ZAVARIVANJE

ZAVARIVANJE je spajanje ili prevlačenje osnovnog materijala primjenom topline ili

pritiska (ili oboje), sa ili bez dodatnog materijala.

LEMLJENJE je postupak spajanja uz pomoć rastaljenog dodatnog materijala (lema).

LIJEPLJENJE je postupak spajanja materijala ljepilima na sobnoj ili povišenoj

temperaturi.

3 PLINSKO ZAVARIVANJE

Plinsko zavarivanje spada u postupke zavarivanja taljenjem. Izvor toplinske energije

je kemijska energija vezana u gorivu, koja se oslobađa izgaranjem u plinskom

plamenu. Svaki gorivi plin može poslužiti za dobivanje plinskog plamena, ako je

prisutan kisik koji omogućava izgaranje. Najčešće primjenjivi gorivi plin je acetilen, ali

se mogu primijeniti i propan, butan (vrlo često mješavina propan - butan), vodik ili

zemni plin.

Acetilen je u boci otopljen u acetonu i zato se može stlačiti na 15 bara, a da ne

dodđe do eksplozije.

Kisik se puni u boce od 40 litara označene plavom bojom. Stlačen je na 150 bara pa

je u boci 6000 litara kisika.

VRSTE PLINSKOG PLAMENA:

normalni (neutralni) - omjer 1:1

reducirajući - višak acetilena u plamenu

oksidirajući - višak kisika u plamenu

Najčešće se koristi normalni plamen.

TEHNIKE RADA:

desna - za deblje limove

lijeva - za tanje limove

PROBLEMI PLINSKOG ZAVARIVANJA:

velika zona utjecaja topline (ZUT)

toplinska deformacija

61 PLINSKO REZANJE

Postupak rezanja gdje metal izgara u struji čistog kisika, pri temperaturama nižim od

temperature taljenja (rezanje kisikom, autogeno rezanje). 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.

UVJETI REZLJIVOSTI:

Tp < Tt Tp - temperatura zapaljenja materijala

Tt - temperatura taljenja materijala

Tto < Tt Tto - temperatura taljenja oksida

Ako materijal ima oksida, njihova temperatura taljenja mora biti manja od

temperatute taljenja materijala.

toplina nastala izgaranjem + toplina predgrijavanja moraju biti dovoljne za

održavanje temperature zapaljenja

111 REL POSTUPAK ZAVARIVANJA

(RUČNO ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE OBLOŽENIM ELEKTRODAMA)

Energiju za zavarivanje daje električni luk. Električni luk je intenzivno izbijanje naboja

u jako ioniziranoj smjesi plinova i para različitih materijalakoje potječu od metala

elektrode, obloge, različitih plinova i praškova. 3000 - 5000°C na električnom luku.

Električni luk možemo održavati, bilo izmjeničnom, bilo istosmjernom strujom, pa se

prema tome izvori dijele na izvore izmjenične i istosmjerne struje.

ISTOSMJERNI: IZMJENIČNI:

generatori istosmjerne struje • transformatori

ispravljači • pretvarači frekvencije

ELEKTRODE ZA REL ZAVARIVANJE

Obložene elektrode su metalna jezgra u obliku žice na koju je nanesena nemetalna

obloga.

FUNKCIJE OBLOGE:

električna

fizikalna

metalurška

Električna funkcija obloge sastoji se u tome da osigura dobro uspostavljanje luka i

stabilan električni luk. U tu svrhu dodaju se tvari u oblogu elektrode koje kod taljenja

stvaraju plinove s velikom sposobnošću ionizacije. Ti stvoreni plinovi čine dobru

provodljivost električnoj struji između vrha elektrode i radnog komada.

Fizikalna funkcija obloge sastoji se u:

omogućavanju i olakšavanju zavarivanja u prisilnom položaju

zaštiti kapljice u prijelazu i taline zavara od štetnih plinova iz zraka i prenaglog

hlađenja

Metalurška funkcija obloge sastoji se u njezinu metalurškom djelovanju na zavareni

spoj u toku procesa zavarivanja. Razlikuju se 3 načina toga djelovanja:

legiranje

dezoksidacija

rafinacija

PODJELA OBLOŽENIH ELEKTRODA:

bazična + - duljina el. luka d/2

rutilna - AC - duljina el. luka d

celulozna - + - cjevovodi

Izbor elektroda vrši se prema više kriterija. Najvažniji su:

izbor elektrode prema osnovnom materijalu (mehanička svojstva i kemijski

sastav)

zahtijevi za zavareni spoj

Najlakše je zavarivanje izvoditi u položenom položaju. Takav se položaj maksimalno

nastoji iskoristiti primjenom različitih pomagala za okretanje i pozicioniranje radnog

komada.

Kod REL zavarivanja na izvoru struje moguće je namjestitit samo jedan parametar -

struju zavarivanja. Struja zavarivanja odabire se prema promjeru elektrode.

131 MIG/ 135 MAG POSTUPAK

Kod ovog postupka zavarivanja električni luk se održava između taljive, kontinuirane

elektrode u obliku žice i radnog komada. Proces se odvija u zaštitnoj atmosferi koju

osiguravaju inertni plinovi (Ar ili He) ili aktivni plinovi (CO2 i mješavine).

Pogonski sistem dodaje žicu konstantnom brzinom kroz cijevni paket i pištolj u

električni luk. Žica je istovremeno i elektroda i dodatni materijal, to jest njenim

taljenjem se popunjava pripremljeni žlijeb. Postupak može biti poluautomatski

(dodavanje žice mehanizirano, a vođenje pištolja ručno) ili automatski potpuno

mehaniziran.

Zaštitni plinovi koji se koriste kod ovog postupka

štite rastaljeni metal od utjecaja okolne atmosfere

ionizacijom osiguravaju vodljivi prostor za održavanje električnog luka

a dovode se na mjesto zavarivanja kroz posebnu sapnicu na pištolju, koja se nalazi

oko kontaktne cjevčice.

U slučaju primjene inertnog plina (Ar, He ili njihove mješavine) nema reakcije

rastaljenog metala s plinom pa se takvi plinovi koriste kod zavarivanja osjetljivih

materijala na utjecaj plinova iz atmosfere (Al, Cu i njihove legure, CrNi čelici, Ti i

slično).

Kod zavarivanja u zaštiti aktivnih plinova dolazi do reakcije između CO2 i rastaljenog

metala. CO2 je inertan pri nižim temperaturama, ali se iznad 1600°C disocira u

ugljični monoksid CO i slobodni kisik koji tada reagira s rastaljenim metalom.

Kod MIG/MAG zavarivanja najčešće se koriste pune žice promjera od 0,6 do 2,4 mm.

Žice od čeličnih materijala su pobakrene ili poniklane radi bolje električnog kontakta i

zaštite od korozije. Osim punih žica koriste se i praškom punjene žice. Mogu se

koristiti sa ili bez plinske zaštite.

PRIJENOS METALA:

kratki luk

štrcajući luk

mješoviti luk

UTJECAJ ZAŠTITNIH PLINOVA odražava se na:

električno - fizikalna svojstva električnog luka (prijenos metala)

metalurške procese u talini zavara

tehnološke parametre

PARAMETRI KOD MIG/MAG ZAVARIVANJA:

jakost struje zavarivanja

napon luka

veličina dodatnog induktiviteta (uspon struje)

brzina zavarivanja

protočna količina zaštitnog plina

dužina slobodnog kraja žice

Sile u električnom luku utječu na prijenos metala. Prijenos metala odvija se u 3 faze:

taljenje vrha žice i odvajanja kapljice

let kapljice kroz električni luk

sjedinjenje kapljice i taline

Kod MIG/MAG zavarivanja moguća automatska regulacija visine električnog luka.

IMPULSNO ZAVARIVANJE

Impulsnim zavarivanjem moguće je podešavanje više parametara zavarivanja, te

time postizanje veće kontrole samog procesa zavarivanja.

GREŠKE KOD MIG/MAG ZAVARIVANJA

poroznost (N2, H2, CO)

nepotpuna penetracija

greške vezivanja

uključci troske

zajedi

pukotine

štrcanje kapi

141 TIG ZAVARIVANJE

(TUNGSTEN INERT GAS)

Električni postupak zavarivanja gdje se toplinom oslobođenom u električnom luku koji

se uspostavlja između netaljive elektrode i radnog komada tali osnovni, a po potrebi i

dodatni materijal.

Mjesto zavarivanja (rastaljeni osnovni materijal, dodatni materijal, zagrijani vrh

elektrode) štiti se od štetnog djelovanja okolne atmosfere inertnim plinovima.

Netaljiva elektroda izrađena je od wolframa legiranog s malim dodacima (1 do 2%)

torijevog ili zirkonijevog oksida. Ti dodaci olakšavaju uspostavu luka, stabiliziraju luk

(osobito pri malim strujama), amanjuju eroziju vrha elektrode, te povećavaju

dozvoljeno strujno opterećenje. Vrh elektrode označen je bojom koja označava

sastav elektrode. Elektrode se proizvode u promjerima od 0,8 do 9,5 mm.

VRSTA STRUJE ZAVARIVI MATERIJALI NAPOMENA

istosmjerna elektroda (-) pol

svi materijali osim Al i Mg i njihovih legura

mogućnost najvećeg opterećenja elektrode

izmjenična ili impulsna Al i Mg i njihove legure moguće uklanjanje oksida s površine osnovnog materijala

istosmjerna elektroda (+) pol

posebni slučajevi vrlo malo dozvoljeno opterećenje elektrode

Najčešće se koriste Ar i He. Kod zaštite korjena H2 + N2 (10 do 15% H2), Ar + H2 (za

VLČ), Ar + N2 (2 do 3% - VLČ (duplex čelik))...

Dobivaju se vrlo kvalitetni (perfektni) zavari.

TIG IMPULSNO ZAVARIVANJE

Prednosti iste kao i kod MIG/MAG postupka zavarivanja.

ZAKLJUČCI:

vrlo kvalitetni zavari

za zavarivanje svih vrsta materijala

posebno pogodan za zavarivanje korjena

spor postupak

121 EPP ZAVARIVANJE

Električni luk se održava između kontinuirane taljive elektrode (najčešće u obliku

žice) i radnog komada pod zaštitom praška.

Prašak štiti rastaljeni metal od djelovanja okolne atmosfere, sprječava naglo hlađenje

zavara i oblikuje zavar. Prašak utječe i na kemijski sastav zavara. Postoje različite

vrste zaštitnih prašaka, a izbor ovisi o vrsti i debljini osnovnog materijala, debljini

površine lima i parametrima zavarivanja. Praškovi se razlikuju prema kemijskom

sastavu, načinu proizvodnje, obliku i veličini zrna.

OSNOVNI MARAMETRI ZAVARIVANJA:

struja zavarivanja

napon

brzina zavarivanja

Česta je uporaba podloga za zavarivanje radi sprječavanja procurenja taline na

korjenskoj strani zavara (velika količina taline zbog velikih struja zavarivanja + drugi

razlozi).

Nema ručnog EPP zavarivanja.

PREDNOSTI:

velika učinkovitost

lako se automatizira

nepotrebna zaštita za oči

ujednačene kvalitete zavara (automati)

NEDOSTACI:

povećanje zrna (velika talina i sporo hlađenje)

mogućnost sistemske pogreške (ne vidi se luk)

nije pogodno za sve položaje zavarivanja

nije prikladno za kraće zavare i tanje limove

511 ZAVARIVANJE I 84 REZANJE LASEROM

LASER - LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMMISSION OF RADIATION

(POJAČAVANJE SVJETLOSTI STIMULIRANE EMISIJOM

ZRAČENJA)

a) spontana emisija - emisija obične svjetlosti

b) apsorpcija svjetlosti

c) stimulirana emisija - emisija laserske svjetlosti

SVOJSTVA LASERSKE SVJETLOSTI:

monokromatičnost

usmjerenost

koherentnost

CO2 i Nd-YAG laseri su najčešće upotrebljavani laseri u metaloprerađivačkoj

industriji.

CO2 Nd-YAG

VALNA DULJINA 10,6 µm 1,06 µm SNAGA 40 kW 6 kW KVALITETA ZRAKE bitno bolja lošija PUMPANJE električno optičko ISKORISTIVOST 5 - 10% 2 - 3% GUSTOĆA SNAGE 103 - 108 W/cm2

ABSORPCIJA metali loša metali dobra VOĐENJE ZRAKE ogledalima optičkim vlaknom REŽIM RADA cw i impulsni cw i impulsni HLAĐENJE potrebno potrebno

ZAVARIVANJE:

velike brzine zavarivanja

visoka fleksibilnost procesa

automatski proces

velika penetracija uz vrlo uske zavare

vrlo nizak unos topline, ZUT vrlo mali

REZANJE:

velike brzine rezanja

odlična kvaliteta reza

mali unos energije i male deformacije

NEDOSTACI:

visoki investicijski troškovi

visoki operativni troškovi

niska iskoristivost energije

problematično zavarivanje i rezanje materijala većih debljina

Posebno za zavarivanje zahtijevaju se oštre tolerancije radnih komada i pripreme

spoja. Vrlo je teško riješiti dodavanje dodatnog materijala. Princip zavarivanja

stvaranjem ključanice (uski krater ispunjen metalnom parom).

OSNOVNI TEHNOLOŠKI ČIMBENICI:

unesena toplinska energija

fokusna optika

vrsta spoja

pozicioniranje radnih komada

zaštita mjesta zavarivanja

ROBOTI U ZAVARIVANJU

Glavni motiv: PROFIT!

4D poslovi: difficulty dangerous dirty dummy

OSNOVNE ODREDNICE POJMA ROBOTA:

programabilnost

automatičnost

višefunkcionalnost

GENERACIJE ROBOTA:

1. GENERACIJA - ne snalaze se u situacijama neizvjesnosti

- visokoorganizirana okolina

2. GENERACIJA - snalaženje u nekim situacijama neizvjesnosti (slaganje radnog

komada na slobodno mjesto)

- jednostavne odluke (da ili ne)

3. GENERACIJA - sposobni su razdvojiti proces prikupljanja informacija i

donošenja odluka od kasnijeg kretanja kojim se te odluke sprovode (skupljanje

različitih dijelova određenim redoslijedom)

OSNOVNI KINEMATIČKI POJMOVI:

Slobodno se tijelo može gibati na 6 načina:

3 translacije (pomaka) duž koordinatnih osi x, y, z čime se postiže

pozicioniranje tijela u prostoru

3 rotacije (zakreta) oko koordinatnih osi Sx, Sy, Sz čime se omogućuje

orijentacija tijela

Za slobodno tijelo čije se gibanje u prostoru određuje pomoću 6 parametara, kažemo

da ima 6 stupnjeva slobode f = 6. Broj stupnjeva slobode je broj slobodnih odnosno

mogućih nezavisnih kretanja. O broju stupnjeva slobode direktno ovisi kompliciranost

zadatka (gibanja i pozicioniranja) koji robot može obaviti. BRoj zglobova određuje

broj stupnjeva slobode.

POGONI ROBOTA:

pneumatski

hidraulički

električki

ROBOTIZIRATI IMA SMISLA:

elektrootporno (točkasto) - autoindustrija

MIG/MAG

lasersko

plazma (rijetko)

TIG (posebni slučajevi)

PROGRAMIRANJE ROBOTA:

on-line

off-line

hibridno (mješano)

ON-LINE PROGRAMIRANJE

Programiranje se vrši na radnoj poziciji robota. Za vrijeme programiranja robot ne

obavlja proizvodnu funkciju. Najčešće spominjana metoda je tzv. "teach in" metoda

programiranja (učenje robota).

PREDNOSTI:

nije potrebna nikakva dodatna nabavka softwarea i hardwarea

lako se uči

nije potreban visokoobrazovni kadar

NEDOSTACI:

robot za vrije programiranja ne proizvodi

kod više robota to je dugotrajna metoda

nije moguće unaprijed programirati robota za zavarivanje radnih komada

prema nacrtu

OFF-LINE PROGRAMIRANJE

Programiranje se vrši na mjestu neovisnom o robotu. Vrši se pomoću specijaliziranog

softwarea na računalu odgovarajućih karakteristika (ROBCAD software i radna

stanica Silicon Graphics). 3D simulacija robotkse stanice, radnog komada, robota i

njihovog gibanja (virtual reality).