Praktikum Zavarivanje.pdf

SVEUČILIŠTE U SPLITU SVEUČILIŠNI ODJEL ZA STRUČNE STUDIJE

Studij konstrukcijskog strojarstva

PROIZVODNI POSTUPCI I ZAVARIVANJE

PRAKTIKUM ZA LABORATORIJSKE VJEŽBE

Razradio: Slaven Šitić, pred.

Split, 2013.

Studij konstrukcijskog strojarstva 2

Sadržaj

VJEŽBA br. 1 - TEORIJSKE OSNOVE ................................................................................... 4

ELEKTRIČNI LUK …………………………………………………………..4

OBLOGA ELEKTRODE …………………………………………………….6

PRIJENOS METALNIH KAPI U ELEKTRIČNOM LUKU ………………..8 đ

VJEŽBA br. 2 - ELEKTROLUČNI POSTUPCI ZAVARIVANJA .......................................... .9

RUČNO ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE……………………….........11 ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE POD PRAŠKOM ………………….15

ZAVARIVANJE TALJIVOM ELEKTRODOM……………………….......18 ZAVARIVANJE NETALJIVOM VOLFRAMOVOM ELEKTRODOM….21

VJEŽBA br. 3 ZAVARIVANJE TRENJEM I ELEKTRIČNIM OTPOROM ....................... 24 ZAVARIVANJE TRENJEM ……………………………………………......25 TOČKASTO ELEKTROOTPORNO ZAVARIVANJE ……..……………..27

VJEŽBA br. 4 - PLINSKO ZAVARIVANJE LEMLJENJE I LJEPLJENJ………………….29 LEMLJENJE I LJEPLJE …...…………………………………………........31

VJEŽBA br. 5 - TOPLINSKA REZANJA…………………………………………………….3 5

PLINSKO (AUTOGENO) REZANJE……………………………………...36 REZANJE PLAZMOM ………………………………………………...…..39





VJEŽBA br.1

TEORIJSKE OSNOVE


Split, 2013.


Vježba br. 1

TEORIJSKE OSNOVE - VERIFIKACIJA - A) ELEKTRIČNI LUK Električni luk je zapravo stup visoko ioniziranog plina ( plazme ). Pri atmosferskom tlaku električni luk ima vrlo visoku temp. od 6000 K do 12000 K. Stup plazme je u ravnoteži s okolinom, a kako se radi o ioniziranom plinu, osjetljiv je na strujanje zraka i na djelovanje magnetskog polja! Istosmjerni izvor struje daje u pravilu stabilniji luk nego izmjenični izvor! Cilj vježbe je :

Verifikacija gore navedenih teorijskih osnova električnog luka Oprema i materijal :

SPECIJALNO OPREMLJEN RADNI STOL obrubljen crnim zaštitnim staklom; kao izvor struje zavarivanja koristi se TRANSFORMATOR ( za izmjenični izvor ) i INVERTER ( za istosmjerni izvor ) ; UGLJENE ELEKTRODE sa stalkom za pridržavanje elektroda; univerzalni mjerni instrument UNIMER ; MAGNET ; PUHALICA s kompresorom ;

Izvođenje vježbe : Električni luk se uspostavlja između dvije horizontalno usmjerene ugljene elektrode. Kratkim spojem se aktivira električni luk, prema slici 1 .

Slika 1. Shematski prikaz pokusa s uspostavljenim električnim lukom.


Utjecaj strujanja okolnog zraka na električni luk ispituje se stvaranjem propuha iz puhalice s kompresorom .U naravi to izaziva vjetar !

Utjecaj magnetskog polja na električni luk ispituje se unošenjem permanentnog magneta u blizinu luka ( izaziva se interferencija s magnetskim poljem luka ). U naravi se poremećaj magnetskog polja događa i prigodom približavanja rubovima izratka, zbog izrazitog skretanja smjera struje. I jedan i drugi utjecaj remeti stabilnost ( pojava tzv. ″ puhanja luka ″ ), a može izazvati i gašenje luka!

Utjecaj vrste izvora struje zavarivanja na stabilnost luka verificirati zamjenom istosmjernog s izmjeničnim izvorom struje.

Mjerenja i opažanja : Promatra se izgled električnog luka prigodom promjene djelovanja strujanja zraka i magnetskog polja. Verificira se razlika u magnetskom puhanju luka prigodom korištenja istosmjernog u odnosu na izmjenični izvor struje. Istodobno mjeriti veličinu napona struje. Vlastita zapažanja:


TEORIJSKE OSNOVE - VERIFIKACIJA -

B ) OBLOGA ELEKTRODE Obloge elektroda imaju višestruku namjenu prigodom zavarivanja. Ne samo da zaštićuju talinu od okolne atmosfere, već i da sudjeluju u metalurškoj reakciji s rastaljenim metalom. Posebno je važno njihovo djelovanje na stabilizaciju električnog luka. Cilj vježbe je : Ispitati utjecaj obloge elektrode na stabilnost električnog luka. Oprema i materijal :

SPECIJALNO OPREMLJEN RADNI STOL obrubljen crnim zaštitnim staklom; INVERTER ( istosmjerni izvor ) kao izvor struje zavarivanja ; STALAK za pridržavanje elektrode; NEOBLOŽENA elektroda i OBLOŽENE elektrode ( jedanput rutilna, a zatim radi usporedbe bazična ). Sve elektrode su jednakog promjera i dužine te od istog materijala!

Izvođenje vježbe : Izvor struje spojiti prema slici 2.

Slika 2. Shematski prikaz sklopa za ispitivanje djelovanja obloge na stabilnost električnog luka


Ispitivanu elektrodu učvrstiti na stalku uz osiguranje zračnosti od cca 2 mm između vrha elektrode i ploče.

Uključiti izvor struje i ugljenom elektrodom uspostaviti luk. Elektrodu prepustiti izgaranju do gašenja luka.

Isključiti izvor struje i odložiti ostatak ispitivane elektrode. Postupak ponoviti sa svakom pripremljenom elektrodom! Mjerenja i opažanja : Mjeri se visina odgorenog dijela pojedine elektrode kao razlika početne i konačne duljine elektrode. Zaključuje se o utjecaju obloge na stabilnost luka ( veća visina odgorenog dijela znači i veću stabilnost luka ). Rezultate mjerenja prikazati tabelarno : vrsta elektrode–visina odgorenog dijela. Vlastita zapažanja:


TEORIJSKE OSNOVE - VERIFIKACIJA -

C ) PRIJENOS METALNIH KAPI U ELEKTRIČNOM LUKU Na prijenos metalnih kapi utječe više čimbenika: jakost struje zavarivanja, kemijski sastav elektrodne žice, vrsta obloge ili zaštitnog plina i drugi utjecaji ( npr. atmosferski uvjeti itd. ). Cilj vježbe je :

Ispitati utjecaj jakosti struje na veličinu kapi ( djelovanje tzv. pinch- efekta ), kao i utjecaj plinova iz metalurške reakcije željezni oksid - ugljik u nemirnoj elektrodnoj žici prilikom taljenja.

Oprema i materijal :

OBLOŽENE ELEKTRODE φ 3,25 mm , iz jedne te iste kutije ( da se izbjegne utjecaj obloge na formiranje kapi ); INVERTER ( istosmjerni izvor ) kao izvor struje zavarivanja ; STALAK S UGLJENOM ELEKTRODOM; POSUDA s vodom i cjedilom za prikupljanje metalnih kapi; Papirnate vrećice za sortiranje prikupljenih metalnih kapi.

Izvođenje vježbe :

Izvor struje i držač ugljene elektrode spojiti prema slici 3.

Slika 3. Shematski prikaz sklopa za prikupljanje metalnih kapi


→→→→ Uspostaviti električni luk između obložene i ugljene elektrode i održavati ga dok se obložena elektroda ne smanji na polovicu. →→→→ Izvaditi krpu i odložiti prikupljene skrutnute kapi u pripadajuću vrećicu. →→→→ Postupak ponoviti za tri različite jakosti struje i to: 70 , 110 i 140 A. Mjerenja i opažanja : Razmotriti sortirane kapljice prema pripadajućim jakostima struje zavarivanja i procijeniti srednju veličinu D prevladavajućih za dotičnu jakost struje I. Izmjerene srednje veličine kapi prikazati dijagramom: D = f ( I ) ! Zaključiti o utjecaju jakosti struje na veličinu kapljica! Uočiti mjesta na kapljicama kroz koja su izašli plinovi prigodom skrućivanja! Vlastita zapažanja:


SVEUČILIŠTE U SPLITU

SVEUČILIŠNI ODJEL ZA STRUČNE STUDIJE Studij konstrukcijskog strojarstva


VJEŽBA br.2

ELEKTROLUČNI POSTUPCI ZAVARIVANJA


Split, 2013.


Vježba br.2


A ) RUČNO ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE OBLOŽENOM ELEKTRODOM ( REL )

REL postupak zavarivanja još uvijek je najčešće primjenjeni postupak zavarivanja i to zbog svoje univerzalnosti, prilagodljivosti različitim uvjetima rada, kao i zbog relativno niže cijene uređaja. Zavaruje se izmjeničnom ili istosmjernom strujom. Luk se uspostavlja između elektrode i izratka. Pri tome se tali elektroda kao i dio osnovnog materijala ( izratka ). Elektrode su najčešće promjera od 2 do 6 mm i duljine 350 do 450 mm. Sastav obloge koja je nanesena na elektrodnu žicu značajno utječe na kvalitetu zavara, stabilnost električnog luka i mogućnost rada u raznim pozicijama. Prilikom rada je preporučljivo pridržavati se uputa proizvođača ispisanih na kutiji elektroda koje se koriste ( vrsta i jakost struje zavarivanja, način sušenja..). Kvalitet zavara uvelike ovisi o vještini zavarivača, što predstavlja i najveću manu procesa. Stoga iako jednostavan za upotrebu, od izvođača zahtijeva dobro poznavanje tehnike rada i uvježbanost ! →→→→ Elektrode s rutilnom, kiselom ili oksidnom oblogom daju dosta troske i dobro štite metal zavara pa se kod rada drži visina luka približno jednaka promjeru elektrode, koja je nagnuta prema ravnini za kut cca 75°, prema slici 4a . Ovakav položaj je ugodan za rad. →→→→ Bazične elektrode daju malo troske i slabije štite metal zavara. Elektrodu je potrebno držati skoro okomito na zavar uz vrlo kratak luk visina približno jedne polovine promjera elektrode, prema slici 4b . Ukoliko se pri radu s bazičnom elektrodom primjeni tehnika koja odgovara rutilnoj i kiseloj elektrodi, postoji velika opasnost dobivanja poroznog zavara! a) b) Slika 4. Tehnika vođenja: a)rutilne i kisele i b) bazične elektrode →→→→ Prilikom rada u vertikalnom , horizontalno-vertikalnom te u nadglavnom položaju uputno je smanjiti jakost struje zavarivanja, kako bi količina rastaljenog


metala i troske bila minimalna, a time bi se smanjio i utjecaj njihove težine na formiranje zavara. Tehnike rada

A – uspostavljanje električnog luka B – prekidanje električnog luka C - uspostavljanje električnog luka u početku i nastavljanju zavara D - održavanje nagiba elektrode E - održavanje dužine električnog luka Slika 5. Tehnike rada


Cilj vježbe je :

Praktično izvesti REL postupke zavarivanja i nakon verifikacije odabranih parametara obaviti pojedinačno vježbanje uz stručni nadzor


INVERTER ( istosmjerni ) i TRANSFORMATOR ( izmjenični ) kao izvori struje zavarivanja ; ELEKTRODE za zavarivanje ( rutilne, kisele, bazične ) ZAŠTITNA MASKA i RUKAVICE; ČELIČNI LIM debljine 5 do 10 mm i POMIČNO MJERILO.

Izvođenje vježbe : a) Polaganje gusjenica na čeličnu ploču: →→→→ Jakost struje odabrati prema uputi proizvođača elektrode, koja približno iznosi 40 A po 1mm promjera elektrode ( jezgre ). →→→→ Na čeličnu ploču navarivanjem polagati gusjenice duljine cca 100 mm, a navare slagati jedan do drugoga. Navarivati s elektrodama 2.5 i 3.25 mm Posebno nastojati dobro izvježbati paljenje luka, a nakon toga početke i prekide, te nastavke zavara, prema slici 5 . Postupak ponoviti sa svakom pripremljenom elektrodom, uz dužnu pažnju prigodom odlaganja kliješta (zbog mogućnosti neželjene uspostave luka i ozljeda )! →→→→ Pripremiti dvije ploče debljine 5 do 8 mm za V 60° sučeoni spoj s razmakom u korijenu 1.5 do 2 mm. Zavarivanje obaviti u položenoj poziciji i to : nakon pripajanja provariti korijenski zavar, a zatim popuniti ostatak šava u potrebnom broju slojeva. c) Izvođenje kutnog zavara : →→→→ Zavariti kutni zavar polaganjem samo jednog sloja u položenom ( P ) i vertikalnom ( V ) položaju. Mjerenja i opažanja : a) Vizualno se promatra izgled navara i vezivanje gusjenica . b) Vizualno se ocjenjuje kvaliteta sučeonog zavara, izgled tjemena i korijena.

Zabilježiti greške i prokomentirati uzroke njihovog nastajanja! Izmjeriti kutnu deformaciju prema slici 6.


Slika 6. Određivanje kutne deformacije kod sučeonog spoja

c) Vizualno se uspoređuje i ocjenjuje kvaliteta P i V zavara. Prije zavarivanja

kutnog zavara ploče su bile postavljene pod kutom od 90°. Nakon pripajanja i završenog zavarivanja ovaj se kut zbog stezanja smanji. Prikladnim radioničkim kutomjerom izmjeriti kut deformacije kod položenog ( P ) i vertikalnog ( V ) zavara!

Vlastita zapažanja:



B) ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE POD PRAŠKOM ( EPP ) Ovo je elektrolučni postupak kod kojeg je luk uspostavljen između elektrode i radnog komada pod slojem praška. Sastav praška je približan sastavu obloge s mogućnošću kombinacija različitih žica i prašaka, dok je kod obložene elektrode taj izbor već izvršio proizvođač. Kod poluautomatskog postupka elektroda je kontinuirana žica koja se odmata s bubnja pomoću valjčića pogonjenih elektromotorom na posebnim pokretnim kolicima. Ispred pištolja je na kolicima učvršćen lijevak za prašak. Jedan pol izvora struje je spojen na kontaktnu cijev kroz koju prolazi žica, a drugi pol na radni komad, prema slici 7. Automatska regulacija visine luka vrši se promjenom brzine dobave žice.

Slika 7. Shema poluautomatskog elekrolučnog zavarivanja pod praškom

A – zavareni spoj (zavar) B – troska C – usisnik praha D – nosač elektrode E – elektrodna žica F – prašak G – dobavljač praška H – spoj za zavarivanje I - osnovni materijal


→→→→ Kada se pravilno radi ne dolazi do bljeska luka i nije potrebna zaštita očiju, a količina razvijenih dimova je neznatna. →→→→ Zavaruje se u položenoj poziciji. Cilj vježbe je :

Praktično izvesti EPP postupak zavarivanja. Oprema i materijal :

INVERTER ( istosmjerni poluatomat ) kao izvor struje zavarivanja; ELEKTRODNA ŽICA φ 1,2 mm, PRAŠAK i RUKAVICE; ČELIČNI LIM debljine 5 do 10 mm.

Izvođenje vježbe : Polagati navare na čelični lim u duljini 100 do 200 mm. Elektroda je na (+) polu. Pištolj s lijevkom se vodi blago nagnuto prema okomici na šav. Dio praška koji se pretvorio u trosku ljušti se za zavara i baca, dok se dio koji je ostao sipak skuplja i vraća u lijevak. →→→→ Izbor materijala žice obaviti prema materijalu izratka! →→→→ Promjer žice odabrati prema debljini lima. Za debljine < 10 mm obično se koristi žica promjera < 3 mm, a za debljine iznad 10 mm koristiti žicu promjera 4 mm s većim brojem slojeva ili promjera 5 i 6 mm s manjim brojem slojeva ( ali je tada udarna žilavost zone taljenja smanjena zbog nastajanja krupnijeg zrna ). →→→→ Jakost struje odabrati približno 100 A po 1 mm promjera elektrode ( žice ). Kod većih promjera žice može se odabrati i do 200 A / 1 mm. Napon raste s porastom struje zavarivanja, a kreće se u rasponu 20 do 40 V. →→→→ Brzina zavarivanja iznosi od 20 do 25 cm / min za manje struje do preko 200 cm / min za velike jakosti struje. Na istoj ploči paralelno navariti nekoliko gusjenica svaka s promijenjenim jednim od prvotno odabranih parametara ! PRVOTNO ODABRANE PARAMETRE ISPROBATI na otpadnom materijalu PRIJE NAVARIVANJA REFERENTNE GUSJENICE !


Mjerenja i opažanja : Vizualno se promatra: skidanje troske i izgled ( tj. širina, nadvišenje i glatkoća ) pojedinog navara - gusjenice . →→→→ Procijeniti utjecaj promjene pojedinog parametra usporedbom s referentnom gusjenicom ! Vlastita zapažanja:



C) ZAVARIVANJE TALJIVOM ELEKTRODOM POD ZAŠTITOM PLINA ( MIG / MAG )

Ovo je elektrolučni postupak kod kojeg je luk uspostavljen između elektrode i radnog komada pod zaštitom inetrnog plina ( argon ) kod MIG postupka ili aktivnog plina ( CO2 ) kod MAG postupka kod kojeg se često koristi i mješavina plinova. Kod poluatomatskog postupka žica se dobavlja sa koluta pomoću elektromotora i potisnih kotačića i šalje u pištolj, prema slici 8. Prekidačem na pištolju se pušta plin i upućuje žica koja kratkim spojem s izratkom uspostavlja luk. Visina luka se automatski regulira zahvaljujući položenoj karakteristici izvora struje. Promjenom napona luka i brzine dobave žice mijenjaju se parametri zavarivanja, tako da se s elektrodnom žicom istog promjera mogu zavarivati i tanki i deblji limovi, što nije slučaj kod većine ostalih postupaka. Izvor struje sastoji se od transformatora i ispravljača ili od invertera koji daju istosmjernu struju približno konstantnog narinutog napona.

Slika 8. Shema poluautomatskog uređaja za MIG / MAG zavarivanje


Upravljačka kutija s kolutom žice, elektromotorom za pogon žice i sklopom za regulaciju najčešće je odvojena od izvora. Zaštitni plin se dovodi iz boce i spaja na upravljačku kutiju. Redukcionim ventilom na boci se tlak priguši i time osigura odgovarajući protok plina Cilj vježbe je :

Praktično izvesti MIG postupak na aluminiju i MAG postupak na čeliku. Nakon verifikacije odabranih parametara obaviti pojedinačno vježbanje uz stručni nadzor.


INVERTER ( istosmjerni poluatomatski uređaj ) kao izvor struje kod MIG zavarivanja; ISPRAVLJAČ ( istosmjerni poluautomatski uređaj ) kao izvor struje kod MAG zavarivanja; ELEKTRODNA ŽICA φ 1,2 mm ( čelična i aluminijska ); BOCA s ARGON- om i BOCA sa CO2 ) opremljene s REDUKCIONIM VENTILIMA; ČELIČNI LIM debljine 2 do 5 mm i ALUMINIJSKI LIM debljine 2 do 5 mm ; ZAŠTITNE MASKE i RUKAVICE.

Izvođenje vježbe : Uspješno zavarivanje postiže se samo ispravno postavljenim parovima jakosti i napona struje : →→→→ Napon se postavlja posebnim regulatorom i mijenja se u rasponu od 18 ( kratki luk ) pa do 35-40 V ( prijenos sitnim kapima ). →→→→ Jakost struje ovisi o brzini dobave žice koja se kreće od 2-3 m/min do 15-20 m/min, a regulira se na upravljačkoj kutiji. Nakon testiranja odabranih parametara izvršiti :

a) Zavarivanje aluminija MIG postupkom

→→→→ Na aluminijsku ploču debljine 2 do 5 mm navariti dvije do tri gusjenice, svaku sa drugim parom parametara ( napona i brzine dobave žice ). →→→→ Zavariti preklopni spoj dvaju aluminijskih limova. →→→→ Zavariti kutni spoj aluminijske trake na aluminijsku ploču.


b) Zavarivanje čelika MAG postupkom

→→→→ Na čeličnu ploču debljine 2 do 5 mm navariti dvije do tri gusjenice, svaku sa drugim parom parametara ( napona i brzine dobave žice ). →→→→ Zavariti preklopni spoj dvaju čeličnih limova. →→→→ Zavariti kutni spoj čelične trake na čeličnu ploču. POSEBNO PRIPAZITI PRIGODOM ZAVARIVANJA ALUMINIJA NA ZNANTNO INTENZIVNIJE ZRAČENJE LUKA! Mjerenja i opažanja : →→→→ Vizualno se promatra izgled prvog navara u odnosu na izgled drugog i trećeg navara, s obzirom na efekt predgrijanja osnovnog metala svakim slijedećim navarom! →→→→ Vizualno se ocijenjuje izgled i kvaliteta preklopnih i kutnih zavara. →→→→ Uočiti eventualne greške i deformacije te analizirati uzroke njihovog nastajanja! Vlastita zapažanja: Popratiti skicama i dimenzijama izvedena zavarivanja i iznijeti uočeno!



D) ZAVARIVANJE NETALJIVOM VOLFRAMOVOM ELEKTRODOM POD ZAŠTITOM INERTNOG PLINA ( TIG )

Zavarivanje se vrši netaljivom volfram-ovom ( tungsten-ovom ) elektrodom pod zaštitom argona. Pištolj za TIG zavarivanje hlađen je vodom za struje veće od 150 A. Argon se dobavlja iz boce reduciran na niski tlak s protokom 8 - 16 l /min. Izvor struje može biti ispravljač ili inverter za istosmjernu te transformator ili inverter za izmjeničnu struju, sa strmom karakteristikom ( konstantna struja ). Za zavarivanje se koriste volframove elektrode φ 1-4 mm ovisno o vrsti i jakosti struje ( npr. uz istu jakost , kod rada s izmjeničnom strujom će elektroda biti više opterećena ). Dodatni materijal se dodaje sa strane u obliku šipke od odgovarajućeg materijala promjera najviše do 5 mm. Približno je jednakog ili nešto većeg promjera od elektrode. TIG postupak se najviše koristi za debljine ispod 10 mm , jer je za veće debljine znatno povoljniji MIG postupak. Tehnika zavarivanja je slična tehnici plinskog zavarivanja u lijevo : - pištolj se drži pod kutom cca 75° a dodatni materijal pod kutom cca 15°, spram ravnini zavarivanja, prema slici 9.

Slika 9. Shematski prikaz TIG zavarivanja


Cilj vježbe je :

Praktično izvesti TIG postupak na aluminiju, na običnom konstrukcijskom i na nehrđajućem čeliku. Nakon verifikacije odabranih parametara obaviti pojedinačno vježbanje uz stručni nadzor.


o INVERTER ( istosmjerni i izmjenični uređaj ) kao izvor struje kod TIG zavarivanja;

o DODATNI MATERIJAL φ 2 mm ( čelična i aluminijska žica ); o BOCA s ARGON- om opremljena s REDUKCIONIM

VENTILOM; o ČELIČNI LIMOVI debljine 2 do 3 mm i ALUMINIJSKI LIM

debljine 2 do 3 mm ; o ZAŠTITNE MASKE i RUKAVICE.

Izvođenje vježbe : →→→→ Ovisno o materijalu izratka odabrati vrstu i jakost struje zavarivanja, tj. za aluminij odabrati izmjeničnu struju, a za čelike istosmjernu! →→→→ Promjer volframove elektrode i dodatnog materijala odabrati prema debljini lima, a potom postaviti odgovarajuću jakost struje. →→→→ Paljenje luka obaviti na bakrenoj ploči i izvježbati smjer kretanja pištolja uz održavanje konstantne visine luka. Ni u kojem slučaju ne smije doći do dodira elektrode s osnovnim kao ni s dodatnim materijalom. Ukoliko se to dogodi potrebno je elektrodu prebrusiti i tako ukloniti onečišćenje.

a) Zavarivanje konstrukcijskog čelika TIG postupkom

→→→→ Na čeličnu ploču debljine 2 do 5 mm navariti dvije do tri gusjenice, uz istosmjerni izvor struje s ( - ) polom na elektrodi. Uskladiti jakost struje i brzinu zavarivanja, tj. vježbati kretanje ruke! →→→→ Zavariti preklopni spoj dvaju čeličnih limova, jedanput pomoću dodatnog materijala a drugi put taljenjem ruba gornje ploče i stapanjem s donjom pločom. →→→→ Zavariti kutni spoj čelične trake na čeličnu ploču.


b) Zavarivanje nehrđajućeg čelika TIG postupkom

→→→→ Na ploču od nehrđajućeg čelika debljine 2 do 5 mm navariti dvije do tri gusjenice, uz istosmjerni izvor struje s ( - ) polom na elektrodi. Uskladiti jakost struje i brzinu zavarivanja, tj. vježbati kretanje ruke! →→→→ Zavariti preklopni spoj dvaju limova od austenitnog nehrđajućeg čelika, jedanput pomoću dodatnog materijala a drugi put taljenjem ruba gornje ploče i stapanjem s donjom pločom. →→→→ Zavariti kutni spoj trake na ploču od istog nehrđajućeg čelika

c) Zavarivanje aluminija TIG postupkom

→→→→ Na aluminijsku ploču debljine 2 do 5 mm navariti dvije do tri gusjenice, uz izmjenični izvor struje. . Uskladiti jakost struje i brzinu zavarivanja, tj. vježbati kretanje ruke! →→→→ Zavariti preklopni spoj dvaju aluminijskih limova, jedanput pomoću dodatnog materijala a drugi put taljenjem ruba gornje ploče i stapanjem s donjom pločom. →→→→ Zavariti kutni spoj aluminijske trake na aluminijsku ploču. Mjerenja i opažanja : →→→→ Vizualno se promatra izgled prvog navara u odnosu na izgled drugog i trećeg navara, s obzirom na efekt predgrijanja osnovnog metala svakim slijedećim navarom! →→→→ Vizualno se ocijenjuje izgled i kvaliteta preklopnih i kutnih zavara. Posebno procijeniti utjecaj rada s i bez dodatnog materijala. →→→→ Uočiti eventualne greške i deformacije te analizirati uzroke njihovog nastajanja! Vlastita zapažanja: Popratiti skicama i dimenzijama izvedena zavarivanja i iznijeti uočeno!





VJEŽBA br.3

ZAVARIVANJE TRENJEM I ELEKTRIČNIM OTPOROM


Split, 2013.


Vježba br.3 ZAVARIVANJE TRENJEM

POSTUPAK ČEONOG ZAVARIVANJA ROTACIJOM

Ovaj postupak zavarivanja se koristi u masovnoj proizvodnji izradaka cilindričnog oblika. Relativnim gibanjem jednog komada spram drugom, npr. rotacijom jednog komada i pritiskom na drugi – mirujući komad, dolazi do brzog usijanja dodirnih čeonih ploha zbog razvijene topline trenja. Zaustavljanjem rotacije i snažnim stlačivanjem komada čiji su dodirni dijelovi u tjestastom stanju, dolazi do spajanja u jednu cijelinu. Za ovaj postupak se koriste strojevi slični tokarskim strojevima s posebnim napravama za stezanje i pritiskanje komada koji se zavaruju. Nakon zavarivanja ostane karakterističan srh ( kojeg se može pretokariti ), prema slici 12.

Slika 12. Prikaz čeonog zavarivanja trenjem Cilj vježbe je :

Praktično izvesti postupak čeonog zavarivanja na univerzalnom tokarskom stroju uz pomoć priručnih naprava.


UNIVERZALNI TOKARSKI STROJ ; POSEBNA NAPRAVA za stezanje nepomične epruvete DVIJE EPRUVETE φ 8 mm.


Izvođenje vježbe : →→→→ Jednu epruvetu stegnuti u glavu na glavnom vretenu tokarskog stroja, a drugu u steznu glavu na konjiću tokarskog stroja. →→→→ Odabrati broj okretaja glavnog vretena blizu maksimalnog . →→→→ Pinolom konjića pritiskati za sada još nepomičnu drugu epruvetu na rotirajuću dok se čela ne užare. →→→→ Posebnom napravom sada omogućiti i rotaciju epruvete u konjiću uz snažno utiskivanje pinolom. →→→→ Nakon hlađenja stroj zaustaviti. Mjerenja i opažanja : →→→→ Izmjeriti duljinu sada zavarene epruvete i usporediti sa zbrojenom duljinom polaznih epruveta prije zavarivanja. Na temelju toga procijeniti gubitak materijala kojeg će se skinuti tokarenjem srha. →→→→ Zavarenu epruvetu stegnuti u škripac i udarcima čekića savijati do prijeloma. Izmjeriti kut loma. Vlastita zapažanja: Popratiti skicama i dimenzijama izvedena zavarivanja i iznijeti uočeno!


Vježba br.3

TOČKASTO ELEKTROOTPORNO ZAVARIVANJE

Ovaj se postupak provodi zagrijavanjem metala uslijed otpora prolazu struje na kontaktu dvaju zavarivanih dijelova i pritiskanjem komada do hlađenja spoja. Struja se propušta kroz dvije masivne bakrene elektrode na kraju kliješta, koje stišću preklopljene limove i nakon propuštanja struje, tj. do ohlađivanja spoja, prema slici 10.

Slika 10. Shematski prikaz točkastog elektrootpornog zavarivanja tankih limova

Cilj vježbe je :

Praktično izvesti postupak točkastog elektrootpornog zavarivanja dvaju tankih limova. Nakon verifikacije odabranih parametara obaviti pojedinačno vježbanje uz stručni nadzor.


APARAT ZA RUČNO TOČKASTO elektrootporno zavarivanje; TRAKE čeličnog lima debljine cca 1 mm.


Izvođenje vježbe : →→→→ Preklopiti dvije raspoložive pločice čeličnog lima tražene debljine. →→→→ Kliještima stisnuti bakrene elektrode na preklop i prekidačem uključiti struju. →→→→ Trajanje zavarivanja, odnosno prolaza struje podesiti regulatorom na aparatu. Mjerenja i opažanja : →→→→ Pokušati točke zavarenog spoja bliže rubu preklopa razdvojiti ( pomoću dlijeta ). →→→→ Vizualno razmotriti izgled točkastog spoja i po mogućnosti uočiti površinu i okoliš ″ čupanja ″, tj. zonu taljenja i zonu utjecaja topline.! Vlastita zapažanja: Popratiti skicama i dimenzijama izvedena zavarivanja i iznijeti uočeno!





VJEŽBA br.4

PLINSKO ZAVARIVANJE, LEMLJENJE I LIJEPLJENJE


Split, 2013.


Vježba br.4 PLINSKO ZAVARIVANJE

POSTUPAK ZAVARIVANJA PLAMENOM SMJESE

ACETILENA I KISIKA Kod ovog postupka zavarivanja se koristi toplina plamena smjese acetilena i kisika kako za taljenje osnovnog, tako i za taljenje dodatnog materijala. Koristi se acetilen otopljen u acetonu ( dissuos plin ) stlačen u boci na max. 16 bara, a ne smije pasti ispod 2 bara. Iz druge boce koristi se kisik stlačen na 150 bara. Acetilen i kisik se iz boca gumenim cijevima ( crvenom acetilen, a plavom kisik ) dovode na plamenik sa izmjenjivim sapnicama. Plamen gori na izlazu iz odabrane sapnice. Područje najviših temperatura plamena nalazi se na udaljenosti 3-4 mm od vrha plavičastog konusa plamena. Intenzitet zagrijavanja zavara mijenja se promjenom nagiba plamenika spram ravnini zavarivanja. Promjenom količine dotoka smjese acetilena i kisika mijenja se intenzitet zagrijavanja. Mijenjanjem količinskog odnosa acetilena i kisika postiže se plamen : s viškom acetilena ( reducirajući ), s izjednačenim omjerom acetilena i kisika ( neutralni ) i s viškom kisika ( oksidirajući ). Velika mogućnost promjene intenziteta topline zavarivanja kao i mogućnosti kemijskog utjecaja plinova izgaranja na talinu ( redukcija, oksidacija ) daju postupku plinskog zavarivanja prilagodljivost raznim pozicijama zavarivanja i mnogim materijalima. Zbog mogućnosti i malog intenziteta topline plinskog plamena u usporedbi s električnim postupcima, plinsko zavarivanje se koristi za zavarivanje tankih limova i tankostijenih cijevi ( do cca 6 mm ). Dodatni materijal je u obliku šipke. Dodaje se sa strane pod kutom od cca 15°, analogno postupku kod TIG zavarivanja. Cilj vježbe je :

Praktično izvesti postupak plinskog zavarivanja limova od konstrukcijskog čelika . Nakon verifikacije odabranih parametara obaviti pojedinačno vježbanje uz stručni nadzor.



BOCA ACETILENA i BOCA KISIKA s pripadajućim REDUKTORIMA TLAKA; PLAMENIK sa SAPNICAMA i UPALJAČ ; ČELIČNI LIMOVI debljine 2 do 4 mm ; DODATNI MATERIJAL , tj. čelična žica za plinsko zavarivanje ; TAMNE ZAŠTITNE NAOČALE i RUKAVICE.

Izvođenje vježbe : →→→→ Promjer žice za zavarivanje odabrati iskustveno prema debljini lima. →→→→ Izbor veličine sapnice na plameniku izvršiti prema uputi proizvođača. →→→→ Otvoriti ventil na boci kisika do kraja i na boci acetilena samo za cca jednu četvrtinu kruga. Reducirati tlak kisika pomoću regulatora na ventilu na cca 2,5 bara, a tlak acetilena na cca 0,5 bara. →→→→ Malo otvoriti ventil kisika na plameniku, a zatim malo i ventil acetilena. →→→→ Upaljačem upaliti plamen pred sapnicom (ne pružati ruku u blizinu plamena). →→→→ Nakon paljenja plamena otvoriti regulirati dovod kisika i acetilena za postizanje reducirajućeg, oksidirajućeg ili neutralnog plamena. →→→→ Plamen gasiti zatvaranjem ventila za dovod acetilena, a zatim zatvoriti i ventil za kisik. →→→→ Nastojati izvesti zavarivanje u jednom sloju, prema slici 11.

Slika 11. Osnovne tehnike plinskog zavarivanja


→→→→ Tehniku zavarivanja u lijevo koristiti za zavarivanje tanjih, a tehniku u desno za zavarivanje debljih limova ! Mjerenja i opažanja : →→→→ Razmotriti vrste plamena vizualno i to : reducirajući ili meki, neutralni ili normalni i oksidirajući ili tvrdi plamen! →→→→ Vizualno promatrati oblik taline ocijeniti izgled zavarenog spoja. →→→→ Uočiti eventualne greške i deformacije te analizirati uzroke njihovog nastajanja Vlastita zapažanja: Popratiti skicama i dimenzijama izvedena zavarivanja i iznijeti uočeno!


Vježba br.4 LEMLJENJE I LIJEPLJENJE

Lemljenjem se naziva spajanje metalnih dijelova popunjavanjem međuprostora metalom nižeg tališta od tališta spajanih dijelova, prema slici 17.

Slika 17. Prikaz vezivanja u lemljenom spoju

Lijepljenje je analogan postupak ali se spajanje vrši obično bez ikakvog zagrijavanja i koristi se za spajanje različitih materijala ( ne samo metala ).

A) MEKO LEMLJENJE

Meki lemovi su obično eutektičke slitine, a mogu biti i čiti metali. Lemljeni spoj je obično preklopni, a rastaljeni lem se zbog djelovanja kapilarne sile uvlači u procijep. Zbog boljeg vlaženja a time i veće čvrstoće spoja, lemljene površine se prethodno dobro očiste i dezoksidiraju talilom, najčešće su to paste organskih kiselina. Čvrstoću spoja ostvaruju sile difuzionog vezivanja lema i spajanih površina, ali i čisto mehaničko sidrenje u mikrohrapavostima površine, te adhezija različitih materijala, prema slici 17. Temp. tališta mekih lemova su <<<< 400 οοοοC. U svakodnevnoj praksi se najviše koristi praktično eutektička slitina Sn 60 Pb s temp. tališta = 185 οC za fino lemljenje, a Sn 50 Pb s temp. tališta = 200 οC za opće svrhe. Smična čvrstoća spoja mekog lema iznosi do cca 100 N/mm2. Na čvrstoću spoja jako utječe debljina sloja lema : kod premale zračnosti kapilarna sila može biti nedovoljna za vlaženje i uvlačenje lema potpuno u procijep i dio površine može ostati nespojen. Optimalna zračnost iznosi : 0,02 do 0,2 mm.


B ) TVRDO LEMLJENJE

Tvrdi lemovi su obično peritektičke slitine, a mogu biti i čisti metali. Najčešće se upotrebljavaju mjedeni tvrdi lemovi, tj. slitine Cu-Zn. Temp. tališta mjedenih tvrdih lemova su <<<< 1083 οοοοC (ako je tvrdi lem čisti Cu, a 845 οC ako je tvrdi lem peritektička mjed Cu 42 Zn. Sniženje tališta i povećanje čvrstoće postiže se dodavanjem Ag mjedi, pa se takav lem naziva srebreni lem s temp. tališta 600 οοοοC do 870 οοοοC. Smična čvrstoća spoja tvrdog lema može iznositi i >>>> 800 N/mm2. Kao talila za tvrdo lemljenje koriste se različite soli ( kloridi, fluoridi, boridi ) u obliku: praška, tekućine ili paste, koji mogu biti i naneseni na žici lema ili u jezgri žice.

C ) LIJEPLJENJE

Ljepila vezuju isključivo silom adhezije za nalijepljenu površinu. Sloj ljepila mora biti što tanji, jer debeli slojevi lako pucaju zbog krhkosti. Lijepljene komade treba držati pod pritiskom do postizanja potrebne čvrstoće spoja. Većina lijepila su anorganske smole i mogu biti isporučena s unaprijed pomiješanim komponentama ili kao višekomponentna kada se neposredno prije lijepljenja zamiješa: smola, otvrđivač i katalizator,strogo poštujući upute. Za lijepljenje metala se koriste lijepila punjena metalnim praškovima koji im daju žilavost i pri debljim namazima Cilj vježbe je :

Praktično izvesti postupke: a ) mekog lemljenja ; b ) tvrdog lemljenja ; c ) lijepljenja. Nakon verifikacije odabranih materijala i postupaka obaviti pojedinačno vježbanje uz stručni nadzor.

Oprema i materijal : RASPOLOŽIVI UREĐAJI u Laboratoriju za zavarivanje; ODABRANI UZORCI od metala i nemetala; ODABRANI MEKI I TVRDI LEMOVI i TALILA, te LJEPILA; ZAŠTITNA OPREMA ( maske, naočale, rukavice…





VJEŽBA br.5

TOPLINSKA REZANJA


Split, 2013.


Vježba br.5

TOPLINSKA REZANJA

A ) PLINSKO ( AUTOGENO ) REZANJE

Ovaj postupak koristi se za rezanje konstrukcijskog ugljičnog i niskolegiranog čelika. Od visokolegiranih čelika plinski se može rezati jedino manganski čelik. Ostali legirani čelici ne mogu se rezati zbog intenzivnog nastajanja kore od teško taljivih oksida legirajućih elemenata. Usijano željezo izgara u struji kisika u željezni oksid, koji je na temperaturi izgaranja željeza u tekućem stanju. Prigodom izgaranja oslobađa se toplina, koja podržava proces gorenja i odatle proizlazi naziv : autogeno rezanje! Snažna struja kisika koja puše iz sapnice izgara željezo i nastale rastaljene okside ispuhuje iz reza. Sa standardnim plamenikom za rezanje mogu se rezati čelični limovi debljine do 300 mm. Kisik i gorivi plin ( npr. acetilen, propan-butan …) dovode se iz boca u plamenik koji ima dva ventila za regulaciju plamena za zagrijavanje i treći ventil kisika za rezanje. Za vrijeme rada sapnica plamenika se drži okomito na razmaku 5-10 mm od površine rezanog lima, prema slici 13. a) b)

Slika 13. Prikaz plinskog rezanja : a) prirubnica i b) prodora cijevi za T-spoj


Mogu se ostvariti i koso rezane površine, npr. u pripremi žlijeba za zavarivanje. Čistoća površine jako utječe na kvalitetu reza: kod jako oksidiranog zahrđalog lima, bitno je smanjena brzina i kvaliteta reza. Cilj vježbe je :

Praktično izvesti postupak plinskog rezanja čeličnog lima Nakon verifikacije odabranih parametara obaviti pojedinačno vježbanje uz stručni nadzor.

Oprema i materijal : BOCA GORIVOG PLINA i BOCA KISIKA s pripadajućim REDUKTORIMA TLAKA; PLAMENIK ZA REZANJE sa izmjenjivim sapnicama; UPALJAČ; ČELIČNI LIMOVI debljine do 10 mm ; TAMNE ZAŠTITNE NAOČALE i RUKAVICE.

Izvođenje vježbe : →→→→ Upaliti plinski plamen i izvršiti regulaciju istog. →→→→ Privesti plamenik limu na optimalni razmak i od jednog ruba započeti zagrijavanje lima. Nakon dosezanja temperature pališta otvoriti dovod kisika za rezanje pritiskom poluge na plameniku. →→→→ Brzinu rezanja prilagoditi brzini izgaranja ( prevelika brzina ostavlja neprerezane razmake, dok prespora ostavlja preširok rez s tragovima otaljivanja ). →→→→ Posebnom napravom omogućiti i rotaciju plamenika na željenom radijusu. →→→→ Nakon odrezivanja jednog komada zatvoriti dovod kisika za rezanje tj. pustiti polugu na plameniku. →→→→ Po završetku rada ugasiti plamen zatvaranjem ventila acetilena ( ili propan-butana ), a zatim i ventila kisika. Nakon toga zatvoriti i ventile na bocama istim redom! NAPOMENA: OVAJ POSTUPAK REZANJA PROIZVODI ISKRE DOMETA I DO NEKOLIKO METARA I PREDSTAVLJA VELIKU OPASNOST OD POŽARA! AKO SE PRIMIJETI BILO KAKVA NEREGULARNOST : ODMAH PREKINUTI RAD, UGASITI PLAMEN I ZATVORITI BOCE! Mjerenja i opažanja :


→→→→ Prigodom podešavanja uočiti i prepoznati optimalni izgled plamena za rezanje! →→→→ Prigodom rezanja ocijeniti utjecaj stanja površine na kvalitetu reza! →→→→ Pratiti deformacije za vrijeme i nakon rezanja! →→→→ Ocijeniti kvalitetu reza i eventualnu potrebu naknadne obrade! Vlastita zapažanja: Popratiti skicama i dimenzijama izvedena rezanja i iznijeti uočeno!


TOPLINSKA REZANJA

B ) REZANJE PLAZMOM

Ovaj postupak koristi se praktički za rezanje svih metala bez obzira na njihovu temperaturu tališta kao i na temp. tališta njihovih površinskih oksida. Naime, jaka struja plazme isparava metal i ispuhuje njegove pare i talinu iz reza. Moguće je rezati u svim položajima: na zraku, nad vodom, a također i pod vodom, prema slici 14.

a) b) c)

Slika 14. Shematski prikaz rezanja plazmom : a) na zraku , b) nad vodom i c)

pod vodom Plazmom se režu manje debljine metala nego li plinskim rezanjem. Rezanje plazmom stvara: jaku buku, veliku količinu aerosola metalnih oksida, a zbog ekstremno visoke temperature ( > 24000 K ) dolazi do stvaranja ozona i dušičnih oksida. Upravo zbog ovih problema razvili su se postupci rezanja nad i pod vodom. Uređaj INVERTEC PC100 koji nam je na raspolaganju u laboratoriju služi za PLAZMA REZANJE , s time što će se zrak koristi kao plazmeni plin, prema slici 15. Zrak se često koristi kao plazmeni plin jer je :

• relativno lako dostupan; • vijek trajanja potrošnih materijala ( elektroda i sapnica ) je prihvatljiv; • kvaliteta reza je prihvatljiva za većinu materijala.

Kisik iz zraka osigurava dodatnu energiju egzotermičkom reakcijom s rastaljenim čelikom, što poveća brzinu rezanja do 25% u odnosu npr. na plazma rezanje s dušikom.

a) b)


Slika 15. a)Prikaz plazma rezanja sa b) Uređaj za rezanje zrakom kao plazmenim plinom INVERTEC PC 100 Cilj vježbe je :

Praktično izvesti postupak rezanja plazmom na zraku i to: čeličnog i aluminijskog lima debljine cca 5 mm. Nakon verifikacije odabranih parametara obaviti pojedinačno vježbanje uz stručni nadzor.

Oprema i materijal : STROJ ZA PLAZMA REZANJE: INVERTEC PC 100; KOMPRESOR ZA ZRAK; ČELIČNI I ALUMINIJSKI LIMOVI debljine cca 5 mm ; TAMNE ZAŠTITNE NAOČALE i RUKAVICE.


Izvođenje vježbe : →→→→ Pripremiti ploče lima od konstrukcijskog čelika i aluminija. →→→→ Prikopčati dovod zraka iz kompresora na stroj i podesiti tlak ( cca 3-5 bara ) →→→→ Odabrati struju rezanja ovisno o vrsti i debljini materijala. →→→→ Privesti plamenik limu na optimalni razmak i od jednog ruba započeti rezanje lima pritiskom na dugme prekidača. →→→→ Brzinu rezanja prilagoditi ( prevelika brzina ostavlja neprerezane razmake ). →→→→ Posebnom napravom omogućiti i rotaciju plamenika na željenom radijusu. →→→→ Nakon odrezivanja jednog komada otpustiti dugme prekidača na plameniku. Mjerenja i opažanja : →→→→ Prigodom podešavanja uočiti izgled plamenog luka za rezanje u odnosu na pilot luk za paljenje! →→→→ Prigodom rezanja ocijeniti utjecaj stanja površine na kvalitetu reza! →→→→ Pratiti deformacije za vrijeme i nakon rezanja! →→→→ Ocijeniti kvalitetu reza i eventualnu potrebu naknadne obrade! Vlastita zapažanja: Popratiti skicama i dimenzijama izvedena rezanja i iznijeti uočeno!


LITERATURA:

1. Anzulović,B.: Zavarivanje, (interna publikacija) 2. Arc welding handbook, Lincoln Electric Company, Cleveland,

1975 3. Welding and brazing, Metals handbook, Vol.6, 8th edition, Metals

Park, 1971. 4. Lukačević, Zvonimir: Zavarivanje, Strojarski fakultet u Osijeku,

Slavonski Brod, 1988. 5. Grupa autora: Welding handbook 8th edition, Vol. I - II,

American Welding Society, Miami, 1987.

Documents

Praktikum Zavarivanje.pdf