bitno pri legiranju željeza, jer recimo α-Fe može da primi samo 0,02%C pri legiranju, dok β -Fe može rastvoriti i 2%C.

• Pored toga alotropske modifikacije su osnova za odredivanje termičke obrade željeznih legura kao i niz drugih procesa.

LEGURE METALA

• Od materijala u mašinstvu se traži, uopće gledajući, da budu što lakši i što otporniji na eksploatacione uvjete tj. da imaju veliku čvrstoću, dobru žilavost, zadovoljavajuća svojstva pri obradi, postojanost na visokim i niskim temperaturama, otpornost na koroziju.

• Ovakav niz zahtjeva ne ispunjava niti jedan čisti materijal (metal), tako je nastalo legiranje metala,

• pa za materijal možemo reći da je legura metala ako sadrži najmanje dva hemijska elementa od kojih jedan mora biti metal, a te elemente nazivamo komponente legure.

• Po nekoj slobodnoj procjeni, izuzmajući Al i Cu, više od 90% svih metala se koristi u legiranom obliku, dok se samo mali dio koriste kao čisti metal.

Primjese u legurama

• Često legure, pored osnovnih komponenti, sadrže i neke druge elemente koji se zbog svog malog udjela ne smatraju komponentama legure.

• Takvi elementi se nazivaju primjese, a one su neželjeni elementi u leguri koje nismo mogli izbjeći i najčešće štetno djeluju kao recimo sumpor i fosfor u čeliku.

Tri slučaja grupisanja atoma

Tu glavnu ulogu igra način grupisanja atoma, a najkarakterističnija su tri slučaja:

• mehaničke smjese (svaki elemnt gradi svoju krist. rešetku),

• hemijski spojevi (atomi legir. elementa grade jedinjenja koja kristališu posebnom kr. Rešetkom),

• čvrsti rastvori (atomi grade zajedničku kr. rešetku)

Supstitucijski i intersticijski čvrsti rastvori

U zavisnosti koje mjesto zauzimaju atomi rastvorene komponente, imamo:

• zamjena atoma (supstitucijski čvrsti rastv.)

• Ispunjavanje slobodnog prostora u rešetki (intersticijski čvrsti rastv.)

Fe-Fe3C dijagram

Fe-Fe3C dijagram

• Gvožđa i čelici su legure koje se znatno razlikuju po procesu proizvodnje, mehaničkim, tehnološkim i mnogim drugim osobinama pa će nadalje biti posebno obrađeni.

Sirovo gvožđe• Sirovo gvožđe se dobiva preradom željezne rude

u visokoj peći. • U visoku peć se sipa naizmjenično željezna

ruda, koks (C) i razni drugi dodaci i topitelji. Da bi nastalo sagorijevanje neophodno za tok hemijskog procesa u peć se upuhava vrući zrak tj. velike količine kiseonika.

• Potpomognut kiseonikom koks sagorijeva u ugljenmonoksid (CO) koji u užarenom stanju dolazi do rude željeza, oduzima joj kiseonik i sagorijeva u gas ugljendioksid (C02).

Zavisno od hemijskog sastava, uloška visoke peći, brzine hlađenja i dr. sirovo gvožđe se dijeli na:

• sivo sirovo gvožđe,

• bijelo sirovo gvožđe.

Iz sivog sirovog gvožđa dobija se:

• Sivi liv ima ugljenik izlučen kao grafit u obliku lamela.

• Primjenjuje se za izradu: peći za domaćinstvo, kanalizacionih cijevi, postolja mašina, kočnica automobila, posuda izloženih visokoj temperaturi itd.

• Tvrdi liv nastaje livenjem sivog sirovog gvožđa u metalne kalupe (kokile)

• Koristi se za izradu mlinskih valjaka, šinskih točkova, dijelova drobilica, specijalnih vijaka itd.

Nodularni liv ima ugljenik izlučen u obliku kuglica (nodula).

• Primjenjuje se za izradu: motora, kompresora i hidrorpoeme.

Temper-liv

• bjeli temper-liv (oksidaciona atmosfera),

• crni temper-liv (neutralna atmosfera).

• Od temperliva se izrađuju uglavnom manji dijelovi temperaturno neopterećeni kao što su: okovi u građevinarstvu, ključevi, lanci, sitniji dijelovi mašina

ČELIK• Čelik je legura željeza i ugljenika (max.

2,14%C), te i drugih legirajućih elemenata. On je najvažniji i najviše korišten konstrukcioni materijal u mašinstvu.

• Čelik se dobija rafinacijom (preradom) bijelog sirovog gvožđa ili starog gvožđa i čeličnih otpadaka ili kombinacijom od oboje.

• Cilj procesa za dobivanje čelika je da se hemijski sastav bijelog sirovog gvožđa preradi u hemijski sastav koji odgovara leguri čelik.

Podjela čelika se može izvršiti na više načina:

• prema načinu proizvodnje,

• prema stepenu kvaliteta (čistoće),

• prema hemijskom sastavu,

• prema namjeni.

Prema stepenu kvaliteta odnosno čistoće, čelici se dijele na tri osnovne grupe:

• obične sa 0,05%,

• - kvalitetne sa 0,045% i

• - plemenite sa manje od 0,035% sadržaja P i S.

• Prema hemijskom sastavu čelici se dijele na:• nelegirane ili ugljenične čelike, • legirane čelike.

Podjela čelika prema namjeni:• konstrukcione i• alatne čelike.

OSNOVE METALURGIJE ZAVARIVANJA TOPLJENJEM

• Zavarivanje je postupak spajanja dva ili više elemenata u nerastavljivu vezu pri čemu se teži da kvalitet spojenog mjesta bude približno jednak kvalitetu materijala koji se zavaruju.

• Danas se može reći da se skoro svi materijali mogu zavarivati, samo posebno je pitanje kakav je kvalitet zavarenih spojeva pojedinih teško zavarljivih materijala.

Dva osnovna vida energije

Ovdje je prikazan odnos dva osnovna vida energije koja se koriste pri zavarivanju (pritisak - temperatura), a kriva daje kombinaciju dva faktora gdje izvjesno nastaje zavareni spoj.

• U dijagramsko područje I spadaju postupci zavarivanja koji za stvaranje energije aktivizacije koriste samo pritisak bez toplote.

• U područje II spadaju klasični postupci zavarivanja pritiskom: difuziono, induk- ciono, elektrootporno, zavarivanje trenjem itd.

OSNOVNI POJMOVI U ZAVARIVANJU• Zavarivanje je proces izrade nerazdvojivog spoja

uspostavljanjem međuatomskih veza između dijelova koji se zavaruju, pri kome se pojedinačno ili kombinovano koristi toplotna i mehanička energija, a po potrebi i dodatni materijal.

• Postupci zavarivanja, koji se najčešće koriste u praksi, zasnovani su na lokalnom zagrijevanju materijala iznad temperature topljenja, kada zavareni spoj nastaje očvršćavanjem (npr. elektrolučno zavarivanje), ili na lokalnom zagrijevanju materijala do temperature topljenja, kada zavareni spoj nastaje uz dodatno djelovanje pritiska (npr. elektrootporno zavarivanje).

Zavareni i navaremi osnovni materijal

Različiti oblici žljebova za varenje

• Pod zavarenim spojem se podrazumijeva konstruktivna cjelina, sl. 1, koju čine osnovni 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), sl. 1.a.

• Kod postupaka zavarivanja topljenjem šav nastaje očvršćavanjem istopljenog osnovnog i dodatnog metala ili samo osnovnog metala. Dio osnovnog metala, koji se topi u procesu zavarivanja i ulazi u sastav metala šava, zove se uvar (5), čija je granica obilježena sa (6), sl. 1.a.

Žlijeb za zavarivanje• Prije zavarivanja potrebno je pripremiti ivice osnovnog

metala, čime se dobija žlijeb za zavarivanje, čiji su osnovni pojmovi definisani standardom, sl. 2.

1 - stranica žlijeba 2 - korijen žlijeba 3 - oštri korjen žlijeba 4 - tupi korjen žlijeba 5 - razmak u korjenu žlijeba 6 - zatupljenje korjena žlijeba 7 - otvor žlijeba 8 - širina otvora žlijeba 9 - ugao otvora žlijeba

Najčešće korišćeni žljebovi i izgledi odgovarajućih šavova su dati u tab. 1.

naziv izgled žlijeba izgled šava naziv izgled žlijeba izgled šava

rubni U

I J

V X

HV K

Y duplo U

Vrste šavova

a) jednoprolazni

b) višeprolazni

c) višeslojni

Oblici lica šava

• a) ispupčeni

• b) udubljeni

• c) ravni

a) neprekidni b) isprekidani

a) neprekidni b) isprekidani

Osnovne vrste zavarenih spojeva

• a) sučeoni c) ivični (L)

• b) preklopni d) T spoj

•

Položaji zavarivanja

c) vertikalni

Tehnologija i tehnika zavarivanja

Pod tehnologijom zavarivanja podrazumjeva se skup operacija koje je potrebno izvesti da bi se napravio zavareni spoj:

• izbor osnovnog i dodatnog materijala, • priprema osnovnog materijala, • izbor postupka i parametara zavarivanja.

Pod tehnikom zavarivanja podrazumjevaju se načini izvođenja pojedinih operacija (npr. tehnika zavarivanja unapred ili unazad).

Označavanje i predstavljanje zavarenih spojeva na crtežu

• Označavanja se sastoje od grafičke i brojne oznake. • Grafička oznaka definiše pripremu žlijeba i oblika

šava, oblik spoljne površine, tab.3, vrste spojeva pri zavarivanju pritiskom, tab. 4, dopunske radove na korjenom zavaru (žlijebljenje se označava udvojenim simbolom oblika spoljne površine kod asimetričnih žljebova ili sa dvije vertikalne crtice u sredini simetričnih žljebova) i kontinualnost šava pri zavarivanju topljenjem (neprekidni šavovi se označavaju horizontalnom crticom preko osnovnog simbola).

Oznake najčešće korišćenih žljebova i nazivi odgovarajućih šavova

red. br 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

oznaka

naziv šava

rubni I V HV Y U J X K duplo U

ugaoni navar

Oznake pri zavarivanju pritiskom

redni broj iz tab. 2 3 11 11

modifikovana oznaka

objašnjenje oznaka obrade lica šava, ako se obrada izvodi

ugaoni šav sa ispupčenim licem

ugaoni šav sa udubljenim licem

Oznake pri zavarivanju pritiskom

oznaka

naziv spoja

sučeoni zbijanjem

sučeoni varničenjem

tačkasti bradavičasti šavni

Oblik vara (ZUT)

Elementi zavarenog spoja i navara: 1 - osnovni materijal, 2 - korijenski zavar, 3 - tjemeni ili zavar lica šava, 4 - uvar, 5 - ZUT, 6 - lice šava (navara), 7 - dubina uvara, 8 - širina šava, 9 - nadvišenje lica šava, 10 - debljina navara, 11 - nadvišenje korijena, a - debljina ugaonog šava.

TEMPERATURNE PROMJENE U METALU PRI ZAVARIVANJU

Proces zavarivanja metala protiče pri brzim promjenama temperature od sobne do temperature topljenja pa i isparavanja metala. U tom veoma širokom temperaturnom intervalu odvijaju se različiti fizički i hemijski procesi:

• zagrijavanje i topljenje osnovnog i dodatnog materijala,

• metalurške reakcije u zavarivačkoj kupki,

• kristalizacija rastopljenog metala,

• strukturne i zapreminske promjene u ZUT.

• Svakako najuticajniji faktor od svih je promjena temperature materijala sa vremenom.

• Zavarivanje topljenjem se odvija tako što se uz pomoć nekog izvora toplote u zonu zavarivanja uvodi potrebna količina toplote da bi se stvorila zavarivačka kupka koja nakon kristalizacije daje homogen zavareni spoj.

Stepen lokalizacije uvođenja toplote

• Stepen lokalizacije uvođenja toplote karakteriše pojedine izvore toplote tj. različite postupke zavarivanja.

• Što je stepen lokalizacije manji odnosno što je uži dovedeni toplotni snop to je za proces zavarivanja povoljnije.

• Sa tog aspekta najnepovoljniji izvor je gasni plamen, a najbolji je elektromlaz jer daje najkoncentrisaniji izvor tronski toplote.

Zagrijavanje metala pri zavarivanju ponajviše zavisi od:

• snage toplotnog izvora,

• koncentrisanosti tj. stepena lokalizacije prijenosa toplote,

• gubitaka toplote provođenjem, konvekcijom i zračenjem.

Prostiranje gubitaka toplote pri REL

Sve zavarivačke termičke procese karakterišu tri osnovne veličine:

• brzina zagrijavanja (za električni luk to je 50-400 °C/s),

• maksimalno dostignuta temperatura (ona inicira nastajanje strukturnih transformacija u materijalu),

• brzina hlađenja (od koje uveliko zavisi konačna struktura zavarenog spoja).

Zavarivačka kupka

• Prilikom zavarivanja topljenjem izvor toplote topi ivice osnovnog materijala, pa istopljena masa zajedno sa dodatnim materijalom čini zavarivačku kupku.

• Metal u zavarivačkoj kupki je u tečnom stanju, jer tu vlada temperatura od cca 2000 °C (za čelike), a kupka se prilikom zavarivanja kreće zajedno sa izvorom toplote brzinom zavarivanja.

Slika 1.29. Shema raspodjele temperatura i strujanja u kupki: 1 - električni luk, 2 - gasni plamen

Predio kupke

• U prednjem dijelu kupke (A-B-C) odvija se proces topljenja, a u zadnjem dijelu (A-D-C) nastaje proces kristalizacije kupke sa karakteristično valovitim licem šava.

• Zavarivačka kupka počinje u tački B, a završava se u tački “A" jer je to interval gdje je temperatura veća od temperature topljenja Tt.

Reakcija zavarivačke kupke sa kiseonikom

• Hemijska reakcija kiseonika sa drugim elementima naziva se oksidacija.

• Oksidacija kupke je vrlo nepoželjna pojava jer dovodi do pada mehaničkih osobina šava, pogotovo žilavosti, dok kisik u nerastvorenom stanju u obliku oksida narušava homogenost pa i na taj način pogoršava mehaničke osobine šava.

• Neki metali, ni u tečnom ni u čvrstom stanju praktično ne rastvaraju kiseonik (Al, Mg). Oksidacija takvih metala u procesu zavarivanja dovodi do obrazovanja odvojene faze, čiji se oksidi mogu naći u obliku površinske opne.

Neki metali rastvaraju kisik• Suprotno njima, neki metali kao željezo,

bakar, nikl, titan i dr. imaju sposobnost da rastvaraju kisik, pogotovo kada su u tečnom stanju.

• Poznato je da se sa porastom temperature oksidacija ubrzava pa je na određenoj temperaturi, pri velikim količinama kisika, oksidacija toliko brza da dovodi do sagorijevanja metala (slučaj kod autogenog rezanja).

Oksidacija u zavarivačkoj kupki nastaje

zbog prisustva kiseonika iz sljedećih izvora:

• slobodni kisik iz atmosfere,

• iz nekih elemenata sposobnih da izdvajaju kisik (H20, C02),

• oksidi na ivicama osnovnog i dodatnog materijala (hrđa), oksidi iz troske (Si02, MnO).

• Pri pojedinim procesima zavarivanja usljed djejstva atmosfere ili troske na kupku dolazi do znatnog povećanja sumarne koncentracije kiseonika u šavu u odnosu na osnovni i dodatni materijal.

• To je posebno izraženo pri REL zavarivanju kada se koriste elektrodne žice prekrivene samo stabilizirajućim materijama, pa tada količina kisika u zavara poraste čak do kritičnih 0,25%.

• Poznato je da bazične elektrode daju zavarene spojeve dobrih mehaničkih osobina, a jedan od osnovnih razloga je to što ti šavovi sadrže vrlo malo kiseonika.

Dezoksidacija• Dezoksidacija je proces suprotan oksidaciji.

• Dezoksidacija zavarivačke kupke je oduzmanje kiseonika iz kupke njegovim prevođenjem u jedinjenja sa nekim dragim elementima ali tako da se ta jedinjenja mogu izdvojiti iz zavara.

• Elementi koji imaju veći afinitet prema kisiku od kupke nazivaju se dezoksidatori.

Uvođenjem dezoksidanata u kupku može se regulisati nivo kisika, ali pod uvjetom da novonastali oksidi nisu rastvorljivi u kupki te da su manje specifične mase, tako da isplivaju iz kupke u trosku.

Masa od 0, 1% dezoksidatora

Al Ti Si V Mn Cr

Sadržaj kisika u % u kupki 0,0001 0,003 0,02 0,06 0,15 0,2

Legiranje i rafinacija zavarivačke kupke

• U slučaju zavarivanja nelegiranih-običnih čelika moguće je osnovni materijal zavariti elektrodnom žicom istog takvog hemijskog sastava i dobiti šav sličnog hemijskog sastava zadovoljavajućeg kvaliteta.

• Međutim, u slučaju zavarivanja legiranih čelika takav uprošten pristup je teško ostvariv.

Legiranje kupke željenim elementima

Praktično se može izvesti na jedan od slijedećih načina:

• 1 metod: legiranje kupke elementima koji se već nalaze u osnovnom materijalu i to tako što se stvori duboki prodor, tj. veliki volumen istopljenog osnovnog materijala.

2- metod: legiranja kupke koji daje daleko stabilnije i pouzdanije rezultate od prethodnog načina je legiranje uz pomoć dodatne elektrodne žice. Najčešće se legirajući dodaci nalaze u jezgru punjenih elektrodnih žica, a nekada i u samom matalu dodatne žice;

3- metod: Uvođenje legirajućih elemenata u oblogu elektrode (REL) ili u prašak (EPP) je vrlo rasprostranjen način legiranja zavarivačke kupke. Sa takvom oblogom i niskougljeničnom elektrodnom žicom je moguće dobiti visokolegirani šav.

Rafiniranje• Pored legiranja jedna od najvažnijih metalurških

operacija je i rafiniranje tj. dstranjivanje štetnih primjesa iz kupke. Osnovne štetne primjese su sumpor i fosfor koji su obavezni pratioci svih čelika, a njihov prekomjerni sadržaj izaziva pojavu naprslina prilikom zavarivanja.

• Ako su se već našle veće količine P i S u kupki treba ih vezivati u spojeve koji nisu topivi u kupki, već koji će kristalizirati u troski. Sumpor se u čeliku javlja u vezanom obliku kao željezni sulfid (FeS), a dodatkom mangana prelazi velikim dijelom u trosku kao manganov sulfid (MnS).

KRISTALIZACIJA ZAVARIVAČKE KUPKE I STRUKTURNE PROMJENE U ZUT-u

• U zonu zavarivanja uvodi se toplota koja podiže temperaturu određenim područjima u osnovnom materijalu, stvara zavarivačku kupku, a nakon toga dolazi do hlađenja (kristalizacije) kupke tj. stvaranja zavara te hlađenja

• Usljed različitih rasporeda temperatura u ZUT-u sve tačke nemaju isti termički ciklus te će se javiti određeni pojasevi oko šava koji su doživjeli sličan termički ciklus.

• Te zone (pojasevi) u ZUT-u imaju izmijenjen hemijski sastav, kristalnu građu pa samim tim i fizičke osobine u odnosu na osnovni materijal, a nije beznačajna i pojava unutrašnjih napona.

Rekristalizacija

• Kod plastično deformisanih materijala na hladno dolazi do otvrdnjavanja, povećanja čvrstoće i smanjenja žilavosti. Kristali su deformisani, a rešetka se nalazi u napetom stanju.

• Zagrijavanjem takvog materijala na temperaturu žarenja kristalne rešetke ponovo dolaze u svoje prvobitno stanje i vraćaju materijalu prethodne mehaničke osobine. Ovaj proces naziva se rekristalizacija.

• Pri zavarivanju hladno valjanih limova do rekristalizacije u ZUT-u, tamo gdje je temperatura dostigla temperaturu žarenja, stvaraju se normalana kristalna zrna, a veličina tih zrna se povećava prema toplijoj strani tj. strani šava.

Strukturne promjene u ZUT-u

O strukturnim promjenama u ZUT-u uopćeno za sve čelike je teško govoriti, pa će pojedinačno biti date osnovne karakteristike strukture ZUT-a za:

• niskougljenične čelike,

• visokougljenične i niskolegirane zakaljive čelike,

• visokolegirane čelike.

Pogodinov dijagram strukturnih promjena u ZUT-u niskougljeničnog

Struktura ZUT-a visokolegiranih čelika• Zavarljivost visokolegiranih čelika je veoma

raznolika. Dok se neke vrste jedva mogu zavarivati, dotle se druge bez problema mogu spajati zavarivanjem.

• Tako da se uopćeni opis ZUT-a visokolegiranih čelika ne može dati, već se može promatrati od vrste do vrste.

• Od velikog broja vrsta visokolegiranih čelika u zavarenim konstrukcijama se najčešće koristi grupacija Cr-Ni nehrđajućih austenitnih čelika.

ZAVARLJIVOST ČELIKA• Zavarljivost je pojam koji se ne može jednoznačno

definisati niti izmjeriti u pot punosti nekom metodom, pa je zavarljivost teško iskazati brojčano kao fizičku kon stantu. Zavarljivost je kompleksna tehnološka osobina ovisna od više uticaja od kojih najvažnije možemo podijeliti u tri grupe:– uticaj materijala,– uticaj postupka zavarivanja,– uticaj zavarivane konstrukcije.

• Svakako najuticajniji faktor na zavarljivost jeste vrsta i kvalitet materijala.

POSTUPCI ZAVARIVANJA• Danas je razvijeno i nalazi se u primjeni više od

pedeset različitih postupaka i varijanti postupaka zavarivanja.

• Da bi za određeni, zadati tip spoja izabrali postupak zavarivanja sa kojim je najlakše, najjeftinije ili najkvalitetnije izvesti željeni spoj, neophodno je poznavati postojeće postupke zavarivanja, njihove mogućnosti, mahane i prednosti.

Ovdje će biti prezentirane četiri najčešće korištene vrste podijela i to:

- Najstarija i najprostija podjela koja ne obuhvata sve postupke je podjela na:

- gasni,

- elektrolučni i

- elektrootporni postupak zavarivanja

Podijela postupaka zavarivanja prema

Međunarodnom standardu ISO 4063- 1978/1

• 1. ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE

• Zavarivanje bez zaštitnog plina,

• REL zavarivanje obloženim elektrodama,

• Gravitaciono zavarivanje elektrodama,

• Zavarivanje golom žicom,

• Zavarivanje praškom punjenim elektrodama,

• Zavarivanje obloženim žicama,

• Elektrolučno zavarivanje pod praškom (EPP),

• EPP žicom,

• EPP trakom,

• Zavarivanje topivom elektrodom pod zaštitnim plinom,• Pod zaštitom inertnog gasa (MIG)• Pod zaštitom aktivnog gasa (MAG),• Praškom punjenim žicama pod zaštitom inertnog

plina,• Zavarivanje netopivom elektrodom pod zaštitom plina,• 1.4.1. Wolframovom elektrodom pod zaštitom inertnog

gasa (TIG),• 1.4.9. Zavarivanje pod zaštitom atomiziranog vodika,• Zavarivanje mlazom plazme,

Ostali elektrolučni postupci

2 Tačkasto,

2.2. Šavno,

2.3. Bradavičasto,

2.4. Iskrenjem,

2.5. Sučeono pritiskom.

Ostali elektrootpomi postupci:• plinsko zavarivanje ili zavarivanje kiseonikom i

gorivim plinom, • Zavarivanje zrakom i gorivim plinom.• Zavarivanje u krutom stanju – pritiskom,• Zavarivanje ultrazvukom, • Zavarivanje trenjem, • Kovačko zavarivanje,• Zavarivanje vrlo velikom mehaničkom energijom:

4.4.1. Zavarivanje eksplozijom, 4.5. Difuziono zavarivanje, 4.7. Plinsko zavarivanje pritiskom, 4.8. Zavarivanje na hladno. 7. ostali postupci zavarivanja

Ostali postupci zavarivanja:

1.Termitno zavarivanje,

2.Zavarivanje pod troskom,

3.Elektroplinsko zavarivanje,

4.Indukciono zavarivanje,

5.Zavarivanje svjetlosnim zračenjem,

6.Zavarivanje elektronskim mlazom.

Podjela postupaka na dvije osnovne grupacije

• Postupci zavarivanja topljenjem:

• -Gasno,

• -Elektrolučno,

• -Aluminotermijsko,

• -Pod troskom,

• - Laserom,

• -Elektronskim mlazom.

Postupci zavarivanja pritiskom:

- Elektrootporno,

- Ultrazvukom,

- Kovačko,

- Difuziono,

- Trenjem,

- Indukciono,

- Eksplozijom.

Podijela postupaka prema učestalosti primjene u praksi:

• Konvencionalni,

• Nekonvencionalni ili specijalni postupci zavarivanja.

• Pod konvencionalnim postupcima podrazumijevamo one postupke koji su najčešće u upotrebi i kojim se prema nekim podacima ostvari 90% ukupne mase zavarivanog materijala, a tu spadaju:

1. - Gasno (autogeno) zavarivanje,

2. - Ručno (REL) elektrolučno zavarivanje,

3. - Zavarivanje topivom elektrodom u zaštiti plina (MIG/MAG),

4. - Zavarivanje netopivom elektrodom u zaštiti plina (TIG),

5. - Zavarivanje topivom elektrodom u zaštiti praha (EPP),

6. - Elektrootporno zavarivanje (EO),

7. - Aluminotermisko zavarivanje, zavarivanje pod troskom, i zavarivanje plazmom nemaju tako masovnu upotrebu

Od nabrojanih postupaka danas u svijetu najveću primjenu imaju po redoslijedu:

1.REL,

2.MIG/MAG,

3. gasno,

4.elektrootporno,

5.EPP,

6.JIG postupak zavarivanja.

Taj red je naravno uvjetan i zavisi od mnogo faktora: opće razvijenosti zemlje, posmatrane industrijske grane, postavljenog kriterija (mase zavarene konstrukcije, dužine šava i si.), a inače ne postoje egzaktni svjetski podaci o tome.

• Realno je očekivati da neki od specijalnih postupaka, a to su zavarivanje:

- ultrazvukom,

- laserom,

- trenjem,

- elektronskim mlazom,

- difuzijom,

- eksplozijom,

• vrlo brzo pređu u grupaciju konvencionalnih, a u međuvremenu se pojave novi specijalni postupci zavarivanja.

• Nadalje će postupci zavarivanja biti obrađivani prema ovoj posljednjoj podjeli, a svakom postupku će biti posvećeno onoliko pažnje kolika je danas njegova primjena u našoj industriji.

KONVENCIONALNI POSTUPCI ZAVARIVANJA

- GASNO ZAVARIVANJE -• Gasno ili autogeno zavarivanje je jedan od najstarijih

postupaka zavarivanja, a nazivaju ga još plameno ili plinsko zavarivanje.

• I pored razvoja mnogih novih postupaka zavarivanja koji imaju značajne prednosti nad gasnim, ipak i do danas ovaj postupak se održao u širokoj upotrebi zbog relativno malog ulaganja u opremu, te mogućnosti terenskog rada. Izvor toplotne energije potrebne za zavarivanje kod ovog postupka je gasni plamen tj. hemijska energija vezana u gorivom gasu.

• Zavarivački gasni plamen nastaje kao rezultat sagorijevanja nekog gorivog gasa u kiseoniku Sagorijevanje može da bude potpuno i nepotpuno, što zavisi od odnosa količine kiseonika i gorivog gasa tokom sagorijevanja.

• Kod potpunog sagorijevanja veliki je stepen iskorištenja dok kod nepotpunog sagorijevanja nastaju gubici izazvani protokom dijela gasa koji nije ušao u reakciju sagorijevanja.

• Da bi sagorijevanje gorivog gasa bilo što potpunije potrebna je veća količina kiseonika jer nijedovoljna ona iz okolnog zraka pa je to razlog što je pored gorivog gasa neophodno dovoditi i čisti kiseonik.

• Toplotna energija nastala iz gasnog plamena našla je pored zavarivanja široku primjenu i kod drugih tehnologija srodnih zavarivanju, a to su:

- predgrijavanje i termička obrada,

- rezanje i žlijebljenje, .

- metalizacija,

- gasno lehemljenje itd.

Oblikovanje plamena

• Oblikovanje plamena na gasnom plameniku vrši se uz pomoć ventila za regulaciju protoka posebno gorivog gasa, a posebno kisika.

• Na sljedećoj slici dat je izgled gasnog plamena kada je odnos acetilena C2H2 (kao gorivog gasa) i kiseonika 02 u

optimalnom odnosu od 1,1-1,3.

Gasni plamen ima tri karakteristične zone i to:

I - Žižak ili jedro plamena gdje se vrši razgradnja acetilena na sastavne dijelove, tj. ugljikove i vodikove atome.

II - Jezgro plamena, oreol ili redukujuća zona u kojoj se dešava primarna reakcija sagorijevanja. U ovoj zoni se javlja najveća temperatura pa se ovom zonom plamena i vrši zavarivanje, a pored toga prisutni produkti primarne reakcije (CO i H2) sprečavaju oksidaciju rastopine zavarivanog materijala.

III - Omotač, plašt ili oksidirajuća zona odlikuje se velikom količinom toplotne energije što se najviše koristi pri predgrijavanju ili termičkoj obradi.

Tri vrste plamena

U zavisnosti od odnosa količine acetilena i kiseonika u gasnom plamenu jazlikujemo tri osnovna oblika plamena i to:

- normalni,

- redukujući i

- oksidirajući

a) Normalni ili neutralni plamen

Nastaje pri odnosu: O2 / C2H2 i to od 1 do 1,3 što znači da je ista količina oba gasa ili je kiseonika više za 0-30%.

U ovom odnosu dolazi do potpunog sagorijevanja acetilena u kisiku pa ovaj oblik plamena daje veće temperature od drugih oblika plamena i najviše se koristi.

b) Redukujući plamen

Redukujući plamen ima odnos O2 / C2H2 manji od 1 što znači manje acetilena nego kisika i tada se vidno povećava bjelosvijetleće jezgro plamena, koje nije kao kod normalnog plamena oštro ograničeno konusom jezgre.

• Ovakav plamen se koristi za zavarivanje metala i legura koje imaju izuzetan afinitet prema kisiku (AI, Mg) jer, pošto je u plamenu značajan nedostatak kisika nema bojazni od njegove reakcjje sa metalnim rastopom.

• Međutim, zbog nepotpunog sagorijevanja, ima kao produkt sagorijevanja i čisti ugljik (C), pa se ne može koristiti za zavarivanje čelika jer bi difuzija ugljika u metal prouzrokovala smanjenje plastičnosti i žilavosti vara.

c) Oksidirajući plamen

• Oksidirajući plamen sadrži znatno više kiseonika nego acetilena (02/C2H2>1) što se u plamenu očituje smanjenjem jezgre plamena.

• Ovakav plamen sa viškom kisika može se koristiti i za gasno rezanje metala gdje višak kisika pospješuje sagorijevanje rezanog metala. Oksidirajući plamen je pogodan za zavarivanje mesinga jer umanjuje isparavanje cinka iz rastopa šava.

TEHNIČKI GASOVI ZA GASNO ZAVARIVANJE

• Za stvaranje gasnog plamena za zavarivanje neophodni su gorivi gas i kiseonik. Postoji više vrsta gorivih gasova, a najprikladniji od svih za zavarivanje je acetilen. Rjeđe se koriste propan-butan mješavina, vodik i zemni (prirodni) gas.

• Ovi gasovi u komprimiranom stanju mogu biti veoma opasni i u radu sa njima neophodne su posebne mjere sigurnosti, kao i za čuvanje i skladištenje.

• Rukovanje sa ovim gasovima zahtijeva posebnu obučenost tj. zavarivači moraju poznavati njihove osobine i mnoga zakonski propisana pravila za rad sa njima.

Acetilen• ACETILEN je bezbojni-gas, lakši od zraka i

karakterističnog igirisa na bijeli luk. Po hemijskom sastavu acetilen je jedinjenje ugljika i vodonika sa formulom C2H2.

• Od svih tehničkih plinova acetilen (pomiješan sa kisikom) daje najtopliji plamen maksimalne temperature oko 3150 C. Kalorična moć mu je 52 kJ/m3, nije otrovan ali je eksplozivan u zraku u vrlo širokom opsegu koncentracije od 3%- 98%.

• Acetilen se dobiva hemijskom reakcijom kalcijkarbida i vode:

CaC2+2H20 -> C2H2 + Ca(OH)2 + 129 kJ/mol.

Snabdijevanje acetilenom

se vrši uglavnom na dva načina:

• kupovinom komprimiranog acetilena u bocama,

• samostalnom proizvodnjom acetilena u razvijačima acetilena.

• Mogućnost smještanja acetilena u boce sa pritiskom od 15 bar zasniva se, pored ostalog, na činjenici da se acetilen veoma dobro rastvara u acetonu.

KISEONIK (02) • Ili kako ga često kraće nazivamo kisik je gas bez boje i

mirisa, kojeg u zraku ima 21%.

• Kisik ie najrasprostranjeniji hemijski element u prirodi, sam ne gori ali omogućava i pospješuje sagorijevanje.

• Ulja i masti u čistom kisiku gore veoma burno, sa eksplozivnom snagom, pa se zbog toga navoji ventila na bocama s kisikom ne smiju podmazivati uljem.

• Zabranjeno je pretakanje kisika iz boce u bocu. Nije dozvoljeno sa kisikom vršiti ispuhivanja, čišćenja (to se radi komprimiranim zrakom), kao ni ispuštanje u zatvorenu prostoriju, jer tada u tom prostoru sve materije postaju vrlo zapaljive.

• Nije preporučljivo udisanje čistog kisika duže vrijeme, jer može oštetiti disajne organe.

VODONIK (H2) • ili vodik je gas bez boje i mirisa. Zapaljiv je i

eksplozivan ali nije otrovan. Visoke koncentracije vodika u zraku mogu izazvati eksploziju, a temperatura paljenja mu je 565 °C.

• Lakši je 14 puta od zraka i gori blijedoplavim plamenom koji je skoro nevidljiv.

• Tečni vodik ima veoma nisku temperaturu, pa u kontaktu sa kožom može izazvati ozljede slične opekotinama.

• Pakuje se u čelične boce označene crvenom bojom pod pritiskom od 15 bara. Pošto je zapreminska težina vodika vrlo mala u punoj boci od 40 l je samo 0,5 kg gasa vodika pa je uopće govoreći, njegov transport skup.

• Za upotrebu u velikim količinama ekonomičnije ga je transportovati u tečnom stanju mada to zahtijeva specijalne izolacije.

• Koristi se, pored ostalog, za rezanje i zavarivanje plazmom, za gasno zavarivanje nikla i olova, te za specijalne postupke zavarivanja i lehemljenja.

PROPAN-BUTAN• gas je mješavina tečnih naftnih gasova propana i

butana. To je zapaljiva bezbojna smješa, hemijski inertna i neotrovna u manjim količinama.

• Dobija se iz prirodnog gasa ili iz .nafte prilikom prerade u rafinerijama. Temperatura sagorijevanja u kisiku mu je niža nego kod acetilena, a na zraku sagorijeva čađavim plamenom.

• Ne koristi se za zavarivanje već za predgrijavanje, a nekad i rezanje. Transportuje se u čeličnim bocama u tečnom stanju, a uvjeti njegovog skladištenja su veoma strogi.

Skladištenje plina• Inače o skladištenju plina tj. plinskih boca

treba posebno voditi računa, a to je regulisano i zakonskim propisima. Skladište se pravi odvojeno od osnovne zgrade sa čvrstim zidovima i lahkom krovnom konstrukcijom.

• Boce sa zapaljivim plinom moraju biti odvojene od boca sa kisikom. Prazne boce zapaljivih i otrovnih plinova skladište se isto kao i pune.

UREĐAJI I OPREMA ZA GASNO ZAVARIVANJE

• Za razliku od drugih postupaka zavarivanja, uređaji za gasno zavarivanje su relativno jednostavni i jeftini što je u svakom slučaju prednost ovog postupka, ali opasnost od eksplozije ovom postupku daje sasvim drugu dimenziju.

• Naime, iako je oprema relativno jednostavna potrebno je vrlo detaljno upoznati sve njene elemente, dobro uvježbati sve radnje sa njom, pa sve to skupa, ovaj postupak zavarivanja i ne čini tako jednostavnim. Dapače, vrijeme potrebno za uvježbavanje zavarivača ovim postupkom je veće nego za niz drugih postupaka zavarivanja.

• Radno mjesto zavarivača gasnim postupkom može biti pokretno i nepokretno.

• Kako ovaj postupak zavarivanja nije vezan za izvor električne struje on se često koristi za radove na terenu, tako što se plinske boce i ostala oprema postavljaju na posebna kolica.

DRUGI KONTROLNI RAD

1. Objasni kako dolazi do oksidacije u zavarivačkoj kupki. Je li to štetno po var i kako se ista otklanja.

2. Navedi prednosti i mane gasnog zavarivanja

3. Šta znaš o acetilenu kao zavarivačkom elementu?

4.Objasni zavarivačku kupku na slici. Koji postupak zavarivanja sa slike je poželjniji i zašto?

5. O kojem zavarivanju na slici je riječ. Objasni šta se dešava u tri naznačene zone.

Aparatura za zavarivanje

Boca za kiseonik1) tijelo boce,

2) grlo,

3) zаštitnа kаpа,

4) glаvni ventil,

5) čelični prsten,

6) papučа boce,

7) točаk glаvnog ventilа,

8) priključаk zа glаvni redukcioni ventil

Ventil boce za kisik l - navrtka,

2 - opruga,

3 - fiber pločica,

4 - točak ventila,

5 - navrtka za blokiranje,

6 - pločica,

7 - tijelo ventila,

8 - priključak

9 - nosač zatvarača,

10 - zatvarač,

11 - kućište

Set za zavarivanje

Boce za tehničke gasove

• Boce za tehničke gasove spadaju u posude pod pritiskom i podliježu odgovarajućem standardu. Boce za kiseonik su zapremine 40 l, u koje je moguće uskladištiti 6 Nm3 (6 normalnih metara kubnih) na pritisku od 150 bara i temperaturi 20°C.

• Ako se pretpostavi da se kiseonik u ovim uslovima ponaša kao idealni gas, moguće je na osnovu pritiska u boci izračunati količinu preostalog gasa u boci (npr. ako je pritisak u boci 120 bara, količina preostalog kiseonika je 120x40=4800 l).

• Kiseonička boca je obojena plavo ili ima plavu traka na 2/3 visine.

• Boca za acetilen je obojena bijelo, ili ima bijelu traku na 2/3 visine. Acetilen u boci se rastvara u acetonu, jer je sam acetilen kao nezasićeni ugljovodonik vrlo eksplozivan na po višenom pritisku.

• Osim toga, boca se prethodno puni poroznom masom (najčešće drveni ćumur ili mešavina uglja i infuzorijske zemlje) u koju se uliva aceton, a zatim rastvara acetilen. Tako dobijena smeša može da se podvrgne pritisku od 15 bara

Ko smije rukovati bocama?

• Bocama za acetilen i kiseonik smije da rukuje samo stručno osposobljeno lice, tj. lice koje posjeduje uvjerenje za rukovanje bocama.

• Greške pri rukovanju bocama sa tehničkim gasovima pod pritiskom su najčešće uzrok nesreće sa veoma teškim posljedicama. Stoga treba poštovati sledeće preporuke:

RUKOVANJE BOCAMA S GASOM

• Redovno treba kontrolisati da li iz boce ističe gas premazivanjem sapunicom, a ne vatrom.

• Ako ventil boce popušta i posle pritezanja, takvu bocu treba odstraniti iz upotrebe i skloniti je od vatre, elektromotora i drugih izvora toplote i varničenja.

• Svaku popravku ventila, otklanjanje bilo kog kvara i remont prepustiti ovlašćenim licima. Prilikom rada sa bocama, one moraju da budu u vertikalnom položaju ili pod nagibom od 45°, čime se sprečava isticanje acetona.

• Zaostali pritisak u boci u zavisnosti od okolne temperature treba da bude 0,5 bara (t<0°C), 1 bar (0<t<5°C), 2 bara (15<t<25°C) ili 3 bara (25<t<35°C), da ne bi gubici acetona iz boce prekomjerno porasli

• Na navedenim pritiscima boca se smatra prazna.

• Ventil na boci acetilena smije da se otvara samo pomoću specijalnog ključa.

• Ako su boce bile na temperaturi ispod 10°C, moraju da se unesu dva sata prije upotrebe u prostoriju gde je normalna temperatura.

• Boce ne smiju da se pregriju, jer se pritisak značajno povećava.

• Ventile kod boca treba otvarati polako da bi se izbjegli udarci gasova pod pritiskom u priključne uređaje.

• Treba obratiti naročitu pažnju da se bocom za kiseonik ne rukuje masnim rukama, rukavicama ili alatom (u prisustvu kiseonika mast se zapaljuje).

REDUKCIONI VENTIL NA BOCI ACETILENA

Kako je radni pritisak znatno niži od pritiska u boci, boce je neophodno snabdjeti redukcionim ventilima za kiseonik i za acetilen. Oba redukciona ventila imaju po dva manometra, jedan za pritisak u boci, drugi za radni pritisak.

Princip rada redukcionih ventila je isti, a jedina konstruktivna razlika je u načinu vezivanja za bocu - kod kiseonika vezivanje je preko navrtke, a kod acetilena preko uzengije - što isključuje mogućnost pogrešnog vezivanja.

Osim toga, razlika je i u opsegu mjerenja - kod kiseonika manometri su do 300 bara (pritisak u boci), odnosno 16 bara (radni pritisak), a kod acetilena do 40 bara, odnosno 2,5 bara radni pritisak.

Redukcionim ventil za kiseonik• Kako dodir kiseonika sa mašću, uljem ili nekom

sličnom materijom može da izazove eksplozivno paljenje, zabranjeno je rukovanje redukcionim ventilom za kiseonik masnim ili prljavim rukavicama.

• Osim toga za ovaj ventil je karakteristična pojava zaleđivanja usljed razlike pritisaka na ulasku i izlasku i odgovarajućeg pada temperature. Da bi se ovo spriječilo treba koristiti što čistiji kiseonik, ugraditi grijač prije ventila ili koristiti ventil sa dvostepenom redukcijom pritiska.

Oprema i materijal

REDUKCIONI VENTILI

a) za kiseonik b) za acetilen

Jednostepeni regulacioni ventil sa oprugom

Glаvni redukcioni ventil — jednokomorni 1) tijelo, 2) komorа

visokog pritiskа, 3) sito, 4) mаnometаr vieokog pritiokа, 5) tijelo, 6) komorа niskog pritiskа, 7) ebonitni zаtvаrаč, 8) oprugа, 9) ventil sigurnosti, 10) opru-gа, 11) mаnometаr niskog pritiskа, 12) poklopаc, 13) membrаnа, 14) regulаcioni zаvrtаnj, 15) oprugа, 16) štаpini, 17) nаstаvаk, 18) ventil zа vezu, 19) odvod gаsа, 20) točkić

Dvostepeni regulacioni ventil sa oprugom1) Manometar

visokog pritiskа,

2) dovod gаsа,

3) i 4) ventili,

5) odvod gаsа,

6) mаnometаr niskog pritiskа,

7) i 8) opruge,

9) i 10) membrаne,

11) i 12) metаlle plo. čice,

13) i 14) regulаcioni zаvrtnji,

15 ventil zа vezu

Kako funkcioniše regulacioni ventil?• U gornjoj komori vlada

visoki pririsak, onakav kakav je i u plinskoj boci, i na njoj je priključak (1) sa plinske boce, dok se sa priključka (2) iz druge komore plin vodi na gorionik.

• Na gumenu membranu (3) u ventilu djeluju dvije sile. Sa unutrašnje strane komore malog pritiska djeluje sila pritiska plina (F), a sa vanjske strane na membranu djeluje sila opruge (F’).

• Kada pritisak plina na membranu postane veći od pritiska opruge (F > F') ventil (4) će se zatvoriti – slika.2.

Suhi osigurač

od povratnog plamena

Suhi osigurač od povratnog plamena• Suhi osigurač od povratnog plamena se koristi kod

upotrebe plina iz plinskih boca i postavlja se neposredno na izlazu iz reducir-ventila. Jedan od tipova suhih osigurača dat je na sl.2.10., i on sadrži trostruki sistem zaštite od povratnog plamena.

1.Povratni plamen prvo nailazi na protuplamenu branu tj. specijalnu poroznu masu koja gasi plamen, a dopušta protok acetilena.

2.Usljed zagrijavanja od plamena temperaturno regulaciona brana zaustavlja daljnji protok plina.

3. A tu je i treći sigurnosni element - nepovratni ventil koji ne propušta plin u smjeru suprotnom od smjera ulaska acetilena u osigurač.

GORIONIK

Gorionik zа visoki pritisаk

I) opšti izgled gorionikа, II) detаlj žiškа, III) detаlj mješаčа,

1) i 2) tijelo zа dovod gаsovа, 3) slаvinа, 4) mješаč, 5) gorаč, 6) žižаk, 7) kаpаli, 8) mješаč, 9) oklop mješačа, 10) prostor zа gotovu smješu.

Gorionik za niski pritisak

Gorionik zа niski pritisаk - dijelovi -

I — opšti izgled, 1) dovod kiseonikа, 2) dovod аcetilenа, 3) ventil, 4) cijev zа kiseonik, 5) cijev zа аcetilen, 6) mješač, 7) gorаč, 8) žižаk

II — detаlj mješačа:

1) cijev zа аcetilen, 2) cijev mаlog prečnikа, 3) sieаk, 4)cijev zа kiseonik, 5) cijev zа smešu gаsovа

Injektor plamenika

Tri vrste plamenaU zavisnosti od odnosa

količine acetilena i kiseonika u gasnom plamenu jazlikujemo tri osnovna oblika plamena i to:

- Normalni (Acet = kisik),

- Redukujući (više kisika) i

- oksidirajući (puno više kisika)

Pri rukovanju gorionicima treba voditi računa o sljedećem:

• Popravke smije da radi samo stručna osoba;• mlaznica se čisti posebnim iglama koje daje proizvođač;• za povremeno čišćenje injektora upotrebljavaju se

posebne četke;• kod zamjene cijevi krunastu navrtku treba dobro

pritegnuti, jer se kod slabog zaptivanja javlja povratni udar plamena;

• plamen se pali tako da se najprije malo otvori kiseonik, a zatim acetilen; tek kada se smješa upali, plamen se reguluše (gasi se obrnutim redoslijedom);

• kada gorionik "zviždi" to znači da plamen gori kod injektora umesto na mlaznici; dovod gasa treba brzo zatvoriti; ako se gorionik previše zagrijao, treba ga ohladiti;

GARNITURE ZA GASNO ZAVARIVANJE

• Veličina i jačina gorionika se bira na osnovu vrste i debljine osnovnog materijala.

• Jačina gorionika meri se protokom acetilena (l/h).• Položaj gorionika značajno utiče na stepen

iskorišćenja toplote plamena, kao i na zaštitu rastopa.

a. Iskorištenje toplote je najveće kod držanja gorionika upravno u odnosu na mesto zavarivanja, prema slici. Ovakav položaj gorionika daje dublje uvarivanje i uži zavar, što je kod debljih materijala povoljnije, kao i bolju zaštitu rastopa.

b.Odstupanje položaja gorionika od upravnog daje znatno pliće uvarivanje i širi zavar, što je povoljnije kod zavarivanja tankih materijala.

c. Kod gasnog zavarivanja najčešće se koriste nagibi gorionika 60÷80°, sem kod vrlo tankih limova, gde se koriste manji nagibi, 45÷60°.

U tabeli ispod dati su najčešći kvarovi gorionika:Kvar Uzrok kvara Otklanjanje

Plamen neće da se upali

-krunasta navrtka nije stegnuta - ventil začepljen

- navrtku stegnuti - očistiti ventil

Plamen kos ili ustranu - mlaznica djelimično začepljena

- očistiti mlaznicu

Plamen gori dalje od mlaznice

-preveliki pritisak kiseonika - preveliki pritisak acetilena

-regulusati ventile na gorioniku ili redukcionom ventilu

Plamen nestabilan, povremeno povećan

-voda u gumenom crevu- redukcioni ventil zamrznut

- vodu iscijediti - odmrznuti redukcioni ventil

Povratni plamen i pucketanje

-mlaznica se u radu zagrijava - premali pritisak kiseonika - mlaznica je preblizu predmetu- gorionik ne zaptiva

-ohladiti gorionik u vodi - povećati pritisak - odmaknuti mlaznicu 3÷5 mm - pritegnuti cijev na spoju

Plamen "zviždi" i gori unutra (obično posle povratnog udara)

-mlaznica i cijev pregrijani- prljava mlaznica - oštećen otvor na mlaznici

-ohladiti gorionik - očistiti mlaznicu - promjeniti mlaznicu

Upute za siguran rad sa opremom za plinsko (autogeno) rezanje i zavarivanje

Dodatne preporuke:

• Osigurajte plinske boce prije upotrebe na radnom mjestu ili odgovarajućim kolicima.

• Koristite ogovarajuću osobnu zaštitnu opremu: naočale, rukavice, pregaču.

1. Reducir ventilOdržavanje:

A - provjerite ulazni priključak kako biste se uvjerili da ne propuštaB - provjerite manometarC - okrenite ručicu ventila nakon otvaranja plinskog ventila i provjerite da pritisak postepeno raste

Zlatna pravila:- nikad ne podmazujte- preporučuje se zamjena reducir ventila nakon ne više od 5 godina upotrebe, čak i ako i dalje ispravno radi

2. Cijevi

• Održavanje:provjerite čitavu dužinu cijevi tako da ju savijete i na taj način provjerite da li je u dobrom stanju. Provjerite da li ima pukotina, rupa ili ispupčenja.

• Zlatna pravila:- preporučuje se zamjena cijevi nakon tri godine intenzivne upotrebe, u protivnom jednom u pet godina

3. Brze spojnice

• Održavanje:D- provjerite da li su spojevi dobro pričvršćeniE- provjerite nepropustljivost pri upotrebi kod servisnog pritiska, prvo kod osiguranog spoja, a potom kod rastavljenog

• Zlatna pravila:- uvijek zamjenite u slučaju nezgode (drobljenje, oštećenje) ili u slučaju kvara (propuštanje, gubljenje pritiska)

4. Nepovratni ventil

Djelovi od iznimno velike važnosti spriječavaju povratak plamena i mješavine plina u slučaju kvara plamenika. Ugrađuju se na rukohvate i na reducir ventile. Obratiti pažnju na strelice koje pokazuju protok plina

• Zlatna pravila:- uvijek zamjenite u slučaju povrata plamena ili kvara- preporučuje se zamjena nepovratnih ventila nakon ne više od 3 godine upotrebe, čak i ako su u dobrom stanju.

5. Rezači

• Održavanje:F- provjerite priključke za plin i kisikG- provjerite nepropustljivost ventilaH- provjerite da su sapnice (dizne) u dobrom stanju i da ne propuštaju

• Zlatna pravila:- preporučuje se zamjena rezača nakon ne više od tri godine korištenja, čak i ako još uvijek ispravan

Tehnologija gasnog zavarivanja Propisivanje tehnologije gasnog zavarivanja

uključuje:

I. izbor i nagib gorionika,

II.izbor žice za zavarivanje,

III.kao i izbor tehnike i parametara zavarivanja:

a.veličina mlaznice,

b.prečnik žice,

c.brzina zavarivanja,

d.potrošnja acetilena, kiseonika i žice za zavarivanje.

Osnovni izvori opasnosti pri radu su: • Pad čeličnih boca s plinovima pod pritisakom i

oštećenje ventila. • Opekline pojedinih dijelova tijela zbog prskanja

užarenih metalnih čestica te pri dodiru s vrućim ili užarenim metalnim površinama.

• Oštećenje očiju zbog štetnog zračenja na vidljivom području koje se očituje blještanjem.

• Oštećenje očiju zbog štetnog ultraljubičastog i infracrvenog zračenja.

• Oštećenje organizma udisanjem štetnih plinova, para i dimova koji nastaju pri zavarivanju.

• Eksplozija plinske smjese zapaljivih plinova i kisika.

• Požar zapaljivih tvari blizu mjesta zavarivanja.

Mjere predostrožnosti za opremu• Čelične boce za plinove moraju se držati uvijek

pričvršćene obujmicama o zid, ili na posebnim kolicima zaštićene od pada.

• Boce moraju biti udaljene od mjesta zavarivanja najmanje 3 m.

• Boce je najbolje držati izvan radnih prostorija, ali zaštićene od sunčevih zraka, mraza ili kiše.

• Boca s acetilenom mora stajati uspravno, ili pod kutom ne manjim od 45 stupnjeva u odnosu prema vodoravnoj podlozi.

Redoslijed puštanja plinova

• Pri paljenju plamenika, rezača mora se voditi računa o redoslijedu propuštanja plinova. Najprije se otvara ventil za kisik do odgovarajućeg pritiska, a zatim ventil za acetilen.

• Takva se smjesa zapali upaljačem, a zatim se još dotjera prolaz acetilena.

• Plamen se gasi obrnutim redoslijedom.

Zaštitne naočale s tamnim staklima• Kisikom se ne smiju nikada prozračivati

prostorije, ispuhivati odijelo ili se hladiti.

• Radi zaštite očiju od bliještanja te ultraljubičastog i infracrvenog zračenja, koje se pojavljuje pri plinskom zavarivanju, moraju se nositi zaštitne naočale s tamnim staklima takvog zasjenjenja koje odgovara vrsti posla (prema DIN - u između 4. i 7.).

Ventilacijski uređaji• Pri plinskom zavarivanju u zatvorenom prostoru

moraju se koristiti ventilacijski uređaji za odsisavanje plinova i dimova neposredno s mjesta rada, naročito ako se radi na praedmetima od cinka, mjedi ili ostalih obojenih metala, ili na predmetima koji su obojeni minijem i si.

Pri plinskom zavarivanju moraju se koristiti sva propisana osobna zaštitna sredstva

kao što su:

• zaštitna kapa,

• zaštitne naočale s tamnim staklima,

• zaštitne rukavice za zavarivače,

• zaštitno odijelo,

• zaštitne cipele s čeličnom kapicom i dr.

Parametri gasnog zavariv. čeličnih limovaDebljina

lima [mm]

Veličina mlaznice

[-]

Prečnik žice

[mm]

Vrijeme zavarivanja

[min]

Brzina zavarivanja

[m/h]

Potrošnja acetilena

[l]

Potrošnja kiseonika

[l]

Potrošnja žice [g]

Horizontalni sučeoni spoj - tehnika zavarivanja unaprijed 1 1 2 5 12 8,5 10 20 2 2 3 10 6 35 42 50 3 3 3 15 4 75 90 90

Horizontalni ugaoni spoj - tehnika zavarivanja unaprijed 1 1 2 6 10 12 14 25 2 2 3 10 6 42 50 48 4 3 4 20 3 160 210 200 6 4 4 30 2 375 450 440

10 6 5 50 1,2 1000 1200 1100 Horizontalni sučeoni spoj - tehnika zavarivanja unaprijed-bez dodatnog metala

1,0 1 - 3 20 5 6 -1,5 2 - 4,30 14 11 13 -2,0 2 - 5 12 18 22 -

Horizontalni sučeoni spoj - tehnika zavarivanja unazad 5 4 3 20 3 165 198 206 6 4 3 24 2,5 240 288 290 8 5 4 32 1,85 486 580 580

10 6 5 40 1,5 665 800 800 15 7 6 60 1,0 1500 1800 1800

a) Gorenje acetilena u vazduhu nije pogodno za zavarivanje.

b) Redukujući plamen, metal šava ključa i nije čist.

c) Neutralan plamen, pogodan za većinu zavarivanja.

d) Oksidacioni plamen, metal šava pjeni, varniči i sagorijeva.

e) Redukujući plamen, ne preporučuje se za brzo zagrijavanje

f) Neutralni plamen, najčešće se koristi.

g) Oksidacioni plamen, ne preporučuje se

h) Redukujući plamen sa protokom kiseonika za rezanje, pogodan za rezanje

livenog gvožđa.

i) Neutralan plamen sa protokom kiseonika za rezanje, pogodan za čelike.

j) Oksidacioni plamen sa protokom kiseonika za rezanje, ne preporučuje se.

Uticaj nagiba gorionika na oblik zavara

na

na

na

Zavarivanje lijevo (unaprijed) i desno (unazad)

(REL) POSTUPAK – RUČNO ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE

OBLOŽENOM ELEKTRODOM

• Ručno elektrolučno zavarivanje obloženom elektrodom je postupak spajanja metala topljenjem obložene elektrode i dijela osnovnog metala u električnom luku koji se uspostavlja i održava između radnog komada (osnovnog metala) i elektrode.

• Topljenjem jezgra elektrode obezbjeđuje se dodatni materijal za popunu žlijeba, a topljenjem, sagorijevanjem i isparavanjem obloge obezbjeđuje se zaštita metalne kupke od okolnih gasova i vazduha.

Opća skica REL zavarivanja

Jonizacija i stavaranje el. luka• Plinovi, kao i zrak, se sastoje od atoma i

molekula i nemaju nosioca električnog naboja pa ne mogu provoditi električnu struju tj. oni su izolatori. Međutim, pod posebnim uvjetima moguće je od manjeg zračnog stupa stvoriti električni provodnik i taj proces naziva se jonizacija plina.

• Znači, uz pomoć jonizovanog prostora između elektrode i zavarivanog elementa, u uvjetima jakog magnetnog polja i visokih temperatura, tj. ako su oni priključeni na različite polove strujnog izvora, moguće je uspostaviti zatvoreni strujni krug tj. nastanak električnog luka.

Četiri mogućnosti jonizacijeU električnom luku pojavljuju se :

a) jonizacija sudaranjem, b) jonizacija električnim poljem,

c) toplotna jonizacija, d) fotojonizacija.

 Elektroni koji velikom brzinom izlaze iz katode (-) i kreću prema anodi (+) sudaraju se sa atomima u stupu luka. U tim se sudarima atomi razbijaju na elektrone i pozitivne jone. Stvaranjem sve većeg broja pozitivnih i negativnih nosioca naboja povećava se električna provodljivost prostora između elektrode i zavarenog elementa, pa je tako omogućen protok električne struje bez direktnog dodira.

Ručno elektrolučno zavarivanje• REL zavarivanje obloženom elektrodom može da se

primjenjuje za spajanje velikog broja uobičajenih materijala, kao što su ugljenični, niskolegirani i visoko legirani čelici, livena gvožđa, bakar, nikl, aluminijum i njihove legure.

• Ograničenja u primjeni po pitanju debljine su prije ekonomskog i praktičnog značaja, nego što su vezana za sam proces zavarivanja obloženom elektrodom.

• Kao donja granica može da se postavi debljina od 2 mm, Kao gornja granica debljine može da se postavi 40 mm, a zabilježene su primjene E postupka i za debljine do 250 mm.

Električni luk i princip zavarivanja REL postupkom

1 - jezgro elektrode,

2 - obloga elektrode,

3 - kapi istopljene jezgre elektrode,

4 - zavarivani materijal,

5 - metalna kupka,

6 - očvrsnuta kupka, - zavar

7 - očvrsnuta troska,

8 - tečna troska,

9 - zaštitni plinovi,

10 - kapi istopljene obloge

Električni luk "pretvarač" električne energije u toplotnu

• Elektroni koji su prošli stup luka udaraju u anodu i usljed visoke kinetičke energije zagrijavaju je do tačke topljenja. Istovremeno pozitivno naelektrisani joni bombarduju negativni pol-katodu i također je tope. Uz pomoć napona izvora struje ovaj proces se odvija neprekidno dok je strujno kolo zatvoreno.

• Pošto je brzina elektrona veća od brzine pozitivnih jona, anoda se zagrijava na veću temperaturu (oko 4000°C) dok je temperatura na katodi (-polu) oko 3000°C.

• Na kraju ovog detaljnog objašnjenja električnog luka može se pojednostavljeno reći daje električni luk "pretvarač" električne energije u toplotnu koja omogućava topljenje i zavarivanje metala.

Detaljna skica REL zavarivanja

• Istopljeni sastojci obloge se miješaju sa rastopljenim metalom, prije nego što isplivaju na površinu jer imaju manju gustinu od metalne kupke, i očvrsnu u obliku troske. Troska štiti metal šava od uticaja okoline i usporava njegovo hlađenje, a nakon zavarivanja se uklanja čekićem.

+

-

Uticaj dužine električnog luka i vrste obloge elektrode na statičku karakteristiku luka

• Napon je najveći u momentu uspostavljanja luka tzv. napon paljenja luka, a zatim naglo pada na radni napon koji se kreće od 15-40 V.

• Poželjno je da taj napon bude što manji i radi sigurnosti po zavarivača.

Manjkavosti REL postupka• S druge strane, zbog nedostataka E postupka u

novije vrijeme se umjesto njega sve češće koriste ostali elektrolučni postupci.

Osnovni nedostaci E postupka su:

1. mala produktivnost usljed česte zamjene elektroda,

2. i uklanjanja troske (brzina topljenja dodatnog metala je 1-2 kg/h),

3.komplikovana i dugotrajna obuka zavarivača,

4. uticaj zavarivača na kvalitet šava,

5. blještava svjetlost i štetni gasovi nastali sagorijevanjem troske.

Prednosti REL postupka• Jedna od glavnih prednosti E postupka je

mogućnost primjene u svim položajima. Naravno, ne treba zaboraviti da je horizontalni položaj najlakši i da ga treba koristiti kad god je moguće, jer omogućava korišćenje elektroda većeg prečnika i struja veće jačine, tj. veću produktivnost zavarivanja.

• Relativno je jednostavno doći do nepristupačnih mjesta, kao što su velike čelične konstrukcije (mostovi, zgrade, hale, brodovi) rezervoari, cjevovodi provodne kablove dugačke i savitljive, (i, jer je dovoljno imati i izvor struje nezavisan od gradske mreže.

Pravilan i nepravilan var

Pravilan var Nepravilan var Nepravilan var

Obložene elektrode za REL postupak

• Elektroda za E postupak zavarivanja ima metalno jezgro, koje je obloženo sem na slobodnom kraju.

• Jezgro obložene elektrode kao dio strujnog kola prenosi struju (slobodni kraj je povezan držačem elektrode za izvor struje), a istovremeno služi kao dodatni materijal. Osnovne uloge obloge elektrode su:

1. zaštita zone zavarivanja od okolnog kiseonika, azota i vodonika;

2. stabilizacija i jonizacija električnog luka

Hemijski sastav i osobine osnovnih obloga čeličnih elektroda

Obloga Hemijski sastav Osobine

Kisela oksidi Fe i Mn, alumosilikati, feromangan

smanjen viskozitet troske, lijep izgled i loše mehaničke osobine metala šava

Rutilna rutil, alumosilikati, ferolegure

lijep izgled i dobre mehaničke osobine šava

Bazna karbonati, fluoridi, oksidi, hematit

dobra mehaničke osobine šava, posebno žilavost (nizak sadržaj H)

Celulozna celulozna vlakna, rutil, silikati, dezoksidatori

svi položaji, visok sadržaj H, korjeni zavari cjevovoda

Vrste elektroda po hemijskom sastavu obloge

• OKSIDNE ELEKTRODE imaju oblogu izrađenu na osnovi željeznih oksida, kvarca i prirodnih silikata. Zavar dobiven ovom elektrodom sadrži znatnu količinu kiseonika u obliku FeO i zbog toga ima dosta niske mehaničke osobine.

• MINERALNO KISELE ELEKTRODE za razliku od prethodnih, imaju znatno više dezoksidanata u oblozi (mangan, alumosilikati) tako da ima i bolje mehaničke osobine.

• RUTILNE ELEKTRODE pored ostalih komponenti koje se nalaze u kiselim oblogama sadrže do 50% vještačkog titan oksida zvanog rutil. Sve zavarivačko tehnološke osobine su im dobre, kao i mehaničke osobine zavara tako da se danas najčešće upotrebljavaju.

• BAZIČNE ELEKTRODE imaju najčešće debelu oblogu koja se najvećim dijelom sastoji od vapnenca, dolomita, kalcij fluorida i magnezija. Troska je sred nje gustine, bazičnog karaktera, smeđeg i staklastog izgleda. Za razliku od prethod nih tipova elektroda, može se koristiti za zavarivanje materijala sa većim sadržajem S i P.

Standardi za obložene elektrode

Oznaka EN Namjena

EN 499 niskougljenični i niskolegirani čelici i čelični liv

prEN 1599 čelici otporni na puzanje

prEN 1600 nerđajući i visokolegirani čelici

EN 499 livena gvožđa (sivi liv, nodularni liv i temper liv) navarivanje čelika

prEN 757 mikrolegirani čelici povišene čvrstoće

Označavanje elektroda niskougljenični i niskolegirani čelici i čelični liv - prema EN 499

Elektrode za čelike otporne na puzanje

Elektrode za niskolegirane čelike

Kako prepoznati navlažene lektrode?• Elektrode koje su dobro zatvorene u pakete ili u

zalemljene limene kutije (sprečeno pristustvo vazduha) ne treba naknadilo sušiti.

• Ostale elektrode prije upotrebe treba sušiti, naročito ako se zahtjeva povišen kvalitet zavarenih spojeva. To se posebno odnosi na bazične elektrode koje su veoma higroskopne. Već nakon 4 sata neke vrste bazičnih elektroda u otvorenoj kutijii se mogu smatrati vlažnim i treba ih naknadno sušiti.

• Vlažne elektrode se lako prepoznaju i prema zvuku pri udaru jedna o drugu: suhe elektrode daju oštar i visok zvuk, a vlažne dubok. Pri zavarivanju vlažnim elektrodama čuju se male eksplozije i pucketanja, a sa površine može da se primjeti isparavanje vlage.

 

Kako sušiti pojedine elektrode?• Rutilne i kisele elektrode po pravilu ne treba sušiti,

sem u slučajevima primjetnih znakova vlažnosti. Tada ih treba sušiti na temperaturi 1200C u trajanju 2 časa.

• Bazične elektode i pored dobrog skladištenja treba u većini slučajeva sušiti, a naročito ako se zavaruju mikrolegirani čelici ili debeli limovi neumirenog čelika. Ove elektrode se suše po pravilu na temperaturi 300 do 3500C u trajanju od najmanje 2h.

• Elektrode za visokolegirane čelike treba sušiti na temperaturi između 200 i 2500C u trajanju 3 časa. Preporučuje se postepeno zagrijavanje i hlađenje.

• Sušenje elektrode rutilnog tipa, može da se obavi i prije zavarivanja uključivanjem elektrode u kratak spoj.

Pregled primjenljivosti vrsta struje za zavarivanje

VRSTA STRUJE Istosmjerna Naizmjenična

Postupci MIG MIG

Materijal REL TIG MAG EPP REL TIG MAG EPPNelegirani i niskolcgirani čelici-rutilne elektrode, posebni prašci

5 1 5 5 5 1 2 5

Nelegirani i niskolegirani čelici--bazične elektrode,

5 1 5 5 3 1 2 3

ostali prašci

Visokolegirani čelici

odgovarajući dodatni materijali

5 5 5 5 3 2 2 3

Al i Al legure sa odgovarajućim dodatnim materijalom

5 2 5 1 2 5 2 1

Cu i Cu legure 5 5 4 4 2 2 2 2Sivi liv 5 1 1 1 3 1 1 1

Koji izvor struje je najbolji za REL?Elementi Rotacioni izvori

(pretvarači)Ispravljač Transformator

Vrsta struje Istosmjerna Istosmjerna NaizmjeničnaCijena izvora 100% 60-100% 30-50%

Potrošnja elektr. ener.kWh/kg žice

100% oko 75% oko 50%

Gubici praznog hoda

100% oko 20% oko 13%

Održavanje 100% oko 30% oko 10%Buka u pogonu velika nikakva nikakvaOpterećenje mreže ravnomjerno ravnomjerno neravnomjerno

Skretanje luka jako srednje malenoUspostavljanje luka lahko lahko teže

Promjena polariteta moguća moguća nije moguća

Primjena elektroda sve vrste sve vrste samo pojedine (teško sa bazičnim el.)

OPREMA ZA REL ZAVARIVANJE

Za kvalitetno izvođenje REL postupka zavarivanja potrebna je sljedeća osnovna oprema:

• izvor struje za zavarivanje,• dodatna oprema uz izvor (kablovi, držač elektroda

itd.),• elektrode,• pomoćni uređaji pri zavarivanju,• sredstva za zaštitu i sitni pribor.

Osnovni dijelovi ispravljača za REL postupak

1 - transformator,

2 - točak za regulaciju struje,

3 - ispravljačke diode,

4 - ventilator za hlađenje,

5 - priključak za zavarivačke kablove,

6 - priključni kabl za mrežu,

7 - hladnjak ispravljačkih dioda.

7

Osnovni djelovi transformatora za REL zavarivanje

1 - mrežni transformator,

2 - transduktor,

3 - kuke za transport,

4 - primarna priključna ploča,

5 - utikač daljinskog regulatora,

6 - priključci zavarivačkih kablova,

7 - glavni mrežni prekidač,

8 - signalna lampa,

9 - regulator jačine struje zavarivanja

Osnovni dijelovi pretvarača za REL postupke. 1 - asinhroni motor sa generatorom istosmjerne struje,

2 - točak za regulaciju jačine struje,

3 - ručke za transport,

4 - priključak na mrežu

Transformator srednje snage za REL postupakTehnički podaci:

-Priključni napon-380 V,

-Мах. snaga - 18 kV,

-cos φ = 0,76,

-Мах. napon praznog hoda - 80 V, Strujno područje - 50 - 250 A, Intermitencija - 60 %, Masa - 104 kg,

-Dimenzije - 1000 x 620 x 680.

-Strujno područje 7 - 600 A

- Intermitencija - 40 %, Мах. napon praznog hoda -88 V,

-Kompenzancija napona napajanja - ± 10 %.

Slika 2.36.

MAG/MIG POSTUPAKELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE TOPLJIVOM

ELEKTRODNOM ŽICOM U ZAŠTITI GASAElektrolučno zavarivanje topljivom elektrodnom žicom u

zaštiti gasa je postupak spajanja metala topljenjem i očvršćavanjem dijela osnovnog metala i dodatnog metala (elektrodna žica) pri čemu se za zaštitu rastopljenog metala koriste inertni i aktivni gasovi, ili njihove mješavine.

MAG postupak se primjenjuje uglavnom za zavarivanje čelika negarantovanog sastava, ugljeničnih, mikrolegiranih i niskolegiranih čelika i to najčešće sa zaštitnim plinom ugljendioksidom (ili njegovom mješavinom) pa se zbog toga često naziva i C02 postupak.

MIG postupak najčešće se koristi za zavarivanje Al i njegovih legura i nekih visokolegiranih čelika.

Princip rada MAG/MIG postupka•Elektrolučno zavarivanje

topljivom elektrodom se skraćeno obilježava kao:

• MAG (Metal Aktivni Gas) pri čemu se kod MAG postupka kao zaštita koristi CO2 (ugljen dioksid) ili mješavina gasova koja se ponaša kao aktivni gas

•ili MIG (Metal Inertni Gas), a kod MIG postupka Ar, He (argon, helijum) ili mješavina gasova koja se ponaša kao inertni gas.

Shema MIG - MAG postupka u CO2

Princip MAG/MIG postupka zavarivanja

1 - mlaznica gorionika,

2 - dizna elektrodne žice,

3 - elektrodna - dodatna žica,

4 - zaštitni plin,

5 - zavar,

6 - izvor struje,

7 - električni luk i istopljena dodatna žica,

8 - osnovni materijal,

9 - mehanizam za dotur žice

Prednosti MIG -MAG postupka su: 1. Univerzalna primjena sa tačke gledišta osnovnog materijala,

2. velika brzina topljenja,

3. velika brzina zavarivanja,

4. relativno jednostavna obuka zavarivača (za nelegirane i niskolegirane čelike),

5. jednostavna mehanizacija postupka,

6. primjenljiv u prinudnim položajima,

7. mali investicioni troškovi (za standardnu varijantu).

8. lice zavarenog šava nije prekriveno troskom koju je mukotrpno skidati,

9. široke mogućnosti automatizacije i robotizacije postupaka, ali i dobre osobine za montažne radove,

10. ostvarivanje spoja sa manjim unosom toplote, a time i manje naknadne defor macije,

11. ekonomičniji sa stanovišta potrošnje energije (za 1 cm isto izvedenog zavara utroši se 52 kJ energije pri plinskom, 23 kJ pri REL i samo 12 kJ energije pri MIG postupku zavarivanja),

Mahane MIG-MAG postupka su:

1. opasnost od grešaka u početku zavarivanja,

2. opasnost od grešaka pri sporom zavarivanju, zbog isticanja tečnog metala ispred električnog luka,

3. relativno komplikovana obuka zavarivača (za visokolegirane čelike i obojene metale),

4. teškoće pri zavarivanju na otvorenom (strujanje vazduha).

MIG-MAG 60% svjetske potrošnje elektroda

•Danas približno 60% svjetske potrošnje dodatnog materijala otpada na elektrodne žice za MIG-MAG. Osnovna primjena - metalna industrija, metalne konstrukcije, brodovi, posude pod pritiskom, motorna vozila.

Shema uređaja za MAG (CO2) zavarivanje1 - izvor struje,

2 - komandna kutija,

3 - mehanizam za dotur žice,

4 - namotaj dodatne žice,

5 – gorionik,

6 - boca zaštitnog gasa,

7- grijač za C02,

8 - redukcioni ventil sa pokazivačem protoka plina,

9 - hladnjak vode,

10 - kolica za transport

Efekat samoregulacije•Ako se pri zavarivanju

naglo poveća dužina luka (recimo zbog ugiba u osnovnom materijalu) tada će karakteristika luka biti pravac (L1) pa će se značajno smanjiti jačina struje sa I0 na I1 a to opet dovodi do smanjenja topljenja elektrode što dovodi do uspostavljanja prvobitne dužine luka.

I1 I0

Efekat samoregulacije•Ako se pak naglo

smanji dužina luka pri zavarivanju (recimo zbog nepažnje zavarivača) karakteristiku luka predstavljat će prava (L2) koja pokazuje da će se razviti veća struja (I2) od početne (usljed pada napona).

•Tada će se naglo povećati topljenje žice što će dovesti do toga da se uspostavi prvobitna dužina luka.

I0 I2

Komplet aparat za MIG –MAG zavarivanje 1. Nazivna snaga - 19-50 kVA

2. Faktor snage cosφ = 0,8-0,85

3. Napon praznog hoda - 20-60 V

4. Napon zavarivanja - 15-45 V

5. Struja zavarivanja - 40-600 A

6. Frekvencija pulsiranja - 25-100 Hz

7. Brzina žice - 1-25 m/min

8. Maksimalni gabariti 1,5x0,7x1 m

9. Max. opterećenje pri intermitenciji

60%

10. Težina - 200-350 kg

Slika 2.71. Oprema za MAG/MIG zavarivanje

MIG - MAG aparat

Mig-mag klasični gorionici

MIG - MAG Gorionici

Komplet za MIG MAG zavarivanje

Zavarivačka maska

Uticaj vrste plina na geometriju električnog luka i zavara

•Argon koji ima nisku toplotnu provodljivost daje usku zonu jezgre luka za razliku od C02 koji ima veću toplotnu provodljivost.

•Zato argon daje usku jezgru luka, a CO2 široku jezgru.

ElektrodaElektroda

CO2Argon

Zaštitni gasovi i njihove smješe - primjena i svojstva

TIME Gas: 26.5% He, 8% CO2, 0,5 % O2, Ar ostatak

Gas Simbol Ponašanje Primjena Karakteristika luka

Ar (99,998%) I1 inertno svi metali, osim čelika najveća stabilnost

He (99,99%) I2 inertno Al, Mg, Cu povećana toplotna moć

Ar+(25÷75%)He I3 inertno Al, Mg, Cu između I1 i I2

N2 (99,9%) aktivno Cu povećana toplotna moć

Ar+(25÷30%)N2 inertno Al, Mg, Cu povećana toplotna moć

Ar+2,5%CO2 M1-1 prakt. inertno visokolegirani Cr-Ni čelici prenos u mlazu

Ar+(1÷3%)O2 M1-2 prakt. inertno visokolegirani Cr-Ni čelici prenos u mlazu

Ar+(4÷8%)O2 M2-3 oksidirajuće ugljenični i niskoleg. čelici prenos u mlazu

Ar+(1÷15%)H2 R2 redukujuće visokolegirani čelici, Ni velika dubina uvarivanja

CO2 (99,9%) C oksidirajuće ugljenični i niskoleg. čelici moguće rasprskavanje

Ar+(26÷40%)CO2 M3-1 oksidirajuće ugljenični i niskoleg. čelici moguće rasprskavanje

Ar+6÷13%CO2+3÷5%O2 M3-2 oksidirajuće ugljenični i niskoleg. čelici malo rasprskavanje

CO2+20%O2 oksidirajuće ugljenični čelici moguće rasprskavanje

Vrsta zaštitnog plina

Udio pojedinog plina vol%

Materijali za koje je zaštita primjenjiva

Postupak zavarivanja

Reakcija plinske almostere s istopljenim malalon.

Penetracija

Karaktenstike elektlrčnog luka

Napomena

Napon

Stabilnost

Prijenos

Ar 99 NMAl lati) materijali osjedjivi

TI, Ta, Nb, V

IM Inertna :ne reag ra

utka duboka

rasu

dobra

Zbog velike čistoće puna mogu se 1 malenu* osifldiivi na phnove zavariti be_i_prc*»l«ma

Ar 99.995%Ar (Tahnić«)

svi metali (osim ■■Mi ; osjetljivih na fenove-

TIG MG) Inertna uska duboka

nski

zadovoljavaj

UĆI

TIG postupkom mogu se zavariti svi metenja*.. M, G se pnmjeTuje za deW|e. najčešće nežeijezne matera!

Ar.02 (1 do 12% 0 2)

99%Ar.l%02

98%Ar.2%0 2

97%Ar.3%0 2

95%Ar.S%0 2

92%Ar.8%0 2 88%Al.12%02

vookoktgvar..

Mio čelić

MG MAG oksksnauea

uska duboka

mt dobar

02 smanjite površinsku napetost rastaljenog metala time usitnjuje kaptjic» i pospješuje [srijenos metala: smanjuje nadvienje i poboljšava

penafraciju. Qbürom na udk> C 2 birali dodatni matenjal

Ar*C02 (2 do 25% CO 2)

98%Ar.2%CO 2

95%Ar*5%CO 2

85%Ar.l5%CO 2

82%Ar.18%CO 2

75%Ar.25%CO 2

visokotagirani, niskolegiran i nelegrani

trn

MIG III MAG

malo oks.di rajućado oksidirajuć

Ini asta (Široka)

vrlo duboka

reski do srednji

dobra

oobar

Do 5%C0 2 može se koristiti za zavarivanje visoKotegiranih čelika (MIG) Mješavina su Inače pogodne; zavanvanje impulsnim strujama. U

odnosu na 0 ^ manje okskSrajuce djelovanje

Ar*C02.02 91%Ar»5%C02

»4%02 90%Ar.S%CO 2.5%02

S3%Ar.t3%CO ^%02

82%Ar.14%CO 2^4%02

75%Ar.20%CO 2.5%02

nelegiran niskolegiran

Md

MAG oksidiratući

incasta (široka)

vrlo duboka

srednji

dobar

0; pospješuje pnjenos metala u silrui kapljicama smanjuje nadvisenje i općenito mjesevi ne optimalni izgled zavara. Nama bitne razlike u odnosu na mješavine Ar.CO 2

Ar*H2 SS%Ar.2%H 2

94%Ar. 6%H 2 90%Ar.10%H j 85%Ar.l5%H 2

NI i NI legure, visokoteglrani

čelici

TIG redudrajuća

»no duboka

srednji

obora

Prekoa EBfeH 2 može uzrokovati poroznosl kod visokolegiranih čelika. Električni kuk treba biti kraći u odnosi na Ar zaštitu. Talma je žitka i omogućena je veća brzina zavarivanj

Ar.N2 85%Ar.l5%N 2 Cuineke Cu legure

TIG IIIMIG

kod četka se stvaraju nitndi i dolazi do poro.-nos!;

«cas-a(široka)

plitka

■MH

srednja

do Ha

zadovoljava

juCi dolos

Zbog vrlo velikog unosa topline mole se ponekad izbjeći predgtrjavanje bakra

ArtHt 80%Ar.20%He 70%Ar.3O%He i ostali omjeri sve do 25%Ar.7S%He

svi metali posebne prednosti pn zavanvanju aluminijskih legura

MioIIITIG

Inertna lećasla (Sroka)

vrlo duboka

sređn|i dobra

■to dobar

VT«) Veći unosi lopline u odnosu na primjenu äslog Ar, Veći učin taljenja Mješavina He/Ar 70730 posebno je pogodna za zavarivanje alijrrtnija i njegovih legura kao i bakra 1 njegovih legura.

Ha 99.99%He svi metali MIGIITIG

Inertna iecas:a (trnka)

visoki vsjućl

dobra zadovolja

Veliki unos topline, pa se može izbje* predgriiavanje. U Evropi se malo kori zbog visoke elane

He*Ar.COr

H2

■MM visokriegrrani

MG Inertna lećesta(smoka)

srednji

dobra dobar Posebno pogodna mješavina za pnjenos metala kratkim spojevima i p navanvanju

C02 99.9%C0 2 nelegiranikonstnjHivn

.

MAG ponekad oks.aarajuCa

«esta »roka) vilo

srednji

dobra dobar ponekad pojačano

Vrlo jeftin pim a daje zadovoljavajuće rezultate i pri prijenosu metala i štrcajuom lukom i kratkim spotevima-

co2*o2 1 do20%O2 konstruktivni

čelici

MAG oksidrejuca

lećasla(široka)vilo

duboka

visoki

srednja do

.osa

zadovolja vajući

Ova mješavina zahtijeva veću kolfcint dezoksidanala u dodatnom malenjaki

N2 99.9%N2 bakar i neke legure bakra

MIG Kco eolika s« stvaraju nitndi • dolazi do poniznosti

lećastaSroka

visoki

vilo losa

vrlo loé

Zbog velikog unosa topline može se izbjeći predgrijavanje bakra.

ELEKTRODNA - DODATNA ŽICAJedan do najuticajnijih faktora na kvalitet zavarenog

spoja pri MAG/MIG zavarivanju je dodatna elektrodna žica i to kako sam njen hemijski sastav tako i kvalitet izrade (dobra koroziona zaštita, glatkoća i ravnost žice, mala dimenziona odstupanja itd.).

Prema tehnološkom postupku za koji se koristi i načinu proizvodnje, dodatne žice se mogu podijeliti u tri grupacije:

• pune dodatne elektrodne žice,• punjene dodatne elektrodne žice,• dvostruko punjene samozaštitne elektrodne žice.

Pune žice imaju daleko najveću primjenu

•Pune žice do danas imaju daleko najveću primjenu i najjednostavniju proizvodnju.

•Prednost postupka je što se sa jednom kvalitetom žice može zavarivati više kvaliteta osnovnih materijala.

•Svima zajednička osobina da sadrže dovoljnu količinu dezoksidacionih materijala (Mn, Si) u cilju sprečavanja poroznosti šava.

Vrste punih žica za MAG zavarivnje Sve vrste punih žica za MAG zavarivnje mogu se

svrstati prema tipu legiranja u nekoliko sljedećih grupacija i područja primjene:

• Mn-Si - nelegirani i niskolegirani čelici čvrstoće do 470 N/mm2,

• Mn-Si-Ti - mikrolegirani čelici tipova St 52,3, St 45/60,• Mn-Ni-Mo-V - sitnozrnasti čelici čvrstoće 500-700

N/mm2,• Mn-Cu-Ni - sitnozrnasti čelici otporni na atmosferije,• Mn-Ni - sitnozrnasti čelici žilavi na niskim

temperaturama,• Mn-Mo - toplootporni čelici tipa 15Mo3,• Mn-Cr-Mo - toplootporni čelici tipa 13CrMo44.

Razni oblici punjenih žica Punjene elektrodne žice prema konstrukciji mogu biti:

1)punjena cijevna žica,

2)punjena savijena žica.

Karakteristična područja struje i naponaKarakteristična područja struje i napona za prijenos dodatnog materijala (čelika):

1 - kratki luk,

2 - mješoviti luk,

3 - rasprskavajući luk

TEHNOLOGIJA ZAVARIVANJA MAG/MIG POSTUPKOM

Osnovni parametri čiji je izbor presudan za uspješnu tehnologiju elektrolučnog zavarivanja topivom elektrodom u zaštiti plina su:

1)vrsta, polaritet, napon i jačina struje zavarivanja,

2)sastav, prečnik i dužina slobodnog dijela elektrodne žice,

3)vrsta, odnosno sastav zaštitnog plina i količina tj. protok plina,

4)brzina zavarivanja,

5)položaj zavarivanja, nagib gorionika i oblik pripreme.

Prebrzo zavarivanje dovodi do otpuhivanja (v2)

Šema dovođenja žice MIG – MAG :

1 - kotur sa žicom,

2 - izlazna vođica,

3 – valjci za usmeravanje žice,

4 - pogonski valjci,

5 - pritisni valjak,

6 - ulazna vođica

Kombinacije položaja opreme i mjesta zavarivanja

Slika 2.72. Kombinacije položaja opreme i mjesta zavarivanja

Sistemi dovođenja žiceOsnovni parametri čiji je izbor presudan za uspješnu tehnologiju elektrolučnog zavarivanja topivom elektrodom u zaštiti plina su:

A) kabinski, B) univerzalni

C) tandemski D) ″push-pull″

Tri međusobno zavisna položaja slobodnog kraja žice i mlaznice

U zavisnosti od jačine struje razlikuju se tri međusobno zavisna položaja slobodnog kraja žice i mlaznice za gas:

a) slobodni kraj žice manji od odstojanja mlaznice, za jačine struje 50-150 A,

b) slobodni kraj žice jednak odstojanju mlaznice, za jačine struje 150-350 A,

c) slobodni kraj žice veći od odstojanja mlaznice, za jačine struje iznad 350 A.

U cjelini gledano, sa povećanjem jačine struje značajno se povećava slobodni kraj žice, a u manjoj mjeri i udaljenost mlaznice.

vž (m/min)

Zavisnost brzine dovođenja elektrodne žice vž i jačine struje I

jačina struje

Zavisnost brzine dovođenja elektrodne žice vž i jačine struje I

• Nagib elektrodne žice u odnosu na vertikalu bitno mijenja oblik šava od širokog i plitkog (nagib u smjeru zavarivanja, tj. tehnika zavarivanja unaprijed) do uskog i dubokog (nagib suprotan smjeru zavarivanja, tj. tehnika zavarivanja unazad.

• Položaj gorionika određuje dimenzije šava na sledeći način: veća dubina uvarivanja i manja širina šava se dobija većom gustinom struje (ili veća jačina struje za isti prečnik ili manji prečnik za istu jačinu struje).

• Za zavarivanje u vertikalnom i nadglavnom položaju koriste se žice manjeg prečnika, kao i kratkospojeni ili pulsirajući prenos jer se time pojačavaju dejstva elektrodinamičke sile i površinskog napona, dodatnog materijala, što omogućava savladvanje dejstva gravitacije.

tehnika zavarivanja unazadtehnika zavarivanja unaprijed

Tehnika zavarivanja Kretanje vrha žice kod višeprolaznog zavarivanja u horizontalnom položaju. Gorionik se po pravilu vodi tehikom unazad, nagnut do 25° u odnosu na vertikalu, sem kod tankih limova, kada se koristi tehnika unaprijed. Kada se zavarivanje završi i isključi struja, gorionik se drži nad metalnom kupkom još 5-10 s, da bi se obezbijedila zaštita metala šava.

Greške pri MIG/MAG zavarivanjuGreška Uzrok Tehnološka greška Slika

Nedovoljno vezivanje

a. Pogrešna priprema žlijeba mali ugao otvora, mali otvor ili velika visina otvora veliko smaknuće strana

a

b. Teško uspostavljanje luka nisu korišćene tehnološke probe, loša priprema stranica, nedovoljno preklapanje zavara

b

c. Mala snaga luka mali napon ili mala jačina struje velika brzina zavarivanja velika slobodna dužina žice

c

d. Isticanje metalne kupke ispred luka

snaga luka i zapremina kupke veliki mala brzina zavarivanja ugao nagiba žice veliki

d

e. Pogrešan položaj elektrode velika slobodna dužina kontaktna mlaznica velika pogrešan redosled polaganja zavara

e

Poroznost

a. Gorionik defektan velika slobodna dužina kontaktna mlaznica deformisana curenje u rashladnom crevu kontantna mlaznica zaprljana

f

b. Pogrešan položaj pištolja veliki ugao veliko rastojanje mlaznica-radni komad g

c. Brzo strujanje vazduha d. Magnetno skretanje luka e. Pogrešna kombinacija gas-žica

visok sadržaj C, nizak sadržaj Si i Mn (žica) visok sadržaj O2 (gas) ili vlage

f. Zaprljane površine stranica

Zajed velika snaga luka velika brzina zavarivanja nedovoljno njihanje žice pogrešan položaj pištolja

Skice grešaka pri MIG/MAG zavarivanju

a) Pogrešna priprema žlijeba b) Teško uspostavljanje luka

c) Mala snaga luka d) Isticanje metalne kupke

ispred luka

e) Pogrešan položaj elektrode

f) Gorionik defektan

g) Pogrešan položaj pištolja

Uspostavljanje luka (a) primicanje-odmicanje (b) povlačenje

Prekidanje električnog luka• Prekidanje električnog

luka je najbolje izvesti povlačenjem elektrode unazad na očvrslu trosku i udaljavanjem nakon toga.

• Pri direktnom podizanju elektrode može da nastane greška u šavu tipa poroznosti

• Povećanjem prečnika elektrode povećava se odvođenje toplote i smanjuje gustina struje, što sužava šav i povećava dubinu uvarivanja, sl. 50.

• Povećanjem brzine zavarivanja smanjuje se količina rastopljenog dodatnog i osnovnog metala, što utiče na dimenzije šava tako da se širina šava smanjuje, dubina uvarivanja raste do neke vrijednosti, pa onda opada, a nadvišenje prvo opada, pa raste

Uticaj brzine zavarivanja na oblik šava

Zavisnost oblika šava od prečnika elektrode

Zavisnost oblika šava od dužine luka

Povećanjem dužine luka povećava se širina šava, a dubina uvarivanja i nadvišenje se smanjuju.

Prikaz osnovnih načina njihanja elektrode

• Često se kod izvođenja E postupka koristi tzv. njihanje elektrode žlijeba njenim poprečnim kretanjem (a ne samo podužnim kretanjem).

Orijentacioni parametri poluautomatskog zavarivanjaMAG postupkom sučeonih spojeva nelegiranih konstrukcionih čelika

Deblj. lima (mm)Položaj

zavarivanja

Zrač nost

"b" (mm)

Korijenski zavar Popuna i završni sloj

Žica d (mm)

Brzina žice

(m/min)

Napon luka(V)

Jačina struje (A)

Žica d (mm)

Brzina žice

(m/min)

Napon luka(V)

Jačina struje (A)

1-2 Vodoravno 0-1 0,8 2 17 50 - - - -

Vert. nadolje 0-1 0,8 2,5 17 60 - - - -

3-4 Vodoravno 2-3 1,0 3,5 21 110 - - - _

Vert. nadolje 2-3 1,0 3,8 21 120 - - - -

5-6 Vodoravno 2-3 0,8 3,0 18 70 0,8 4,0 19 100

Vert. nagore 2-3 0,8 3,0 18 70 0,8 3,8 19 90

7-10 Vodoravno 3 1,0 3,0 20 100 1,2 6,0 2,5 200

Vert. nagore 2-3 1,0 3,0 20 100 1.2 3,5 21 110

11-14 Vodoravno 3 1,2 2,5 20 100 1,2 7,0 27 250

Vert. nagore 3-4 1,2 2,5 20 100 1.2 3,0 20 120

15-20 Vodoravno 3-4 1.2 3,0 20 120 1,6 5,5 29 300

Vert. nagore 3-4 1,2 3,0 20 120 1,2 3,5 20 140

20-40 Vodoravno 3-4 1,2 3,0 20 120 1,6 7,5 34 400

Vert. nagore 3-4 1,2 3,5 20 140 1,2 3,7 21 160

Količina zaštitnog plina (CO 2) iznosi blizu 10 puta promjera žice u //min

Kombinacije položaja radnog predmeta i tehnika zavarivanja

Orijentacioni parametri ručnog sučeonog MIG zavarivanja Al i Al-legura

Debljina lima (mm)

Oblik žlijeba

Razmak u grlu

Visina grla (mm)

Broj slojeva

Prečnik žice (mm)

Napon lukaV

Jačina struje A

Argon (//min)

4 I 0 - 1 1,2 23 180 12

5 I 0 - 1 1,6 25 200 18

5 V70° 0 - 1 1,6 22 160 18

6 I 0 - 1 1,6 26 230 18

6 V70° 0 1,5 1 1,6 22 170 18

8 V70° 0 1,5 2 1,6 26 220 18

10 V60° 0 1,5 3 1,6 24-26 200-220 20

12 V60" 0 1,5 3 1,2 26 220-240 23

12 V60" 0 1,5 2 2,4 27 260-280 25

Zaštitni gasovi • Kao zaštitni gasovi najčešće se koriste: argon,

helijum, ugljen-dioksid, azot, te kiseonik i vodonik (u manjim količinama) u mješavinama.

• Najčešće korišćeni zaštitni gasovi, prema EN 439, i njihove mješavine prikazani su u sljedećoj tabeli, zajedno sa podacima o ponašanju, primjeni i svojstvima.

Zaštitni gasovi i njihove smješe - primjena i svojstva

Gas Simbol Ponašanje Primjena Karakteristika luka

Ar (99,998%) I1 inertno svi metali, osim čelika najveća stabilnost

He (99,99%) I2 inertno Al, Mg, Cu povećana toplotna moć

Ar+(25÷75%)He I3 inertno Al, Mg, Cu između I1 i I2

N2 (9a9,9%) aktivno Cu povećana toplotna moć

Ar+(25÷30%)N2 inertno Al, Mg, Cu povećana toplotna moć

Ar+2,5%CO2 M1-1 prakt. inertno visokolegirani Cr-Ni čelici prenos u mlazu

Ar+(1÷3%)O2 M1-2 prakt. inertno visokolegirani Cr-Ni čelici prenos u mlazu

Ar+(4÷8%)O2 M2-3 oksidirajuće ugljenični i niskoleg. čelici prenos u mlazu

Ar+(1÷15%)H2 R2 redukujuće visokolegirani čelici, Ni velika dubina uvarivanja

CO2 (99,9%) C oksidirajuće ugljenični i niskoleg. čelici moguće rasprskavanje

Ar+(26÷40%)CO2 M3-1 oksidirajuće ugljenični i niskoleg. čelici moguće rasprskavanje

Ar+6÷13%CO2+3÷5%O2

M3-2 oksidirajuće ugljenični i niskoleg. čelici malo rasprskavanje

CO2+20%O2 oksidirajuće ugljenični čelici moguće rasprskavanje

Zaštitni gasovi i njihove smjese - tehnološke karakteristike

Karakteristika Ar/CO2 Ar/O2 CO2

Dubina uvarivanja Normalni položaj Prinudni položaj

Dobra, sigurnija zaštita sa povećanjem % CO2

Dobra, može da postane kritična zbog curenja ispred metalne kupke povećane tečljivosti

Dobra, sigurna

Termičko opterećenje pištolja smanjuje se sa povećanjem % CO2

Veliko malo (zbog dobre termičke provodnosti)

Brzina oksidacije Raste sa većim % CO2 Velika (specijalno pri 8% O2)

Velika

Poroznost Opada sa većim % CO2 Velika Mala

Rasprskavanje Raste sa većim % CO2 Bez rasprskavanja Najveće, raste sa povećanjem snage luka

Uvedena toplota

Raste sa povećanjem % CO2, manjom brzinom hlađenja, smanjuje se opasnost od prslina

Najveća, velika brzina hlađenja, opasnost od prslina

Velika, Mala brzina hlađenja, Mala opasnost od prslina

Mehaničke i tehnološke karakteristike

Dobre, srednje pri CO2 >30% Dobre, srednje pri CO2 >12

Srednje

Mogućnosti popune zazora u korjenu Raste sa smanjenjem %CO2

dobra Manja nego kod mešavina gasova

Prenos materijala kroz luk Kratak luk Srednji luk Impulsno (CO2<20%) Rotirajući luk

Kratak luk Srednji luk U mlazu Impulsno Rotirajući luk Kratak luk Dugi luk

IMPULSNO MAG/MIG ZAVARIVANJE• Kod do sada obrađenih konvencionalnih tehnika

MAG/MIG zavarivanja prijenos kapi istopljene dodatne žice vrši se ili odvajanjem velikih kapljica usljed kratkih spojeva (kratki luk) ili odvajenjem velikog broja sitnih kapi u širokom mlazu (rasprskavajući ili sprej luk).

• Ta oba načina imaju značajne nedostatke pa je tako kratki luk, zbog stalnih kratkih spojeva, nestabilan, a široki rasprskavajući mlaz kod sprej luka se ne može tako fino regulisati da se izbjegne rasprskavanje metalnih kapi po mlaznici i okolini šava što izaziva i značajne gubitke dodatnog materijala.

Načini prenosa dodatnog materijalaa) prenos u mlazu;

b) prenos krupnim kapima u dugom luku:

b1 - formiranje kapi,

b2-ekscentrično potisnuta kap;

c) kratkospojeni prenos:

c1-formiranje kapi,

c2-prenos kapi

Historijat impulsnog MAG/MIG postupka• Krajem šezdesetih i početkom sedamdesetih godina

razvijeno je MAG/MIG impulsno (pulsirajuće) zavarivanje koje pored ostalog omogućuje i uštedu od 5% dodatnog materijala u odnosu na klasični MAG postupak, što nije beznačajno za obimne zavarivačke radove.

• Nije to osnovna i najznačajnija prednost ovog postupka. Najvažnija osobina impulsnog postupka zavarivanja je što je moguće tako precizno regulisati količinu i brzinu prijenosa dodatnog materijala da se tačno odredi željena veličina kapljice te tačan broj tih kapljica u sekundi. Ova mogućnost otvara niz prednosti impulsnog nad klasičnim postupkom MAG/MIG zavarivanja.

Tiristorski ili tranzistorski izvor strujeDa bi se ostvarilo impulsno zavarivanje potrebno je imati

poseban tiristorski ili tranzistorski izvor struje koji će, za razliku od klasičnih izvora koji daju konstantnu vrijednost izabrane jačine struje, davati struju u impulsima (sl.2.88.).

• Tiristorski strujni izvori daju impulse sinusoidalnog oblika u trajanju od 1-7 ms sa frekfencijom: 100, 50, 33, 25 promjena u sekundi,

• dok tranzistorski izvori daju pravougaone impulse, te mogućnost kontinualnog izbora frekvencije što je značajna prednost.

Osnovni parametri impulsnog zavarivanja su:- Id - donja ili osnovna struja zavarivanja,

- Ig - gornja, maksimalna ili impulsna struja,

- tg - vrijeme trajanja impulsa,

- td - vrijeme trajanja pauze tj. djejstva donje (osnovne struje).

Oblici strujnog impulsa a. tiristorskog izvora različitih frekfencija (a),

b. tranzistorskog izvora (b)

c. i oblik impulsa klasičnog strujnog izvora (c)

Karakteristika struje pulsirajućeg prenosa

vrijeme

Zavarivanja u uskom žlijebu• Posebno dobru

primjenu ovaj postupak je našao kod tzv. "zavarivanja u uskom žlijebu"(narrow - gap) sl.2.92., gdje se uz pomoć dva specijalno uska gorionika uz malu količinu dodatnog materijala zavaraju i ekstremno debeli limovi (preko 300 mm).

Impulsno zavarivanje pogodno za prinudne položaje

• Kako je impulsno zavarivanje pogodno za prinudne položaje zavarivanja, zbog načina prijenosa dodatnog materijala impulsnim lukom, to je našlo primjenu i kod automatizacije MAG/MIG zavarivanja u horizontalno-vertikalnom položaju

• Najnovija varijanta MIG/MAG postupka je tzv. T. I. M. E. proces koji je "revolucionaran" po tome što omogućava znatno veće brzine dotura žice u odnosu na klasični MIG/MAG postupak. Osnovna karakteristika procesa je specijalna mješavina zaštitnog plina: 40-70 % Ar, 25-60 % He, 3-10 % C02 ( 0,1-1 % 02.

•

• Argon, kao dobar "generator" plazma luka, zajedno sa helijem omogućava širok zavar sa dubokim provarom. Kisik smanjuje površinska naprezanja i tako omogućuje dobar prijenos metala dok ugljendioksid stabilizira luk.

Upravljačka tabla aparata za MIG/MAG postupak (VARMIG -Synergy)

1. Prekidač za uključivanje.

 2. Prekidač za grubu regulaciju napona struje zavarivanja.

 3. Prekidač za finu regulaciju napona struje zavarivanja.

 4. Tipka za izbor materijala i zaštitnog gasa.

 5. Tipka za izbor debljine žice za zavarivanje.

 6. Tipka za izbor načina zavarivanja (kontinualno, tačkasto).

 7. Enkoder za podešavanje intervala zavarivanja.

 8. Enkoder za podešavanje vremena tačkanja.

 9. Displej za prikaz napona.

 10. Displej za prikaz jačine struje.

 11. Indikatorska lampica uključene termozaštite.

 12. Indikatorska lampica za vanjsko (ručno) podešavanje.

 13. Enkoder za podešavanje brzine dodavanja žice.

 

Upravljačka tabla aparata za MIG/MAG

TIG POSTUPAK

• Ovaj postupak se skraćeno obiljležava TIG ili TIG (T od tungsten - engleska riječ za volfram (W) - materijal elektrode, IG-inert gas) i prvobitno je uveden kao postupak zavarivanja Al i njegovih legura zahvaljujući efektu katodnog čišćenja.

• Ovaj efekt se sastoji u razbijanju i uklanjanju skrame teškotopljivog oksida Al2O3 iz metalne kupke ili sa njene površine dejstvom elektrona koji se kreću od osnovnog metala prema elektrodi, čime se sprečava njegovo taloženje u dnu metala šava i omogućava zavarivanje Al.

TIG POSTUPAK

• Elektrolučno zavarivanje netopljivom elektrodom u zaštiti gasa je postupak spajanja metala topljenjem i očvršćavanjem dijela osnovnog metala i dodatnog metala (žica za zavarivanje - ako se koristi), pri čemu se kao zaštita koristi inertan gas (aktivni gasovi ne dolaze u obzir jer bi izazvali oksidaciju vrha elektrode)

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE NETOPLJIVOM ELEKTRODOM U ZAŠTITI INERTNOG GASA

Vrline TIG postupka• U današnje vrijeme primjena TIG postupka je znatno veća,

najviše zbog vrhunskog kvaliteta spoja, koji se, između ostalog, postiže boljom kontrolom unesene toplote i dodatnog metala zahvaljujući razdvajanju uloga dodatnog metala i elektrode. Zavarivanje TIG postupkom je moguće i bez dodatnog metala, što je posebno važno kod tankih limova.

Iako je u osnovi ručni postupak, TIG može da se automatizuje, kako u smislu dovođenja žice, tako i u smislu vođenja elektrode. U odnosu na E postupak osnovne prednosti TIG postupka su bolja zaštita metalne kupke, nepostojanje troske (ne gubi se vrjeme na zamjenu elektrode i skidanje troske kod višeprolaznog zavarivanja), mogućnost korišćenja žica manjeg prečnika, odnosno većih gustina str.

TIG dobar za tanke limove• -Prednosti TIG postupka posebno dolaze do izražaja

kod tankih limova, materijala kao što su obojeni metali i nerđajući čelici, kao i korjenih prolaza odgovornih spojeva.

• - Proizvodnost TIG postupka može da se poveća primjenom varijante sa zagrijanom žicom.

Prednosti TIG postupka su: 1) -vrhunski kvalitet spoja, bez grešaka,

2) -nema rasprskavanja - dodatni metal se topi u metalnoj kupki, ne prenosi se kroz luk,

3) -moguća primjena i bez dodatnog materijala, -odlična kontrola (oblika) korijena,

4) -precizna kontrola parametara zavarivanja,

5) -primjenljiv na veliki broj osnovnih metala,

6) -dobra kontrola izvora toplote i načina uvođenja dodatnog materijala,

7) -nema troske,

8) -bilo koji položaj zavarivanja.

Mahane TIG postupka su: 1) -relativno mala toplotna moć i produktivnost,

2) -zahtijeva se posebna obučenost zavarivača,

3) -teškoće u zaštiti zavarenog spoja pri zavarivanju na otvorenom.

4) - TIG postupak nije konkuretan ostalim elektrolučnim postupcima kada je u pitanju ekonomičnost zavarivanja debelih i/ili dugačkih limova od običnih konstrukcionih čelika.

Oblik šava u zavisnosti od vrste struje:

a) JSDP; b) JSIP; c) NSJednosm.struja direk. polarn. Jednosm.struja indirek. polarn., Naizmjenična struja

Kod TIG postupka se najčešće koriste naizmjenična struja (NS) i jednosmjerna struja direktne polarnosti (JSDP) (minus pol na elektrodi). Toplota pri zavarivanju se raspoređuje približno 1/3 na elektrodu, a 2/3 na osnovni materijal. Jonizovane čestice su usmjerene od materijala ka elektrodi, a elektroni od elektrode ka osnovnom materijalu, tako da se ne dobija efekt površinskog čišćenja teškotopljivih oksida, kao što je to slučaj kod jednosmjerne struje indirektne polarnosti (JSIP), sl. 85a. Stoga se jednosmjernom strujom direktne polarnosti zavaruju metali kod kojih efekat čišćenja nije potreban (čelici, nikl, bakar i njihove legure).

Za zavarivanje aluminijuma naizmenična struja

• Indirektna polarnost daje najširi i najplići šav, sl. 84b. Toplota pri zavarivanju se raspoređuje suprotno prethodnom slučaju, odnosno 2/3 na elektrodu, a 1/3 na osnovni materijal, što je neracionalno, daje nestabilan luk i pregrijava elektrodu i gorionik.

• Iako jednosmerna struja indirektne polarnosti, zahvaljujući kretanju elektrona od osnovnog materijala ka elektrodi, proizvodi efekt površinskog čišćenja teškotopljivih oksida, s obzirom na navedene nedostatke njena praktična primena je beznačajna,

• a za zavarivanje aluminijuma i njegovih legura se koristi naizmenična struja.

VF generator i kondenzatorska baterija - za Al

• Naizmenična struja daje šav širine i dubine izmeđa dva polariteta jednosmjerne struje, (sl. c).

• Radi se o različitim sposobnostima aluminijuma i volframa da emituju elektrone, usljed čega se povećava negativna poluperioda na račun pozitivne, jer se više elektrona emituje sa volframove elektrode kada je ona na (-) polu, sl. 85b.

• Time se ujedno i povećava efekt čišćenja, što omogućava primjenu naizmjenične struje za zavarivanje aluminijuma i njegovih legura.

• Stoga su noviji transformatori za TIG postupak po pravilu snabdjeveni i VF generatorom i kondenzatorskom baterijom.

Netopljive elektrode • Netopljive elektrode se izrađuju od volframa, odnosno legura

volframa i torijum, cirkonijum ili lantan oksida. Za ručni TIG postupak postoje četir vrste elektroda:

• a) Elektrode od čistog volframa (W) - temperatura topljenja 3410°C, koje se proizvode sinterovanjem praška volframa, čistoće min. 99,5%, jer veći udio nečistoća prouzrokuje brzo trošenje elektrode.

Uticaj oblika vrha elektrode na oblik šavaNe samo vrsta materijala, već i oblik vrha elektrode bitno utiče na

stabilnost luka i dubinu uvarivanja. Postoje dva osnovna oblika vrha elektrode:

a) konusni

b) i sferni.

-U prvom slučaju gustina struje je znatno veća, pa je strujni luk koncentrisan, sl. 87a.

- U drugom slučaju jačina struje je mala, luk nije koncentrisan, pa se dobija znatno manja dubina uvarivanja, a veća širina šava.koncentrisan, sl. 87a. U drugom slučaju jačina struje jekoncentrisan, sl. 87a. U drugom

Uporedna tablica oznaka nekih obloženih elektroda po proizvođačima i standardimaELEKTRODA ZAGREB

BÖHLER MESSER LINCOLN

ESAB FI PROM JASENICE

STANDARDI

Rutilne elektrode za zavarivanje Delegiranih čelika JUSC.H.3.011

ISO 2560 AWS/ASM ESFA-5.1

DIN 1913

EZ-c12 RA FOX AK Citofine E 431 RR 22 E43 11 RR5EZ-11 F FOX ETI Gricon SA K 43.22 RUTILEN 13 E 512 RR 22 E6013 E 51 22 RR 6EZ-5 KSP FOX SUM E 433 RR 22 E6013 E 43 22 RR 6EZ-20 K E 431 RR 22 E6013 E 43 21 RR 6EZ-2R FOX SPE Gricon 39 OK 50.00 EMONA E 433 RR 22 E 6013 E43RR(B)7EZ-130 FOX HL 130 Ti OK Femax 33.30 SAVA 130 E 432 RR 130 32 E 7024 E43 32 RR 11 130EZ-GV 130 SAVAGV 130 E432 RR 13042 E 7024 E43 32 RR 11 130EZ-160 FOX HL 150 Ti Gricon 17 OK Femax 33.65 E 432 RR 160 42 E 7024 E43 32 RR 11 160EZ-GV 160 FOX HL 180 Ti OK Femax 33.80 SAVAGV 160 E 432 RR 160 42 E 7024 E43 32 RR 11 160EZ-8RC GRICON 33

OMNIAOK 46.44 RUTILEN 12 E 432 R 12 E 6013 E43 22R(C)3

Bazične elektrode za zavarivanje nelegiranih i niskolegiranih čelika JUSC.H3.0U

ISO 2560 AWS/ASM E SFA-5.5

DIN 8592

EZ-50B FOX EV 50 OK 48.30 EVB 50 E 515 26 2H E 7018(5.1) F. 51 55 B 10 (DIN 1913)EZ-65B FOX EV 63 GRIDUCT 1 HB

70OK 55.00 * EVB 60 E8018-G EY 50 63 Mn B H5 20+

EZ-60B FOX EV 60 » EVB Ni E8018-G EY 50 77 INi B H5EZ-60 B 2.5 Ni FOX 2.5 NI Griduct 18

HETTAOK 73.68 EVB 2.5 Ni E8018-C1 EY 50 77 2Ni B H5 20+

EZ-66 BNi FOX EV 70 E8016-G EY 50 77 MnlNi B H5 20+EZ-60 B CuNi FOX NiCuCr Griduct 15

HASBAOK 48.23 EVB CuNi E 515 B 26 H E7018-G EY46 73 INiCu BH5 20+

Elektrode za zavarivanje čelika otpornih na puzanje JUSC.H3.015

ISO 3580 AWS/ASM E SFA-5.5

DIN 8575

EZ-11 FMo FOX DMOTi GRIDUCT 4 OK 74.71 ETiMo E Mo R 22 E8013-G E Mo R 22EZ-55 BMo FOX DMOKb GRITHERM 3 OK 74.46 * EVB Mo E Mo B 20 E7018-A1 E Mo B 20+EZ-70 B * FOX

DCMSKbGRITHERM 5 OK 76.18 EVB CrMo E 1 CrMo B 20 E8018-B2 E CrMo 1 B 20+

EZ-80B FOX CM 2Kb GRITHERM 7 OK 76.28 EVB 2 CrMo E 2CrMo B 20 E9018-B3 E CrMo2 B 20+Elektrode za zavarivanje visokolegiranih čelika JUS

C.H3.017ISO 3581 AWS/ASM E

SFA-5.4DIN 8556

EZ-KROM 6M FOX SKWA GRILOY 2 CHROM 17T

»INOXB17Fe E 17 B 20 E 430-15 E 17 B 20+

EZ-KROM 10R FOX EAS2-A GRINOX 502 OK 61.30 INOX R19/9NC E 19.9.LR23 E 308L-16 E 19.9 LR 23EZ-KROM 10B FOX EAS2 GRINOX 1

VASCAOK 61.35

INOX B19/9NCE 19.9. LB 20 E308L-15 E 19.9 LB 20+

EZ-KROM 30R FOXEASAM-A

GRINOX 510 OK 63.30 INOX R 19/12 3 NC E 19.12.3LR23 E316L-16 E 19.12.3 LR 23

EZ-KROM 30B FOX EAS 4M GRINOX 9 CANDA

OK 63.35 E 19.12.3 LB 20 E316L-15 E 19.12.3 LB 20+

EZ-KROM 8 FOX CN29/9A GRINOX 29 29/9 OK 68.81 INOX R29/9 E 29.9.R 23 E 312-16 E 29.9. R23EZ-KROM 20 FOX A7 GRINOX 25

VAXOK 67.45 INOX BI 8/8/6 E 18.8 Mn B20+ E 307-15 E 18.8Mn6B20+

EZ-KROM 70 FOX FFB GRINTHERM 47 OK 67.15 INOX B25/20 E 25.20 B20+ E 310-15 E25.20B20+

OSNOVNA PRAVILA ZAIZBOR ELEKTRODE I ODRŽAVANJE

U slučaju lošeg izbora elektrode nastaju razni problemi pri zavarivanju, a kvalitet zavarenog spoja je vrlo nepouzdan. Jasno je da se ne bi proizvodile tolike vrste elektroda da se sa svakom mogu ostvariti sve vrste zavarenih spojeva. Pridonošenju odluke o izboru elektrode najvažniji uticaj imaju sljedeći faktori:

I. - svojstva osnovnog materijala koji se zavaruje,

II. - konstrukcione karakteristike i zahtjevani kvalitet zavarenog spoja.

III.tehnološki zahtjevi postavljeni procesom zavarivanja,

IV.raspoloživi strujni izvor i nivo obučenosti zavarivača,

V.zahtijevana ekonomičnost i produktivnost procesa.

I) Za čelike sa povećanim sadržajem sumpora i fosfora uvijek se odabire bazična elektroda

a). Kod niskolegiranih čelika, pored sličnih mehaničkih osobina šava i osnovnog materijala, zahtijeva se sličnost i za hemijske sastave.

b) Pri zavarivanju nelegiranog ugljeničnog sa niskolegiranim čelikom kod sučeonih spojeva elektroda se bira prema materijalu veće čvrstoće.

c) Hemijski sastav visokolegiranih čelika osnovni je uvjet za izbor vrste elektrode, jer ona mora osigurati šav istih ili boljih osobina nego što ima osnovni materijal.

Iz svega gore izloženog može se zaključiti da je nemoguće izvršiti optimalan izbor elektrode za materijal nepoznatih mehaničkih osobina i hemijskog sastava.

Spojevi s velikim naprezanjimaII) a) Zavareni spojevi za koje se unaprijed zna da će biti

izloženi velikim naprezanjima ili čak dinamičkom opterećenju, izrađuju se uvijek bazičnim elektro-dama sa ispunjenim uvjetima pod I).

Tehnologija spajanja određenih konstrukcija zahtijeva zavarivanje u različitim položajima. U principu se većinom elektroda može zavarivati u svimpoložajima, ali pojedine vrste elektroda daju niz prednosti i olakšavaju zavariva-nje u prinudnim položajima.

b) Tamo gdje se traže tanki i uski zavari treba koristiti elektrode oksidne obloge, za deblje zavare bazične elektrode, a za slaganje slojeva u ugao najbolje je koristiti rutilne elektrode.

Smjernice za izbor elektrode na osnovu vrsste čelika

Celulozna elektroda• Celulozna elektroda omogućava zavarivanje

vertikalno naniže, što se koristi kod korijenskog zavarivanja cjevovoda. Nikad i ni u kom slučaju se elektroda namijenjena za navarivanje ne smije upotrijebiti i za zavarivanje.

• Za korijenski zavar često se uzima rutilna elektroda prečnika 3,25 mm, jer ima dobru sposobnost premoštavanja širokog grla žlijeba.

III) Izvor struje koji posjedujemo često uvjetuje izbor vrste elektrode.

• Ako je izvor struje transformator, znači naizmjenična struja, izabire se neka od kiselo--rutilnih elektroda. Bazične elektrode zahtijevaju istosmjernu struju i sa ispravljačem je moguće zavarivati svim vrstama elektroda.

• Jačina postojećeg izvora struje bitno utiče na izbor prečnika elektrode. Sa izvorom struje koji daje maksimalnu jačinu struje od 100 A mogu se koristiti samo elektrode prečnika 2 i 2,5 mm. Za prečnike 3,25 i 4 mm potreban je izvor sa 200 A, dok se elektrode prečnika 5 i 6mm mogu zavarivati samo sa izvorima koji daju struju zavarivanja 200-300 A.

Početnička greška• Početnička greška je pokušavati zavarivati elektrodom

prečnika 5 mm, ako raspoloživi izvor daje recimo max. 120 A.

• Navika zavarivača na određenu vrstu elektrode igra značajnu ulogu pri izboru.

IV) Kada se traži visoka produktivnostPostoje slučajevi kada je jedan od najvećih zahtjeva

tehnološkog procesa visoka produktivnost u nanošenju dodatnog materijala i tada se koriste debeloobložene visokoproduktivne elektrode.

IZRAČUNAVANJE POTROŠNJE ELEKTRODA

Potrošnja elektrode pri REL zavarivanju zavisi od niza faktora:

-debljine osnovnog materijala,- oblika i dimenzija pripreme žlijeba, - vrste i kvaliteta elektrode, - uvjeta rada, discipline u provođenju propisane

tehnologije - i rukovanju elektrodama, itd.

Izračunavanje potrošnje elektrode se može izvršiti sa dvije metode:

a) računski,

b) tabelarno.

ZAVARIVANJE PLAZMOM• Plazma je jonizovana materija koja prenosi električnu

struju. To je materija od koje je izgrađen luk svakog elektrolučnog postupka zavarivanja, bio on u vazduhu ili u zaštitnim gasu. Različiti gasovi se lakše ili teže jonizuju što opredjeljuje njihovu primjenljivost u postupcima zavarivanja. Temperatura luka jonizovanog gasa je reda veličina 10 000 0C. Luk plazme, u odnosu na TIG ili MIG luk, je mnogo topliji, gušći i krući što se postiže izborom odgovarajućeg gasa i sažimanjem (koncentrisanjem) luka.

• Postupak zavarivanja plazmom je naizgled vrlo sličan TIG postupku zavarivanja međutim zahtijeva nešto složeniju opremu, ali ima i mnogo bolje osobine od TIG-a.

Prenosivi i neprenosivi luk

• Zavarivanje plazmom je veoma slično TIG (TIG) postupku. Glavne razlika izmedu TIG postupka i postupka zavarivanja plazmom je u obliku mlaznice, držaču elektrode i obliku luka plazme koji prolazi kroz nju.

• Gorionici za plazma zavarivanje mogu biti izvedeni tako da se električni luk uspostavlja između osnovnog materijala i volframove (netopive) elektrode to je takozvani prenosivi luk (sl.104 a) ili između sužavajuće mlaznice i volframove (netopive) elektrode tada se luk naziva neprenosivi.

1 - električni i plazma luk, 2 - elektroda, 3 - radni predmet, 4 - mlaznica plazme, 5 - dovod gasa za plazmu, 6 - šav, 7 - dovod zaštitnog gasa, 8 - mlaznica zaštitnog

gasa, 9 - držač elektrode, 10 - dovod-odvod vode za hlađenje, 11 - izvor struje, 12 - stup zaštitnog plina

Shema uređaja za zavarivanje plazmom

Gorionici za postupke sa plazmom

(A) Prenosivi luk (B) Neprenosivi luk

Upoređivanje postupaka (A) luka volframove elektrode u inertnom gasu i

(B) luka plazme za zavarivanje.

Plazma zavarivanje

• PAW-plasma arc welding-razvijeno 60-ih godina prošlog stoljeća

Dijelovi opreme sastoje se iz:

1. Izvora struje

2. Upravljačke konzole

3. Pištolja

4. Vodenog hlađenja

TIGPLAZMA

Neprelazni luk-zavarivanje protaljivanjem

pojava efekta ključanice“keyhole effect”

(kod elektrolučnih postupaka samo kod plazme)

Volframova elektroda

Izvor struje

Zaštitni plin

Plazmeni plin

Prijelazni luk-zavarivanje taljenjem

PLAZMA

-

Efekt “ključanice”

Usporedba toplinskih izotermi

TIG PLAZMA

Usporedba širine električnog luka

TIG PLAZMA

Usporedba geometrije zavara

TIG PLAZMA

b=(1 do 2) t b=(0,6 do 1) t

Usporedba duljine el. luka (10A)

TIG PLAZMA

1,5 mm 6,4 mm

Zaštitni plinoviRazlikujemo plazmeni plin i zaštitni plin

• Ar - plazmeni plin

• Ar+H2

• N2+H2-zaštita korijena

Parametri plazma zavarivanja

• struja zavarivanja-već od 0.05A

• brzina zavarivanja

• udaljenost sapnice od radnog komada

• protok plazmenog plina

• protok zaštitnog plina

Primjena PLAZMA ZAVARIVANJA

• male debljine

• materijali osjetljivi na velike deformacije (CrNi)

• zavarivanje opreme za medicinu, procesnu industriju, precizni elementi za medicinu itd.

• zavarivanje šavnih cijevi od CrNi čelika

• zavarivanje bakra

Prednosti zavarivanja plazmom u odnosu na uobičajeno TIG zavarivanje su

1. poboljšana krutost luka plazme,2. omogućava lakšu regulaciju ulaza toplote u radni

komad,3. veća dužina luka u odnosu na TIG postupak

omogućava da se sa manje problema održava pravilan položaj gorionika,

4. veličina zavarivačkog kupatila pri korišćenju plazme takođe je manje osetljiva na promjene u dužini luka,

5. lakše je uvođenje dodatne žice ili šipke i manipulacija ručkom gorionika zbog većeg

rastojanja od mlaznice do radnog komada ( 5 -12 mm),7. može se koristiti dodatna žica ili šipka većeg

prečnika sa minimalnim rizikom od zagađivanja metala šava. Ovo je posebno značajno pri zavarivanju nehrđajućih čelika, aluminijuma i titana,

8. zbog toga što je luk plazme vrući nego TIG luk, brzine zavarivanja su više, a zona gustoća energije (koncentracija) je veća i stoga su moguće veće brzine zavarivanja, a istovremeno je i potrebna struja manje jakosti za dobivanje određenog spoja što rezultira i manjim deformacijama (i do 50%),

9. podešavanjem parametara zavarivanja moguća je kontrola penetracije,

10.veća je stabilnost luka, kao i njegova paralelnost,11.uži zavareni spojevi (veći omjer dubine i širine), što

ima za posljedicu i manje deformacije,12.lakše dodavanje dodatnog materijala obzirom na

manju osjetljivost o udaljenosti elektrode, nemogućnost da elektroda dotakne dodatni materijal ili rastaljenu kupku čime se također onemogućuje mogućnost onečišćenja metala zavara s volframom i smanjuje potreba za pripremom elektrode.

13.Moguća izuzetno kratka vremena zavarivanja14.Automatizacija.

15.veća dubina penetracije omogućuje smanjenje broja slojeva – vrlo često zavareni spoj može se izvesti u jednom prolazu,

16.najčešće se koriste sučeljeni spojevi što znatno umanjuje troškove pripreme spoja.

17.plazmeni plinovi koji struje nad otvorenom ključanicom pomažu u uklanjanju plinova koji bi pod drugim okolnostima bili zarobljeni u rastaljenom metalu i uzrokovali poroznost,

Nedostaci plazma zavariv.1. Obzirom na prirodu luka plazma postupak

zavarivanja ima uske tolerancije pripreme spoja,

2. pištoljima za ručno zavarivanje plazmom teže je rukovati i zahtijevaju više održavanja i provjera radi osiguranja kvalitete zavarenog spoja.

3. postupak zavarivanja ima više parametara koji mogu imati uske radne tolerancije,

4. potrebno je veće umijeće radnika prilikom ručnog zavarivanja debljih materijala,

5. potrebno je voditi veću brigu o održavanju pištolja da bi se osiguralo kvalitetno zavarivanje

Primjena EPP zavarivanja

Primjena EPP zavarivanja

Podloške “backing”

• Zbog velike količine nataljenog metala

• Netaljive podloške-bakar, keramika

• Podloška od praška• Podloška korijena• Zavar kao podloška• Taljiva metalna podloška

Priprema spoja

Priprema spoja

Priprema spoja

Greške kod EPP zavarivanja

• Porozitet- nečistoće, vlaga, kontaminirani prašak, korodirana žica, nedovoljna količina praška, nečistoće u prašku

• Uključci praška-loša priprema spoja, loši parametri

• Nepravilna geometrija-loši parametri, velika količina taline, problem kod dovođenja praška, loše vođenje “traktora”

Sličnosti i razlike plazma i TIG postupka• Slično TIG postupku, gorionici za zavarivanje i rezanje

plazmom se koriste sa uobičajenim izvorima struje koji imaju strmopadajuće karakteristike (jednosmerna struja direktnog polariteta). Uobičajeni TIG izvori struje mogu se koristiti za zavarivanje plazmom jednostavnim dodavanjem upravljačke kutije kojom se reguliše uspostavljanje luka, protok gasova i vode za hlađenje. Rezanje plazmom zahtijeva istu osnovnu vrstu izvora struje, ali mora imati dosta viši napon praznog hoda i treba da je u mogućnosti da proizvede mnogo višu jačinu struje nego TIG izvor struje.

Napon i struja• Napon praznog hoda za jedinicu plazme može biti

visok i 400 V. Stvarno, skoro svaki izvor jednosmerne struje sa strmopadajućim naponom i najmanjom vrijednošću napona praznog hoda od 80 V i glavnim kontaktorom može se koristiti za rad opreme za zavarivanje plazmom.

• Minimalna struja koju ćete postići zavisi od izabranog izvora struje. Najčešće, međutim, visok napon obezbeduje posebno konstruisanim izvorima struje za luk plazme.

TERMIČKO REZANJE

• Zavarivanje je samo jedan od niza aktivnosti u procesu izrade neke zavarene konstrukcije. Jer, da bi se pristupilo zavarivanju neophodno je kupljeni materijal (recimo, lim većih dimenzija) izrezati na željene dimenzije, a to se može izvršiti raznim tehnologijama kao što su: sječenje, testerisanje, termičko rezanje, glodanje itd.

Termičko rezanje srodno varenju

• je tehnologija koja se često koristi u zavarivačkoj praksi i ubrajaju je u tehnologije srodne zavarivanju, jer je pored određenih sličnosti danas nezamisliva izrada veće zavarene konstrukcije (broda) bez upotrebe termičkog rezanja.

• U najširem smislu pod termičkim rezanjem se podrazumijeva proces razdvajanja metala primjenom toplotne energije.

Dva osnovna tipa termičkog rezanja• Zavisno od toga koji se izvor toplote primjenjuje mogu

se razlikovati dva osnovna tipa termičkog rezanja:

1.bez upotrebe električne energije - plamenom (gasno rezanje),

2.uz pomoć električne energije.

Gasno rezanje uvijek, električno ponekad• Praksa je pokazala da rezanje (gasnim) plamenom

sa stanovišta kvaliteta reza, ekonomičnosti, terenske primjenljivosti itd. zadovoljava osnovne kriterije, dok se postupci termičkog rezanja uz pomoć električne energije koriste uglavnom onda kada to nije moguće izvršiti plamenom.

U postupke termičkog rezanja uz pomoć električne energije ubrajamo:

a)- rezanje plazmom,

b)- elektrolučno rezanje,

c) - rezanje elektronskim mlazom,

d)- rezanje laserom.

REZANJE GASNIM PLAMENOM• Gasno rezanje obuhvata postupke kod kojih se

potrebna toplota stvara, sagorijevanjem metala u mlazu kisika. Za ovaj postupak postoji više naziva: autogeno, plinsko, plameno, rezanje kisikom itd. Naziv autogeno nastao je od toga što se proces (sagorijevanja) odvija "sam od sebe" autogeno.

Rezanje metala• Da bi proces rezanja uopće započeo treba materijal

na mjestu reza zagrijati na temperaturu zapaljenja i tek tada dovesti kisik u kojem će metal izgarati. Troska, to jest oksidi metala nastali izgaranjem, se u procesu rezanja ispuhuju (odstranjuju) van reza.

• Rezanje se vrši pomoću gorionika za rezanje tako što se formiranim acetilenskim plamenom zagrije lokalno mjesto početka reza do temperature zapaljenja, a onda se istim gorionikom, kroz istu sapnicu pušta mlaz kisika koji izaziva hemijski proces oksidacije, tj. sagorijevanje materijala na mjestu reza. Znači, gasno rezanje čelika zasnovano je na osobini željeza da sagorijeva u struji kisika.

Rezanje gasnim plamenom

Slika 3.1.

Automatski uređaj za plinsko rezanje

Paljenje čelika• Temperatura zapaljenja ugljeničnih čelika je 800 -

1000°C ovisno od sadržaja ugljika. Utvrđeno je da je za sagorijevanje 1 cm3 gvozđa potrebno 2,1 l kisika. Reakcija oksidacije željeza se odvija u nekoliko faza od kojih je najvažnija:

Fe + 1/2 02 = FeO + 64,3 kcal/kmol.

• Hemijska reakcija dovodi do stvaranja velike količine toplote usljed koje metal sagorijeva, a troska (FeO) biva otpuhana i tako nastaje rez.

Tri uvjeta za gasno rezanje• Različiti metali nemaju jednaku sposobnost gasnog

rezanja, jer na istu utiče veći broj faktora, a prije svega fizičke i hemijske karakteristike materijala. Postoje tri osnovna uvjeta koje moraju ispunjavati metali ili legure da bi se gasnim plamenom uopće mogli rezati:

1. temperatura zapaljenja mora biti niža od temperature topljenja metala,

2. razvijena količina toplote usljed sagorijevanja mora biti dovoljna da okolinu metala, na mjestu rezanja, održava na temperaturi zapaljenja,

3. temperatura topljenja nastalih oksida (troske) mora biti manja ili jednaka temperaturi topljenja metala, kako bi se troska mogla odstraniti iz reza.

Temperature topljenja nekih metala i njihovih oksida

Metal Temp. topljenja°C Oksid Temp. Sagorij. °C

Željezo Fe 1535 FeO 1380

Silicij Si 1430 Si02 1710

Mangan Mn 1244 MnO 1650

Krom Cr 1615 Cr02 2300

Aluminij Al 660 A1A 2014J

Magnezij Mg 651 MgO 2800

Titan Ti 1830 TiO 1991

Volfram W 3415 W03 3470

Nikl Ni 1455 NiO 2090

• Sagorjevanje čelika može da se predstavi sljedećim hemijskim jednačinama:

Fe+0,5O2=FeO+267 kJ

2Fe+1,5O2=Fe2O3+825 kJ

3Fe+2O2=Fe3O4+1120 kJ

Promjena temperature sagorijevanja i temperature topljenja čelika

• Oslobođena toplota čini približno 2/3 toplote potrebne za sagorijevanje čelika, a 1/3 se dobija sagorijevanjem gorivog gasa.

Uređaj za gasno rezanje – Uređaj za ručno gasno rezanje je praktično isti kao

uređaj za gasno zavarivanje, s tim da je gorionik drugačiji, pa će samo on biti detaljnije opisan.

– Od ključnog značaja za uspješno rezanje su mlaznice, koje mogu da budu veoma raznovrsne i prilagođene specifičnim zahtjevima (mlaznice za različite gorive gasove, za različite debljine, za brzo i sporo rezanje, za posebne uslove).

– U praksi su često u upotrebi mehanizovano i automatsko rezanje, što zahtjeva ugradnju dodatnih elemenata uređaja.

Gorionik za gasno rezanje

spoljne (broj) 1 2 3 4

unutrašnje (broj) 1-2 3-4 5 6

debljina materijala (mm)

3÷10 / 10÷30

30÷60 / 60÷100 100÷200 200÷300

Standardne mlaznice za rezanje

Mlaznica za rezanje

(a) sa jednim prstenastim otvorom (b) sa više otvora

Mlaznice sa različitim otvorima

a) cilindričnai b) konusna Aerodinamična mlaznica.

Mogućnost rezanja čelika gasnim plamenom

• uglavnom zavisi od procenta ugljika i procenta elemenata koji stvaraju teško topive okside u željezu (Al, Cr, Si, Ni) i otežavaju oksidaciju.

• Što je veći C-ekvivalent (Cev) materijal se teže reže, pa uzevši u obzir i presudnu ulogu ugljika u narednoj tabeli moguće je uspostaviti uvjete rezanja.

Klasifikacija čelika prema sposobnosti rezanja C-ekvivalent (Cev)

 

Cev max%C Uvjeti rezanja

0,6 03 Rezanje dobro u svim uvjetima

0,6-0,8 0,5 Režanje zadovoljavajuće - za veće debljine zimi je potrebno predgrijavanje na 120 °C

0,8-1 0,8 Rezanje ograničeno - zbog sklonosti zakaljenu potrebno predgrijavanjena 200-300 °C

>1 1,6 Rezanje slabo - sklonost ka naprslinama, potrebno predgrijavanje na 300-450 °C i sporo hlađenje

Više ugljika u čeliku - više problema• Sa porastom procentualne količine ugljika u čeliku

povećavaju se i teškoće pri rezanju prije svega opasnost od stvaranja neravnoteženih struktura, koje usljed svoje krhkosti mogu lahko dovesti do nastanka naprslina i zbog toga je pri povećanom sadržaju ugljika u čeliku predgrijavanje neophodno.

• Posljedica promjene strukture i hemijskog sastava na mjestu reza je promjena tvrdoće materijala. Kako se promjene u ZUT-u odigravaju u veoma tankom sloju (<1 mm) i povećanje tvrdoće će također biti u tankom površinskom sloju reza.

• Povećanje tvrdoće samo po sebi ne predstavlja neki problem, ali u slučaju potrebne naknadne mehaničke obrade izrezanih ivica (recimo mašinskog izvođenja priprema za zavarivanje) dolazi do prijevremenog otupljivanja reznih alata. Najveći uticaj na smanjenje tvrdoće ZUT-a ima predgrijavanje i naknadno sporo hlađenje.

• Obojeni metali (Al, Cu) i njihove legure, te nehrđajući čelik se veoma teško mogu rezati gasnim plamenom i to obavezno uz pomoć topitelja, pa se zbog toga njihovo rezanje izvodi postupcima termičkog rezanja uz pomoć električne energije, a najčešće plazmom.

• U principu postupak gasnog rezanja može biti ručni ili mašinski, a značajno se razlikuju kako u opremi i tehnici rada tako i u samom kvalitetu reza.

Tri varijante dodatnog alata za pravolinijsko vođenje gorionika:

• Varijante a i b za pravolinijsko vođenje, s tim da je u varijanti b ivica reza zakošena, ili vođenje gorionika po zadanoj konturi, varijanta c.

Automatsko rezanje: Zahtijeva komplikovane i skupe mašine, koje su

ekonomične jedino za serijsku proizvodnju. Mašine za rezanje mogu da budu pokretne ili nepokretne. Pokretne mašine uglavnom služe za pravolinijsko rezanje, mada mogu da se prilagode proizvoljnom, krivolinijskom kretanju (rezanju), sl. 113.

Mašina za automatsko rezanje

Mašina za automatsko rezanje

Tehnologija gasnog rezanja

• Gasno rezanje se izvodi u više faza:

-metal se prvo predgrijava acetilenskim plamenom, sve do postizanja temperature paljenja (početka sagorjevanja), koja za čelike iznosi 1300÷1350°C,

-na predgrijano mjesto se usmjerava mlaz kiseonika za sagorjevanje zapaljenog metala, pri čemu se brzina i protok mlaza određuju prema debljini materijala,

-kada se na početnom mjestu rezanja "savlada" cijela debljina, gorionik se pokreće brzinom koja omogućava stalni kontakt mlaza kiseonika i troske.

Pravilan proces rezanja:Odvija se konstantnom brzinom sa neprekidnim

mlazom produkata sagorijevanja (oksidi u obliku varnica). Pri tome acetilenski plamen i sagorijevanje metala treba da obezbijede dovoljno toplote da gornja ivica reza bude stalno na temperaturi paljenja.

Kod rezanja limova proces je relativno jednostavan, ali se kod rezanja profila, cijevi i drugih predmeta komplikovanijeg presjeka primjenjuju posebne tehnike da ne bi nastale deformacije i zaostali naponi.

Primjeri rezanja kvadratnog i okruglog profila

a) kvadratni profil - redosled b) dobra tehnika rezanja c) loša tehnika rezanja

a)

c)

b)

Pravilan izbor početka, završetka i redoslijeda rezanja

Da bi se smanjile termičke deformacije pri rezanju, treba pravilno izabrati početak, završetak i redoslijed rezanja.a) početak rezanja (A-A'-1)b) završetak rezanja (B-B'-2) c) redosled rezanja (1-2-3) Slika 115.

a) b) c)

ELELKTROOTPORNO ZAVARIVANJE

ELELKTROOTPORNO ZAVARIVANJE

• Razvoj elektroenergetskih izvora, potrebe za što većom produktivnošću i kvalitetom kod spajanja metala u automobilskoj i avioindustriji dali su snažan impuls razvoju postupaka elektrootpornog zavarivanja.

• Tehnologija elektrootpornog zavarivanja zauzima danas važno mjesto medu postupcima spajanja pogotovo kada je riječ o postupcima spajanja limova. Postupci zavarivanja kod kojih se metal zagrijava i topi toplinom stvorenom usljed električnog otpora, a da se pri tome ne stvara električni luk, pripadaju grupi postupaka elektrootpornog zavarivanja.

• Kod ovih postupaka zavari vanja iskorištena je poznata pojava da se svaki vodič zagrijava, kad kroz njega protiče električna struja. To zagrijavanje je srazmjerno električnom otporu kojim se vodič opire prolasku struje. Količina toplote razvijena u takvom vodiču određena je

• Jouleovim zakonom (Džul) i iznosi:

Q = I 2· R · t

• I - jačina struje zavarivanja,

• R - električni otpor,

• t - vrijeme protoka struje.

Faze stvaranja tačkastog elektrootpornog zavara

• Limovi koji se zavaruju postavljaju se preklopljeni na donju nepokretnu elektrodu (a).

• Pokretna gornja elektroda ostvaraje potrebnu silu za priljubljivanje limova (b).

• Elektrode tako preko limova stvaraju strujni krug kada kroz lim poteče struja (7) kroz njih. Prolaskom električne struje u njima se stvara otpor (R) koji je najveći na mjestu preklopa limova. Tamo gdje je najveći električni otpor razvija se i najveća količina toplote koja dovodi do topljenja metala (c).

• Sila (F) koja djeluje i nakon prestanka toka struje doprinosi spajanju istopljenih dijelova metala u jednu cjelinu koja i nakon hlađenja ima oblik leće (d)

• Podizanjem gornje elektrode završava se proces zavarivanja (e).

• Ako posmatramo preth. sliku, uočićemo da se pored otpora u samoj elektrodi koji je zanemarljiv (jer izrađena najčešće od bakra) javljaju slijedeći otpori:

• Rke, R'ke - kontaktni otpori na mjestu dodira elektroda i limova,

• R, R' - otpor volumena materijala limova,

• Rk - otpor na kontaktu dva lima.

Električni otpori pri zavarivanju

• Vrh elektrode se izrađuje sa takvim oblikom koji će uz djejstvo sile F mogu što prisniji kontakt između vrha elektrode i lima, pa na takvom mjestu otpor gurno nije najveći.

• Ostaje mjesto dodira limova gdje zbog namjerno izabrane takve sile F ne dolazi do potpunog kontakta tj. struja se ne prenosi preko velike kružne površine, već samo preko vrhova površinske hrapavosti limova.

• Ta mjesta u prvoj fazi daju najveći otpor proticanju struje.

• Kako topljenjem pada vrijednost otpora slijedeće mjesto većeg otpora je materijal lima koji se također počinje topiti. To topljenje bi se nastavilo nadalje nekontrolisano da se u određenom momentu ne prekine dotok struje i tako prekine sa daljnjim topljenjem, jer je uspostavljena željena veličina istopljene jezgre (leća).

Vrste postupaka elektrootpornog zavarivanja

Grupi postupaka elektrootpornog zavarivanja pripada čitav niz manje ili više korištenih postupaka, a najširu primjenu imaju sljedeći postupci:

a)tačkasto zavarivanje,

b)bradavičasto zavarivanje,

c)šavno zavarivanje i

d)sučeono zavarivanje.

TAČKASTO ZAVARIVANJE• Kao i svi drugi postupci zavarivanja i elektrootporno

tačkasto zavarivanje ima svoje osnovne parametre od čijih vrijednosti najviše zavisi kvalitet spoja, a to su:

• jačina struje zavarivanja I (A),• vrijeme prolaska struje kroz zavarivane elemente t (s)

(per.),• veličina sile pritiska elektroda i njene vremenske

promjene F (daN),• prečnik i oblik vrha elektrode d (mm).

• Zavisnost struje i vremena zavarivanja

Vrijeme zavarivanja t

t6t5t4t3 t7t2t1

• Najveći uticaj na veličinu struje zavarivanja ima vrijeme protoka struje (t) tako da u principu što je manja struja potrebno je duže vrijeme i sto je kraće vrijeme potrebna je veća struja.

• Međutim, ne može se beskonačno smanjivati vrijednost jačine struje (I) i povećavati vrijeme (t), jer postoji minimalna vrijednost struje ispod koje nije moguće ostvariti zavareni spoj.

• Ta vrijednost jačine struje zavisi od karakteristika materijala koji se zavaruje, njegove debljine, dimenzija vrha elektrode i sile na elektrodi.

• Iz dijagrama se može primijetiti daje šafirano područje najšire u lijevom dijelu tako da je tu i najjednostavnije izabrati parametre. Znači, preporučuje se kratki ili oštri režim zavarivanja tj. sa većim jačinama struje i kraćim vremenom zavarivanja.

• Taj režim ima niz prednosti: toplinski gubici usljed isijavanja limova ili curenja su minimalni, materijali koji imaju veliku toplotnu provodljivost (Al, Cu) samo se tim režimom i mogu zavarivati

Sila, struja i vrijeme• Kada počne da se stvara istopljena leća sila na

elektrodi se zadržava na F1, a nakon prekida protoka struje sila se još zadržava neko vrijeme.

• Za deblje limove prekidom struje značajno se povećava sila na elektrodi tj. koristi se i za tzv. iskivanje (F2) što znatno poboljšava mehanička i metalurška svojstva zavarene tačke, te utiče na sprečavanje pojave curenja

Dijagram sila, struja i vrijeme

Nedovoljna i prevelika sila• Nedovoljna sila na elektrodi prouzrokuje prskanje

istopljenog metala između limova, unutrašnje greške, pregrijavanje površine komada itd.

• Prevelika sila izaziva oštećenje površina (od kojih se često traži lijep estetski izgled) i veliku deformaciju limova, nesimetrične zavare, a budući da je kontaktni otpor smanjen zahtijeva upotrebu jače struje

Šentiranje struje• Pri tačkastom zavarivanju moguće je da dio električne

struje protiče izvan zone zavarivanja. Ova pojava naziva se šentiranje struje.

• Električna struja može šentirati kroz ranije zavarenu tačku kao stoje dato na slici, ili kroz neke slučajne kontakte limova.

Slika 2.123. Šentiranje struje

• Šentiranje bitno utiče na proces tačkastog zavarivanja, jer jačina struje šentiranja (IŠ) može dostići do 40% vrijednosti struje zavarivanja što dovodi do sniženja kvaliteta zavarene tačke.

• Uticaj struje šentiranja raste sa povećanjem broja istodobno zavarivanih limova. Zbog toga razmak između zavarivanih tačaka (c) pri zavarivanju tri lima treba biti veći od propisanog za dva lima. Preporučeni minimalni razmak pri zavarivanju dva lima je:

za niskolegirane čelike C = 19 mm, za nehrđajuće čelike C = 16 mm, za aluminij C = 13 mm.

Najčešće greške kod tačkastog zavarivanja su:

1.pukotine - nastale zbog unošenja prekomjerne količine toplote i velike sile na elektrodi, a evidentna je i promjena boje na površini tačke,

2.poroznosti i šupljine - su najčešće uzrok nedovoljne sile kovanja,

3.prekomjerna penetracija - nastaje zbog velike jačine struje zavarivanja i neodgovarajućeg oblika vrha elektrode,

4.prskanje (curenje) metala između limova nastaje kao posljedica nedovoljne veličine sile na elektrodi i nepravilno pripremljene površine.

BRADAVIČASTO, ŠAVNO I SUČEONO ELEKTROOTPORNO ZAVARIVANJE

• Bradavičasto zavarivanje je proces elektrootpornog zavarivanja kod kojeg se dijelovi zavaruju u više tačaka istovremeno, kao što se vidi na sl.(b).

Bradavičasto zavarivanje

Prvo mehaničkim putem bradavica potom zavar

• Na jednom od limova koji se zavaraju prethodno se plastičnom deformacijom formiraju bradavice koje u kontaktu sa zavarivanim limom daju malu dodirnu površinu, a time i veliki kontaktni otpor pogodan za početak procesa elektrootpornog zavarivanja.

• Elektrode velike površine (1) pritišću zavarivane limove (2) i dovode struju zavarivanja na njih što izaziva naglo topljenje i spljoštavanje bradavice do željene veličine istopljene jezgre.

Deblji limovi –impulsno zavarivanje

• Pri zavarivanju limova debljih od 3 mm preporučljivo je primijeniti impulsno dovođenje struje zavarivanja što će spriječiti pregrijavanje pojedinih bradavica u početku zavarivanja i osigurati ravnomjeran raspored struje.

• Ovaj postupak zavarivanja najčešće se koristi za materijale velike toplotne provodljivosti (Al, Cu) i kada konstrukcija zahtjeva više zavarenih tačaka na jednom mjestu.

Dimenzije i parametri zavarivanja za zaobljene bradavice

Osnovne prednosti bradavičastog nad tačkastim zavarivanjem su:

1.povećana produktivnost zbog istovremenog zavarivanja više tačaka,

2.duži vijek trajanja elektroda,

3.mogućnost korištenja manjeg razmaka između zavarenih tačaka,

4.manje grešaka uzrokovanih malim kontaktnim otporom, -jednostavnije zavarivanje i lijepši izgled spoja.

ŠAVNO ZAVARIVANJE je postupak sličan tačkastom zavarivanju, s tom razlikom

što su umjesto cilindričnih elektroda iste u obliku diska koje se obrću oko svoje ose i usljed radijalne sile vuku zavarivane limove, kao sto je dato na slikama.

Često se ovaj postupak naziva i kolutno elektrootporno zavarivanje, ali kako se najčešće ovim postupkom ne vrši tačkasto (a) nego kontinualno (b) (c) zavarivanje sa neprekidnim šavom, postupak češće nazivaju šavnim zavarivanjem.

On se koristi najčešće kada se zahtijevaju nepropusni - hermetički zavareni spojevi.

Uticaj načina dovođenja struje na oblik spoja

• a) tačkasto zavarivanje

•

• b)- pulsirajuće zavarivanje,

•

• c)• - kontinualno šavno zavariv.

Princip nastajanja zavarenog spoja je u suštini isti kao za tačkasto zavarivanje s tom razlikom što se ovim postupkom može zavarivati neprekidno - šavno i više-tačkasto sa željenim rastojanjem tačaka koje direktno zavisi od veličine izabranog strujnog prekida. (fp).

Za razliku od tačkastog, kod šavnog zavarivanja je sila pritiska elektroda na limove u cijelom procesu konstantna i u principu je za oko 20% veća.

Parametri šavnog zavarivanja niskougljeničnih čelika (prečnik kolutova je 220 mm)

Debljina tanjeg

lima (mm)

Sila na kolutove

(N)

Jačina struje

zavarivanja (A)

Linearnabrzina

kolutova (m/min)

Širina kolutova (mm)

Odnos trajanja perioda

Uklj. Prekid

0,3 1500 9700 8,60 3 - -0,4 1700 10100 7,80 3 - -0,5 1800 10400 7,20 3,5 - -0,8 2300 11300 5,40 4 - -1,0 2700 12100 4,60 4,5 - -1,2 3100 12800 2,70 4,5 1 11,5 3800 14000 2,35 5 1 11,8 4600 15100 2,00 6 2 12,0 5300 15800 1,80 6 2 12,5 6700 17800 1,40 6 3 23,0 8300 20000 1,00 8 5 3

Sučeono zavarivanje • U principu se dijeli na: sučeono zavarivanje čistim

otporom i sučeono zavarivanje iskrenjem.• Ovim postupkom se, kako samo ime kaže, sučeono

mogu zavariti dijelovi različitih oblika i namjena i to tako što se jedan dio steže u nepokretne, a drugi u pokretne čeljusti na koje je priključena struja velike jačine.

• U momentu spajanja tih dijelova usljed velikog kontaktnog otpora dolazi do zagrijavanja i omekšavanja dodirnih površina.

• Proces se prekida u trenutku kada bi došlo do potpunog topljenja dodirnih površina, ali sila djeluje sve do pothlađenja spoja i stvaranja čvrstog vijenca istopljenog metala što je karakteristično za ovaj postupak.

MAŠINE ZA ELEKTROOTPORNO ZAVARIVANJE

Svaka mašina za elektrootporno zavarivanje mora da sadrži tri osnovne cjeline i to:

1.električni dio - izvor struje za zavarivanje (transformator), sklopke, kablovi si.,

2.mehanički dio - sistem za ostvarivanje pritiska između elektroda,

3.elektronski programator za programiranje i kontrolu parametara zavarivanja.

Shema jedne mašine za tačkasto zavarivanje sa svojim osnovnim dijelovim data je na slj. slajdu.

1. pneumatski sistem, 2. gornji nosač, 3. kućište, 4. jezgro transformatora,5. pedala za uključenje, 6. donji nosač, 7. donja priljučna ploča, 8. sekundar

transformatora, 9. primar transformatora, 10. regulator snage, 11. priključak za komprimirani zrak, 12. priključno mjesto, 13. komandni ormar, 14. držač nosača elektroda, 15. nosač elektrode, 16. elektrode, 17. fleksibilni vodič, 18. kruti vodič

Shema mašine za tačkasto elektrootporno zavarivanje

Najvažniji element električnog dijela mašine je transformator (4, 8, 9).

• Njegova funkcija je da struju gradske mreže koja je niske jačine, a visoko napona transformiše u struju velike jačine (reda kA), a malog napona (max 25V) Zavarivački transformator radi u veoma jakom režimu tako dimenzionirani da namoti trpe visoka toplotna opterećenja, pa im je neophodno hlađenje, najčešće vodom.

• Broj stupnjeva regulacije za mašinu snage do 5 kW je obično veći od 4, a za snage od 10 do 7 kW treba da je veći od 8.

• Pri izboru mašine za elektrootporno zavarivanje prethodno je potrebno razmotriti osnovne ulazne informacije: materijal i dimenzije elemenata, veličina proizvodne serije, kakav kvalitet i tip spoja se traži itd., kako bi izvršili optimalan izbor.

Elektrode za tačkasto zavarivanje

• Elektrode su dijelovi mašina za zavarivanje koji imaju vrlo velik uticaj na kvalitet zavarenog spoja. Od njih se traži da izvrše osnovne tri funkcije:

prenesu silu do zone zavarivanja,provedu struju zavarivanja na mjesto

kontakta,odvedu suvišnu toplotu iz zone zavarivanja

u toku i nakon prolaska struje.

Važnost elektroda za tačkasto zavarivanje

Ovi zahtjevi pokazuju da su elektrode vrlo opterećeni elementi tako da imaju svoj vijek trajanja i predstavljaju potrošni materijal u procesu zavarivanja. Kako bi se taj vijek trajanja elektroda što više produžio, posebna pažnja se posvećuje konstrukciji i materijalu elektrode.

Da se ne bi mijenjala čitava elektroda nakon oštećenja njenog vrha konstruišu se elektrode sa promjenljivim vrhom, tako da ostali dijelovi elektrode sa sistemom za hlađenje ostaju neoštećeni.

T/lsx vode

Cilindrična ravna elektroda za tačkasto zavarivanje

Aparat za tackasto zavarivanje sa monofaznom i trofaznom strujom

Stari - Punkt aparati za tackasto zavarivanje

Hidraulična presa i aparat za tačk. zavarivanje

Punkt aparati za tackasto zavarivanje zice i lima

Multifunkcijski aparat za elektrootporno zavarivanje

Aparat za tačkasto zavarivanje SW 60

automatski podešava parametre  zavarivanja u zavisnosti od izabranih alata i debljine obratka

mikroprocsor - optimizira parametre zavarivanja pritisak vazduha - 6 bar dužina kabla - 1.600 mm

Dimenzije: • 300x575x320 mm

Instalisana snaga: • 11 kW

Napon zavarivanja: • 8,5 V

Opseg zavarivanja: • 2.000 - 6.000/ 200 - 6.000 A

Osigurač: • 32 A

Priključni napon: 1 Ph x 400 V Težina: 64 kg Tip-vrsta alata: aparat za zavarivanje

Roboti prve generacije za tačkasto zavarivanje

Roboti za tačkasto zavarivanje u Minhenu

ZAVARIVANJE POD TROSKOM

Za spajanje dva lima veće debljine u vertikalnom položaju EPT postupkom, za razliku od drugih postupaka, nije potrebna nikakva priprema ivica, zakošenja, već se samo gasno odrezane ivice lima fiksiraju na određenoj udaljenosti i odmah se može pristupiti zavarivanju.

Na slici je data shema procesa gdje se vidi mehanizam za transport žice (a) koji gura elektrodnu žicu kroz kontaktne cijevi i uranja je u sloj istopljene troske (b). Troska u tečnom stanju je elektroprovodljiva, ali stvara veliki električni otpor i ta činjenica se koristi kao osnova ovog procesa.

Shema procesa zavarivanja pod troskom

Prah za zavarivanje se dodaje direktno u rastop, ručno ili automatski, u malim količinama (težinski oko 1/5 težine istopljene žice), a osnovna mu je funkcija stvaranje tečne troske.

a

Osnovni elementi gusjenice• Toplota potrebna za

rastapanje osnovnog i dodatnog materijala u ovom nastaje usljed prolaska struja velikih jačina preko elektrodne žice u trosku, gdje se usljed velikog električnog otpora troske razvija velika količina toplog pa rastopljena troska ima temperaturu veću od 2000°C što je sasvim dovoljno za topljenje elektrodne žice i ivica osnovnog materijala tj. stvaranje zavarenog spoja.

Pogonski motor

Elektrodna žica se topi i taloži na dno kupke (c) koja je od uticaja atmosfere potpuno zaštićena slojem trsoke (b).

Hlađenjem kupke formira se zavar šav fe). Da se prije kristalizacije kupka ne bi izlila koriste se bakarne "papuče" (e) hlađene vodom (f) koje se pomjeraju naviše kako napreduje zavarivanje.

To pomjeranje vrši se pomoću uređaja zvanog "gusjenica", jer poput gusjenice "puže" uz lim, zavarujući dugačke vertikalne spojeve.

Na slici se vidi da "gusjenica" ima vlastiti elektropogon koji omogućuje kontinualno penjanje brzinom od 0,1-l,5 m/h. Gusjenica je težine oko 30 kg i lahko i brzo se montira na mjesto zavarivanja.

Postupak zavarivanja pod troskom ne spada u grupu elektrolučnih postupaka

Naime, samo u početku procesa, postupak je identičan zavarivanju pod prahom. Električni luk se uspostavlja između elektrodne žice i osnovnog materijala u zašti praška.

Kada se prah počne topiti i prijeđe u tečnu trosku, tada počinje proces zavarivanja pod troskom na bazi pregrijavanja troske usljed električnog otpora, tako da se prije može reći da ETP postupak spada u postupke elektrootpornog zavarivanja topljenjem.

EPP POSTUPAK

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE POD PRAHOM

EPP postupak

• Postupak elektrolučnog zavarivanja pod prahom - EPP (Elektrolučno-Pod-Prahom) razvijen je tridesetih godina ovog vijeka i bio je prva alternativa do tada jedino poznatom elektrolučnom REL postupku zavarivanja. Danas se uglavnom koristi u slučajevima zavarivanja odgovornih konstrukcija veće debljine, isključivo

automatiziranim postupkom (ne ručnoj), gdje se zahtijeva pouzdanost i ravnomjernost kvaliteta.

Razlika EPP i MIG/MAG postupka

Kao i kod svih elektrulučnih postupaka zavarivanja i ovdje zavareni spoj nastaje topljenjem, uz pomoć električnog luka, dodatnog materijala i zavarivanih stranica osnovnog materijala.

Istopljeni osnovni materijali i dodatni materijal se miješaju i hlađenjem kristaliziraju u čvrsti zavareni spoj - šav.

Postupak je dosta sličan MIG/MAG postupku s tom razlikom što se za zaštitu kupke ne koristi gas već zaštitni prašak. Znači zaštita istopljene kupke od atmosfere kod ovog postupka se ostvaruje uz pomoć praška.

(Kod REL postupka ovu funkciju vrši obloga elektrode).

1 - elektrodna žica, 2 - prašak,3 - stvrdnuta troska, 4 - šav, 5 - osnovni materijal

Proces formiranja šava EPP postupkom datim u presjecima

IVI VII III

EPP-postupk mora biti mehaniziran ili automatiziran

• Bitna karakteristika EPP-postupka je da se u toku zavarivanja ne vidi električni luk, jer je on "skriven" ispod sloja praška, što je jedna od pozitivnih osobina. Međutim, to onemogućava ručno vođenje luka po žlijebu, jer se on jednostavno ne vidi od praška pa iz tog razloga ovaj postupak mora biti mehaniziran ili automatiziran. Postoje i tehnike ručnog vođenja, ali se one koriste uglavnom kod nepravilnih linija šava i prilično su nepodesne.

Mehanizam EPP zavarivanja• U procesu zavarivanja električni luk pored osnovnog (5)

i dodatnog materijala (1) topi djelimično i prašak (2), a pošto je talina praška znatno lakša od taline metala ona ispliva na površinu i stvara sloj troske (3) koja štiti šav i nakon podizanja neistopljenog praha. Za razliku od REL postupka ova troska se vrlo lahko skida. Neistopljeni dio praha se uređajima za usisavanje kupi, prosijava ponovo se koristi.

EPP postupak zavarivanja poznat je kao visokoproduktivan postupak, jer:

1.omogućava protok velikih gustina struje (200 A/mm2), a time i mogućnost povećanja brzine zavarivanja,

2. ima vrlo dobar koeficijent iskorištenja toplote,

3.automatizacija postupka, zajedno sa prethodnim faktorima, omogućava veliki koeficijent topljenja dodatnog materijala od 15 g/Ah za jedan luk.

• Uporedni pregled toplotne raspodijele za REL i EPP-automatsko zavarivanje sa elektrodama 5 mm. Za REL I=350A v= 7 m/h, za EPP1= 750A v=25 m/h.

Utrošak toplote u % REL EPP

Topljenje elektrodne žice

23 27

Topljenje osnovnog materijala

8 45

Topljenje obloge/praška

7 25

Gubici toplote 62 3

PARAMETRI EPP ZAVARIVANJAParametri zavarivanja, tehnika rada i izbor dodatnih materijala su

osnovni faktori od kojih zavisi oblik i kvalitet zavarenog spoja.

Osnovni parametri EPP zavarivanja koji imaju najveći uticaj na oblik poprečnog presjeka zavara (dubina uvara, širina i nadvišenje) su:

1. jačina struje zavarivanja -1 (A),

2. napon elektičnog luka - U (V),

3. brzina zavarivanja - Vz (mm/min),

4. prečnik elektrodne žice - d (mm)

Postoji i niz drugih faktora koji imaju manji ili veći uticaj, a neki od njih su:

a) vrsta, granulacija i debljina sloja praška,

b) nagib pri zavarivanju,

c) mjesto i način priključenja mase,

d) gustina i polaritet struje itd.

Optimalni odnos parametara EPP zavara

Između osnovnih parametara zavarivanja postoji određena interakcija tj. promjenom jednog parametra utiče se i na druge, pa je uspostavljanje optimalnog odnosa parametara u cilju dobivanja željenog oblika zavara, jedan od ključnih poslova tehnologa zavarivanja. Savremena oprema za zavarivanje posjeduje automatizovane sisteme koji omogućavaju da se regulacijom samo jednog od parametara automatski optimiziraju i ostali.

Uticaj pojedinih parametara na oblik navara EPP postupkom. Pri varijaciji jednog, u posmatranom slučaju, ostali parametri su u principu nepromjenjivi

Uticaj jačine struje na oblik zavara

Jačina struje zavarivanja I- je najvažniji parametar i direktno utiče na dubinu

penetracije i količinu istopljenog dodatnog i osnovnog materijala. Povećanjem jačine struje skoro linearno raste penetracija, a širina i nadvišenje zavara se značajno povećavaju.

- Povećanjem jačine struje 10% raste količina istopljenog dodatnog materijala za oko 2,5% i pri tome je odnos osnovni - dodatni isto pljeni materijal 2:1.

Napon električnog luka U• Utiče na stabilizirajuća svojstva praška kao i dužinu

električnog luka. Napon zavarivanja je razlika potencijala između vrha elektrode i površine kupke i mijenja se proporcionalno sa dužinom električnog luka.

• Što je veći razmak između vrha žice i osnovnog materijala veći je napon. Recimo, kod 2 mm rastojanja napon je 25 V, a za 6 mm napon je 35 V.

Brzina v zavarivanja EPP postupkom Male brzine zavarivanja daju veliku širinu zavara prema tome

i veću potrošnju praška, a pri malim brzinama se stvara velika količina kupke koja bježi naprijed -pod luk, i sprečava prodiranje luka u materijal tj., nastaje mala penetracija.

U praksi se ne preporučuje brzina zavarivanja manja od 10 m/h. Preveliko povećanje brzine zavarivanja smanjuje količinu odvedene energije po jedinici zavara, a tim smanjuje i penetraciju, a prevelika brzina doprinosi stvaranju hrapave površine lica i pora u šavu, jer plinovi nemaju dovoljno vremena da izađu iz kupke koja se brzo hladi.

Znači nisu preporučljive ni ekstremno male, ni velike brzine zavarivanja, već neke optimalne u području od 20 - 50 m/h za nelegirane čelike i od 40 - 60 m/h za legirane i sitnozrnaste čelike.

Prečnik elektrodne žice

• Sa povećanjem prečnika elektrodne žice, smanjuje se penetracija, a znatno se povećava širina zavara. Smanjenjem prečnika žice raste gustoća struje što smanju je rasipanje snage luka, ali preporuka je da se ne ide preko 85A/mm2. Optimalni prečnici koji se najčešće koriste u praksi su od 3-5 mm.

Izbor vrste praškaIma značajan uticaj i na stabilnost luka kao i visina sloja

praška. Naime, ako je sloj praška premalen električni luk će probijati, prskati i tada treba povisiti sloj praška dok probijanje ne prestane.

Ako bi dalje povećavali sloj praška dobili bi negativnu pojavu da se plinovi iz kupke ne mogu u potpunosti probiti kroz veliki sloj praška, pa površina šava biva neravna. Širina sloja praška treba da bude 2 - 3 puta veća od širine zavara.

Orijentacioni parametri automatskog zavarivanja sučeonog spoja u jednom prolazu sa podlogom od praška. Ugao zakošenja ivica je 30°, a visina grla žlijeba 0-2 mm, granulacija praška 1,4-0,07 mm

Debljina materijala u mm

Jačina struje (A)

Napon luka (V)

Brzina zavarivanja ■ (cm/min)

Prečnik žice (mm)

9,5 900 40 49

11 920 37 40

12,5 960 33,5 614,5 980 30,5

16 1020 27,4

19 1080 35 22,9

22 1160 15,2 8

25 1250 13

UREĐAJI I OPREMA ZA EPP ZAVARIVANJE

Osnovni elementi uređaja za zavarivanje EPP postupkom su:

1)strujni izvor,

2)uređaj za vođenje i dotur elektrodne žice tzv. zavarivačka glava za EPP zavari vanje,

3)uređaji za dovod i odvod praška,

4)upravljačka kutija za podešavanje parametra zavarivanja,

5)uređaji sa ostvarivanje brzine zavarivanja,

6)ostala pomoćna oprema i uređaji za automatizaciju.

Dvije grupe uređaja za ostvarivanje brzine zavarivanja:

1.Uređaji kod kojih radni predmet miruje, a zavarivačka glava se u toku zavari vanja kreće po pravolinijskoj putanji zavarenog spoja;

2.Zavarivačka glava (ili pištolj) u toku zavarivanja miruje, a radni predmet izvodi kretanje (najčešće obrtanje cilindra na valjcima).

Prva grupa uređaja uglavnom se koristi za zavarivanje pločastih dugih elemenata i to na taj način što se automat za EPP zavaruje ili tzv. traktor (sl.2.109.) kreće po samom zavarivanom limu ili po postavljenim i fiksiranim stazama - šinama. Tc su ustvari samohodna kolica koja ima sopstveni pogon sa mogućnošću vrlo fine regulacije brzine kretanja.

Osnovni dijelovi traktora za EPP zavarivanje:

1 - samohodna kolica, 2 - regulator brzine kretanja

kolica, 3-lijevak za dotur praška, 4-pogonski točak za dotur

žice, 5-rezervoar praška, 6- klizači za precizno

pozicioniranje, 7-elektrodna žica, 8-upravljačka kutija

• Zavarivačka glava automata omogućava dovođenje struje na elektrodnu žicu, a pored toga ima i funkciju da dovodi elektrodnu žicu u kupku željenom brzinom.

• Sa kalema se elektrodna žica vodi do sistema izmjenjivih točkića čija je funkcija da ravnaju i vuku elektrodnu žicu.

• Kod savremenih tipova zavarivačkih glava regulacija brzine dodavanja elektrodne žice se izvodi prema naponu luka tj. dužini luka. Ukoliko dođe do smanjenja dužine luka usljed, recimo, pojave ispupčenja na zavarivanom mjestu, uređaj automatski smanjuje brzinu dotura žice, usljed čega se povećava dužina i napon luka, te se uspostavlja početno stabilno stanje.

Nehorizontalni položaji zavarivanja• Pri EPP zavarivanju cilindričnih elemenata žica se ne

postavlja na simetral cilindra, jer bi tada došlo do isticanja nestvrdnute kupke i šljake. Žica se pomiče za

rastojanje A=10 - 30 mm (ili 2% D) u smjeru suprotnom od smjera obrtanja cilin dra. Veće pomjeranje odgovara manjem prečniku cilindra i u principu EPP postupkom je moguće zavariti cilindričan spoj kada je omjer debljine lima i prečnika cilindra veći od 1: 20.

Zavarivanje radijalnih spojeva na cilindričnim elementima

• Pomjeranje pri ovom zavarivanju ne vrši zavarivačka glava, već radni komad koji se nalazi na valjcima. Zavaljivačka glava je postavljena na portalu ili konzoli, koja omogućava postavljanje pištolja u radni položaj. Sa tipom konzole, kao na slici, moguće je zavarivanje i aksijalnih (ravnih) spojeva na cilindričnoj posudi, jer u tom slučaju radni komad miruje, a konzola se kreće po postojećim šinama.

• Za zavarivanje EPP postupkom postoje i razni specijalni uređaji prilagođeni i visoko automatizirani za zavarivanje samo određenih vrsta proizvoda.

Zavarivanje cilindrične posude EPP postupkom uz pomoć valjaka i konzolnog manipulatora

Slika 2.110.

Automatsko zavarivanje cijevi

Kontejnerski automatski aparat za varenje