Skripta Zavarivanje UNZE

8/19/2019 Skripta Zavarivanje UNZE

1/14

Univerzitet u ZeniciPolitehnički fakultet

Proizvodni biznis

SKRIPTA IZ PREDETAProizvodne tehnolo!i"e i #a$ine

% ZA&ARI&A'(E %

Studenti

WIG (TIG) Postupak

Električni luk se uspostavlja između netopive volframske elektrode i osnovnog materijala u zaštitiinertnog gasa ( Ar ili He ). U zonu električnog luka se dodaje topiva žia! dodatni materijal.


2/14

" #olframska ($ ) elektroda služi za uspostavljanje električnog luka." %ože se koristiti istosmjerna i naizmjenična struja.

" &avarivač 'ira jačinu struje! napon se podešava ovisno od dužine električnog luka." omplikovan za o'uku jednom rukom držimo plamenik! a dr.rukom se dodaje pomočnimat.kontinuirano." vim postupkom su rađeni zavari na 'iiklima i motorima." valitet zavara ovisi od *emijski* i me*anički* oso'ina osnovnog materijala.

+rednosti ,-"a/ " odlično se zavaruju svi metali- sta'ilnost luka je velika- šavovi imaju vrlo lijep izgled- nema čiš0enja troske- me*aničke oso'ine zavarenog spoja su vrlo visoke- veoma je podesan za zavarivanje visokolegirani* čelika! la*ki* i o'ojeni*

metala

1edostai ,-"a su/ " niska produktivnost " skup zaštitni gas " zavarivanje relativno sporo " primjenjuje se za zavarivanje tanji* dijelova

Predgrijavanje pri zavarivanju

+redgrijavanje je termička o'rada prije zavarivanja! koja ima za ilj da podigne početnutemperaturu radnog predmeta iznad temperature okoline. 1aj'olje u temperaturnom pogledu 'i

2


3/14

'ilo kad 'i se zagrijavao čitav radni predmet ali je u praksi to teško izvodljivo i vezano sa velikimtroškovima. &'og toga se o'ično zagrijava o'last 2"3 puta ve0a od de'ljine materijala sa o'estrane šava.

snovni ilj predgrijavanja je podizanje op0eg kvaliteta zavareni* spojeva koji se postiže kroz/

" 4manjenje 'rzine *lađenja zavarenog spoja" +ove0anu difuziju vodonika iz šava

" 4manjenje zaostali* napona u zavarenom spoju" 4manjenje tvrdo0e u zoni utiaja toplote" +ove0anje udarne žilavosti zavarenog spoja" 4manjenje sklonosti ka nastanku pukotina

,oplota predgrijavanja se može dovesti različitim izvorima toplote i u zavarivačkoj praksi najčeš0ese koristi gasni plamen! elektrootporno zagrijavanje i elektro"indukiono zagrijavanje.

Podjela elektroda prema sastavu obloge i karakteristike

+rema *emijskom sastavu/ " kiselog tipa " 'azičnog tipa

3


4/14

" neutralnog tipa

Elektrode kiselog tipa/ " oksidne " mineralno"kisele " rutilne

Elektrode neutralnog tipa 5 elulozne

Elektrode oksidnog tipa/ " za manje odgovorne spojeve

" šav sadrži ve0u količinu 6 u o'liku 7e

%ineralno"kisele elektrode/ " o'loga sastavljena od oksida 7e i %n ( dezoksidanti ) " 'olje me*aničke oso'ine šava

8utilne elektrode/ " o'loga sadrži ve0u količinu titanadioksida ( rutila) " lijep izgled šava! trosla se la*ko odvaja

9azične elektrode/ " za zavarivanje čelika sa povišenim sadržajem 4 i + " do'ra žilavost šava

:elulozne elektrode/ " o'loga sastvaljena od organski* materijala

" imaju do'ru penetraiju ( za zavarivanje jevovoda )

'ložene elektrode za zavarivanje tre'a da zadovolje 2 grupe za*tjeva/ " zavarivačko"termički za*tjevi " ekonomski za*tjevi " metalurški za*tjevi

Postupci termičkog rezanja

,ermičkim rezanjem se naziva grupa postupaka! kod koje se za ostvarenje rezanja koristi toplota.U grupu postupaka termičkog rezanja spadaju/

- gasno rezanje- plazma rezanje- elektrolučno rezanje o'loženom elektrodom- rezanje pomo0u lasera

Gasno rezanje

asno rezanje je postupak razdvajanja metala sagorijevanjem u mlazu čistog kiseonika ( 6 ).

4


5/14

;a 'i se to sagorijevanje ostvarilo koristi se toplota nastala izgaranjem nekog gorivog gasa uzpomo0 kiseonika.ada se postigne temperatura sagorijevanja dovodi se kiseonik pod pritiskom otvaranjempose'nog ventila na gorioniku i tako vrši sagorijevanje metala 5 odnoso rezanje.vim postupkom je mogu0e rezati de'ljine do 6!< m pa i više.

+roes sagorijevanja se odvija na sljede0i način/

27e = 66 > 7e2? = toplotaorivi gas je najčeš0e aetilen! propan 5 'utan! zamni gas! vodik...&a rezanje se koristi @@!< " tni kiseonik.

Hemijski sastav čelika znatno utiče na primjenu postupka gasnog rezanja/- iznad < sadržaja kroma čelik se ne može gasno rezati- čelik sa sadržajem 2< nikla mogu0e je rezati ako sadržaj ugljika ne prelazi

B!2- " -- " ? siliijuma- " -- " B!6- " -- " C2 mangana " -- "- " -- " CB volframa " -- "

U prinipu! 'ez poteško0a se mogu rezati čelii kod koji* sadržaj ugljika ne prelazi B!2 . odsadržaja ugljika iznad B!2 nužno je je predgrijavanje na temperaturu 6BB 5 ?BB:.

Plazma rezanje

5


6/14

+od pojmom plazma podrazumijeva se visoko pregrijana smjesa gasova u električnom lukuistosmjerne struje! kod koje su molekule disoirane i djelimično jonizovane.,emperatura plazma rezanja se dostiže i do 2B BBBo:.8azlikujemo rezanje plazmom/ sa direktnim i indirektnim lukom.

od plazma rezanja sa indirektnim lukom! električni luk se uspostavlja između volframske elektrodekao katode i stjenke gorionika! kao anode. &a razliku od rezanja sa direktnim lukom ovaj sistem imadvije prednosti/ manji napon luka i lakše održavanje luka kod ručnog postupka rezanja.&'og visoke temperature materijal se 'rzo topi i mogu se rezati svi materijali.&a stvaranje plazme najčeš0e se koristi mješavina argon"vodik"azot (Ar 5 H 5 1)/

Ar 5 štiti volframsku elektrodu od oksidaije H 5 pove0ava otpor električnog luka 1 5 za pove0anje kinetičke energije mješavine

+ostupak se praktično primjenjuje do de'ljina C6< mm pri mašinskom rezanju i


7/14

&avarivanje trenjem se vrši u čvrstom stanju! pod dejstvom toplote koja se stvara pri trenju površinakoje zavarujemo.Dvrsti zavareni spoj nastaje kao rezultat o'razovanja metalni* veza između kontaktni* površinazavareni* detalja.%e*anička energija se neposredno pretvara u toplotnu pri čemu se toplota lokalizuje u tankimpovršinskim slojevima metala.

- faza (pokretni dio se okre0e onst. 'rzinom)

-- faza (dijelovi dolaze u kontakt usljed osnog pritiska! a trenje se vrši učvrstom su*om stanju)

--- faza (faza *idrodinamičkog trenja! dostiže se temperatura zavarivanja!

formira se nadvišenje šava)

-# faza (dio koji rotira naglo se zaustavi! djelovanjem sile kovanja nastaje spojsa karakterističnim prstenastim nadvišenjem šava)

&avarivanje trenjem se uspješno koristi u proizvodnji traktora! autoindustriji! pri izradi motora saunutrašnjim sagorijevanjem! u raketnoj industriji i elektrote*nii.

Izvori toplote za zavarivanje

7


8/14

d izvora energije koji se danas koriste u te*nii zavarivanja najpoznatiji su/- Električni luk u jonizovanom gasu (prelaz elek. energije u toplotnu)- asni plamen (egzotermna *emijska reakija)- Električni otpor (prelaz elek. energije u toplotnu usljed postojanja otpora

protianja elek. energije)- ,renje (pretvaranje me*aničke energije u toplotnu)- Energija zračenja (elektronski mlaz! laserski zrai)

Gasni plamen

asni plamen nastaje sagorijevanjem smjese gorivog gasa i kiseonika.1ajčeš0e korišteni gorivi gasovi su/ aetilen! propan 'utan! vodonik i zemni gas.U gasnom plamenu mogu se uočiti tri karakteristične *emijske reakije/

U normalnom plamenu mogu se uočiti četiri karakteristične zone/

&ona C/ predstavlja zagrijanu smješu kisika i aetilena koja sezagrijava odma* po izlasku iz plamenika na

temperaturu ?BB 5


9/14

4mješe neutralni* atoma! elektrona i jona! koja se o'razuje u tom proesu! naziva se plazma.U električnom luku energija izvora napajanja pretvara se u kinetičku i potenijalnu energiju čestiaplazme! koja se zatima predaje elektrodama! a dijelom pretvara u elektromagnetno zračenje! fotonekoji napuštaju zonu luka.

Izvori struje za zavarivanje

&a elektrolučno zavarivanje je potre'an maksimalni napon do CBB volti.sim toga! od vrste dodatnog materijala i postupka zavarivanja zavisi da li 0e se za zavarivanjeupotrije'iti istosmjerna ili naizmjenična struja. &'og svega toga! za zavarivanje su potre'ni pose'niaparati! koji mogu električnu struju mreže prilagoditi uslovima zavarivanja.,o znači/ sniziti napon mreže na napon zavarivanja i u slučaju potre'e! naizmjeničnu struju pretvoritiu istosmjernu.

8azlikujemo izvore naizmjenične i istosmjerne struje/- ,ransformatori- -spravljači- +retvarači

,ransformatori se koriste radi niske ijene i jednostavnog održavanja! sastoje se od transformatora isistema za regulisanje jačine struje zavarivanja. oristi se naizmjenična struja.

9


10/14

-spravljači su izvori istosmjerne struje! sastoje se od transformatora (koji služi za transformisanjenapona mreže na napon zavarivanja) i ispravljača (ispravlja naizmjeničnu struju u istosmjernu).&a regulaiju jačine struje služe transduktori.

+retvarači (motorgeneratori) imaju primjenu kao ispravljači. 4astoje se od trofaznog elektromotora igeneratora istosmjerne struje. Umjesto elektromotora za pogon generatora se može koristiti'enzinski ili dizel motor. U tom slučaju se takvi izvori struje nazivaju agregati.

!arakteristika izvora struje

&avisnost jačine struje i napona za neki izvor zavarivanja određen je krivom! koja se naziva statičkakarakteristika izvora struje. -zvori struje zavarivanja mogu imati različite statičke karakteristike/

- 4trmu- 9lago padaju0u- 8avnu- 9lago rastu0u

"#G postupak

%A postupak je elektrolučni postupak zavarivanja kod kojeg se električni luk uspostavlja izmeđudodatnog materijala 5 žie! koja se kontinualno dovodi i topi i osnovnog materijala. ia se veže napozitivan a osnovni materijal na negativan pol izvora istosmjerne struje. Fuk se uspostavlja uzaštitnoj atmosferi aktivnog gasa.ao zaštitni gas najčeš0e se upotre'ljava ugljendioksid (:6).

1a so'noj temperaturi :6 je inertan gas. %eđutim na temperaturi koja vlada u električnom luku!:6 se termički razlaže (disoira) na ugljenmonoksid (:) i atomarni kiseonik (). +o svojim

10


11/14

oso'inama atomarni kiseonik je vrlo relativan i u stanju je da oksidira rastop! prvenstveno željezoz'og njegovog velikog afiniteta prema kiseoniku/

:6 G : = = 7e G 7e

8eakijom nastalog željeznog oksida sa ugljikom iz čelika! uvodi se u rastop ugljenmonoksidšto izaziva poroznost u šavu/

7e = : G 7e = :

;a 'i se iz'jegle negativne posljedie disoijaije :6 dodatni materijal! žia se legira saelementima koji imaju ve0i afinitet prema kiseoniku ! nego željezo. ,o su najčeš0e %n i 4i.

ie za %A zavarivanje klasifiirane su u sljede0a tri tipa/

- ia punog presjeka- +unjena ijevna žia- +unjena savijena žia

+rednosti %A"a/- ontinuirano dovođenje žie- 1eprekidan rad- #elika 'rzina zavarivanja- Fagana automatizaija postupka- 1ema čiš0enja troske

1edostai %A"a/- omplikovan uređaj! osjetljiv na kvarove- ru'a površina lia šava

"IG postupak

%- postupak je elektrolučni postupak zavarivanja! kod kog se električni luk uspostavlja izmeđudodatnog materijala žie! koja se kontinuirano dovodi i topi! i osnovnog materijala u zaštiti inertnoggasa. ao zaštitni inertni gas upotre'ljava se argon i *elij. U toku zavarivanja žia se kontinuiranodovodi! služi za uspostavljanje luka i tope0i se! popunjava žlije' u osnovnom materijalu. ia sepreko kontaktne jevčie smještene u gorioniku zavarivačkog ka'la! spaja na jedan pol izvora struje!a osnovni materijal na drugi pol. 1ajčeš0e se žia priključuje na pozitivni pol izvora struje. +ostupakse najčeš0e primjenjuje za zavarivanje aluminijuma i njegovi* legura! niskolegirani* i visokolegirani*čelika.

Zavarivački postupci

+odjela postupala zavarivanja/- +rema nosiou energije (npr. as! el. struja)- +rema osnovnom materijalu (npr. %etali! polimeri)- +rema svr*i zavarivanja (npr. 1avarivanje! zavarivanje)- +rema odvijanju zavarivanja (npr. ,opljenjem! pritiskom)- +rema načinu izvođenja (npr. 8učno! automatsko)

&a jedan zavarivački postupak možemo re0i da nam je poznat ukoliko su nam poznate njegovesljede0e karakteristike/

- snovni prinip i izvor energije- 1ačin zaštite spoja za vrijeme zavarivanja- #rsta i način dovođenja dodatnog materijala

11


12/14

- %ogu0nosti primjene postupka (sa aspekta osnovnog materijala! sa aspektazavarene konstrukije)

- +roduktivnost odnosno učinak postupka- %ogu0nost postupka sa aspekta kvaliteta- %ogu0nosti me*anizaije! automatizaije i ro'otizaije postupka- +oznavanje opreme i instalaija- +oznavanje za*tjeva vezani* za o'uku i rad operatera (zavarivača).

Gasno zavarivanje

od ovog postupka toplota potre'na za topljenje osnovnog i dodatnog materijala na mjestu spoja!do'iva se sagorijevanjem smeše gorivog gasa (ugljikovodika) sa kiseonikom. ;odatni materijal setopi zajedno sa osnovnim! rastop se miješa i tako formira šav.

orivi gas je najčeš0e aetilen (:6H6)+ostoje tri vrste plamena za gasno zavarivanje/

- 1ormalni! kod kojeg je odnos kiseonika i aetilena C.B!- 8edukioni! kod kojeg je odnos kiseonika i aetilena manji od C.B!- ksidaioni! kod kojeg je ovaj odnos ve0i od C.B

od gasnog zavarivanja se primjenuju dvije te*nike rada/- &avarivanje u lijevo (smjer kretanja gorionika je s desna u lijevo)- &avarivanje u desno (smjer kretanja gorionika je s lijeva u desno)

Zavarivanje oblo$enim elektrodama

od ovog postupka zavarivanja luk se uspostavlja između o'ložene elektrode i osnovnog materijala.Uspostavljanjem električnog luka topi se i elektroda i osnovni materijal na mjestu spoja. 'a rastopase sjedinjuju! te se na taj način formira šav. Elektroda! dakle služi istovremeno za uspostavljanjeluka i kao dodatni materijal.

'loga elektrode ima višestruki značaj/- -zgaranjem o'loge razvijaju se gasovi i pare koje pospješuju jonizaiju zračnog

stu'a između osnovnog materijala i vr*a elektrode- asovi koji nastaju izgaranjem o'loge štite električni luk i rastopljenu masu

osnovnog i dodatnog materijala od utiaja gasova iz atmosfere- +omo0u o'loge može se izvršiti legiranje šava! tako da se na taj način u šavu

mogu nadoknaditi pojedini elementi koji djelimično sagorijevaju u toku proesazavarivanja

- +ri topljenju o'loge o'razuje se troska koja se razlijeva preko rastopa! štiti ga odutiaja gasova iz atmosfere i ujedno zadržava toplotu! odnosno usporava

očvrš0avanje.

12


13/14

Zavarivanje pod za%titom pra&a ' PPpostupak

,o je elektrolučni postupak zavarivanja kod kojeg se električni luk! kao izvor toplote! uspostavljaizmeđu gole topive žie i osnovnog materijala. ia se kontinuirano dovodi u žlije' a električni luk iistopljena masa su prekriveni speijalnim pra*om koji se također kontinuirano dovodi ispred žie užlije'.

Uloga pra*a u ovom slučaju analogna je ulozi elektrodne o'loge pri ručnom elektrolučnomzavarivanju tj. sta'iliziranju luka i legiranju metala šava. sim toga usljed niske toplotne vodljjivostipra* zadržava toplotu! tako da su njeni gu'ii manji a time i topljenje metala efikasnije.edan dio pra*a se topi! prelazi u trosku i izlučuje se na površinu šava! štite0i ga od naglog*lađenja.

Zavarivanje plazma postupkom

&avarivanje plazmom je postupak zavarivanja topljenjem. -zvor toplote potre'ne za topljenje

osnovnog materijala je plazmeni luk. tj. električni luk u gasnoj plazmi.+od pojmom IplazmaJ podrazumijeva se visoko pregrijana smjesa gasova! kod koje su molekuledisoirane i jonizirane. #isoko pregrijane smjese postižu se dejstvom električnog luka istosmjernestruje.

13


14/14

Gre%ke u zavarenim spojevima

reške su mjesta u zavarenom spoju i okolnoj zoni utiaja toplote na kojima je došlo do odstupanjaoso'ina od nekog unaprijed definisanog kriterija. va odstupanja se mogu odnositi na/

- dstupanje o'lika i dimenzija- dstupanje *omogenosti šava i zone utiaja toplote- dstupanje me*anički* i metalurški* oso'ina u području šava i zoni utiaja

toplote

U zavisnosti od uzorka greške se mogu podijeliti u dvije grupe/- reške vezane za metalurške! termičke i *idrodinamičke pojave! koje prate

proes topljenja! formiranja kupke i kristalizaije istopljenog metala- reške koje se nazivaju greškama formiranja šava a spadaju/ neprovarena

mjesta! zarezi! naljepljivanje! progorijevanje! krateri! nesimetrično postavljanjeugaoni* šavova! smanjenje dimenzija šava i dr.

+rema najnovijim evropskim normama E16

Documents

Skripta Zavarivanje UNZE