Smanjenje pojave prskanja pri zavarivanju malim strujama

Smanjenje pojave prskanja pri zavarivanju malim strujama kod MIG/MAG postupka zavarivanja
Horvat, Luka
Permanent link / Trajna poveznica: https://urn.nsk.hr/urn:nbn:hr:110:964698
Rights / Prava: In copyright
Repository / Repozitorij:
STRUJAMA KOD MIG/MAG POSTUPKA ZAVARIVANJA
ZAVRŠNI RAD
AKOVEC, 2020.
STRUJAMA KOD MIG/MAG POSTUPKA ZAVARIVANJA
LOW SPATTERING GMAW WELDING PROCESS BY USING LOW
CURRENT
Zahvaljujem se svom mentoru prof. Vjeranu Paniu na pomoi, susretljivosti,
usmjeravanju te strunim i korisnim savjetima tijekom izrade završnog rada.
Takoer, velika hvala mojim roditeljima, kolegama i prijateljima na strpljenju i
podršci tijekom studiranja.
3.4. Greške u zavarivanju..................................................................................................... 10
3.5. Metode ispitivanja zavara ............................................................................................ 16
4. MIG/MAG ZAVARIVANJE ......................................................................................................... 20
4.1. Parametri zavarivanja ................................................................................................... 22
5. PRIJENOS METALA ................................................................................................................... 27
5.2. Sile koje utjeu na prijenos metala............................................................................... 32
6.3. Argon (Ar) ..................................................................................................................... 36
6.4. Helij (He) ....................................................................................................................... 37
6.5. Vodik (H) ....................................................................................................................... 37
7.2. Sustav za dovod ice ..................................................................................................... 39
7.3. Pištolj za zavarivanje ..................................................................................................... 40
7.4. Sustav zaštitnog plina ................................................................................................... 41
7.5. Upravljaki sistem ......................................................................................................... 42
II
9.1. Opis praktinih pokusa ................................................................................................. 51
9.2. Izvoenje navarivanja ................................................................................................... 53
9.3.1. Rezultati mjerenja kombinacije parametara 1A ........................................................ 54
9.3.2. Rezultati mjerenja kombinacije parametara 2A ........................................................ 57
9.3.3. Rezultati mjernja kombinacije parametara 3A .......................................................... 60
9.3.4. Rezultati mjernja kombinacije parametara 1B .......................................................... 63
9.4. Analiza dobivenih rezultata .......................................................................................... 72
10. ZAKLJUCI .............................................................................................................................. 77
11. LITERATURA ........................................................................................................................... 80
Slika 2. Statika karakteristika elektrinog luka ............................................................................ 6
Slika 3. imbenici koji utjeu na zavarljivost [5]............................................................................ 7
Slika 4. Glavni dijelovi zavarenog spoja [6] ................................................................................... 8
Slika 5. Vrste zavarenih spojeva [7] ............................................................................................... 9
Slika 6. Poloaji zavarivanja [8]...................................................................................................... 9
Slika 7. Pukotina u zavarenom spoju [10] ................................................................................... 10
Slika 8. Poroznost u zavarenom spoju [11] ................................................................................. 11
Slika 9. Ukljuak troske u zavarenom spoju [11] ......................................................................... 12
Slika 10. Naljepljivanje u zavarenom spoju [11] .......................................................................... 12
Slika 11. Prskotine oko zavarenog spoja [13] .............................................................................. 13
Slika 12. Mehaniko išenje [14] ............................................................................................... 14
Slika 13. Penetrantska kontrola [16] ........................................................................................... 17
Slika 14. Ultrazvuna kontrola [16] ............................................................................................. 18
Slika 15. Magnetska kontrola [16] ............................................................................................... 19
Slika 16. Shema MIG/MAG zavarivanja [18] ............................................................................... 20
Slika 17. Utjecaj jaine struje na zavareni spoj [12] .................................................................... 22
Slika 18. Utjecaj jaine napona na zavareni spoj [12] ................................................................. 23
Slika 19. Statike karakteristike izvora ........................................................................................ 25
Slika 20. Radna toka zavarivanja................................................................................................ 26
Slika 25. Utjecaj razliitih plinova na profil zavara [20] ............................................................... 34
Slika 26. Koliina prskanja u odnosu na udio CO2 u zaštitnom plinu [9] .................................... 36
Slika 27. Oprema za MIG/MAG zavarivanje [21] ......................................................................... 38
Slika 28. „Push“ sistem dobave ice [23] ..................................................................................... 40
Slika 29. „Push-pull“ sistem dobave ice [23] ............................................................................. 40
Slika 30. Presjek pištolja za zavarivanje [12] ............................................................................... 41
Slika 31. Sustav zaštitnog plina [24] ............................................................................................ 41
Slika 32. Ciklus odvajanja kapljice kod STT postupka [12] .......................................................... 43
Slika 33. Faze CMT postupka zavarivanja [26] ............................................................................ 45
Slika 34. Odvajanje kapljice kod FastROOT postupka [12] .......................................................... 46
Slika 35. Koncept rada CBT postupka [26] .................................................................................. 47
Slika 36. Priprema zavara za RMT postupak [26] ........................................................................ 47
Slika 37. Faze ForceArc postupka [26] ......................................................................................... 48
Slika 38. Pištolj za Tandem zavarivanje [26] ................................................................................ 50
Slika 39. Ploa za navarivanje prije poetka pokusa ................................................................... 51
Slika 40. Robot i ureaj za zavarivanje ........................................................................................ 53
Slika 41. Ploa nakon završetka svih navarivanja ........................................................................ 53
Slika 42. Navari dobiveni kombinacijom parametara 1A ............................................................ 54
Slika 43. Prosjeni struja i napon navara 1A ............................................................................... 55
Slika 46. Navari dobiveni kombinacijom parametara 3A ............................................................ 60
Slika 48. Navari dobiveni kombinacijom parametara 1B ............................................................ 63
Slika 49. Prosjeni struja i napon navara 1B ................................................................................ 63
Slika 54. Grafika usporedba prosjenog broja prskotina ........................................................... 73
Slika 55. Grafika usporedba prosjenog promjera prskotina .................................................... 74
Slika 56. Grafika usporedba prosjenog promjera najveih prskotina ...................................... 75
Slika 57. Grafika usporedba prosjene visine navara ................................................................ 76
Slika 58. Grafika usporedba prosjene širine navara ................................................................ 76
POPIS TABLICA
Tablica 3. Matrica izvoenja pokusa ........................................................................................... 52
Tablica 4. Rezultati brojanja kapljica prskanja i dimenzijskih mjerenja 1A ................................. 55
Tablica 7. Rezultati brojanja kapljica prskanja i dimenzijskih mjerenja 1B ................................. 64
ZUT zona utjecaja topline
Iz struja zavarivanja A
Uz napon zavarivanja V
O2 kisik
STT Surface Tension Transfer postupak zavarivanja
CMT Cold Metal Transfer postupak zavarivanja
CBT Controlled Bridge Transfer postupak zavarivanja
RMT Rapid MIG/MAG Technology postupak zavarivanja
VI
SAETAK
Tema je ovog rada smanjenje prskanja kod MIG/MAG zavarivanja malim strujama.
U teorijskom dijelu opisana je povijest zavarivanja u svijetu i u Hrvatskoj, zatim je
ukratko objašnjeno o zavarivanju openito. U daljnjem tekstu detaljnije je opisan
MIG/MAG postupak zavarivanja, znaajke tog postupka, prednosti i nedostaci,
potrebna oprema za izvoenje te vane djelatnosti, kao što su zavarljivost, nastajanje
elektrinog luka, nain prijenosa metala i metode ispitivanja zavara. Opisani su
parametri zavarivanja, zaštitni plinovi te njihov utjecaj, pri emu je nešto više reeno o
specijalnim postupcima koji se koriste za smanjenje prskanja.
U praktinom dijelu provedeno je navarivanje na materijalu St 37-2 debljine 5 mm
pri maloj struji zavarivanja od 150 A s ciljem minimalne pojave prskanja. Pokus je
proveden korištenjem triju postupaka (klasini, impulsni i low spatter te s dvije vrste
zaštitnih plinova (isti CO2 i mješavina Ar/CO2 82/18). Rezultat je pokusa pokazao
optimalnu kombinaciju postupka i zaštitnog plina kako bi se maksimalno smanjila ili u
potpunosti eliminirala pojava prskanja pri zavarivanju.
Kljune rijei: MIG/MAG, zavarivanje, parametri, specijalni postupci, kombinacija,
smanjenje prskanja
VII
SUMMARY
The topic of this paper is the reduction of sputtering in MIG/MAG low current welding.
The theoretical part describes the history of welding in the world and in Croatia, then
briefly talks about welding in general. The following describes in more detail the
MIG/MAG welding process, the features of the process, the advantages and
disadvantages, the equipment required to perform it, and important things such as
weldability, electric arc formation, metal transfer method, and weld testing methods.
Welding parameters, shielding gases and their influence are described, and more is
said about the special procedures used to reduce splashing.
In the practical part, welding was performed on material St 37-2 with a thickness of 5
mm at a low welding current of 150 A with the aim of minimal spraying. The experiment
was performed using three procedures (classical, pulse and low spatter, and with two
types of shielding gases (pure CO2 and a mixture of Ar/CO2 82/18) .The result of the
experiment showed the optimal combination of process and shielding gas to minimize or
in completely eliminated the occurrence of splashes during welding.
Keywords: MIG / MAG, welding, parameters, special procedures, combination, spray
reduction
Luka Horvat Smanjenje pojave prskanja pri zavarivanju malim strujama kod MIG/MAG postupka zavarivanja
Meimursko veleuilište u akovcu 1
1. UVOD
Zavarivanje je spajanje dvaju ili više, istovrsnih ili raznovrsnih materijala, taljenjem
ili pritiskom, s ili bez dodavanja dodatnog materijala, na nain da se dobije homogeni
zavareni spoj bez grešaka zahtijevanih mehanikih i ostalih svojstava. [1]
Zavarivanje je interdisciplinarna tehnologija. Za razumijevanje i korištenje ove
tehnologije nuna su znanja s podruja: [1]
• znanosti o materijalima i metalurgije (metalurgija zavarivanja)
• termodinamike (temperaturna polja pri zavarivanju)
• elektrotehnike (izvori struje, elektrini luk, spajanje razliitih senzora – U, I,
zvuk, svjetlost)
• kemije (metalurški i drugi procesi koji se odvijaju pri zavarivanju)
• informatike (ekspertni sustavi, razliiti prorauni, baze podataka)
Spoj nastao zavarivanjem sastoji se od zone taljenja (dio materijala koji je prilikom
zavarivanja bio rastaljen) te „zone utjecaja topline“ (ZUT) kod koje dolazi do promjene
u mikrostrukturi i svojstvima zbog povišene temperature. Kvaliteta i svojstvo
zavarenoga spoja ovise o brzini zavarivanja, koliini i gibanju taline, miješanju
osnovnoga i dodatnoga materijala, plinovima koji pri višim temperaturama ulaze u
rastaljeni materijal, raspodjeli temperature na mjestu zavarivanja i dr.
U današnje se vrijeme aktivno u zavarivakoj praksi primjenjuje pedesetak
postupaka zavarivanja te njihovih varijanti i modificiranih inaica. Gotovo pola od svih
zavarenih spojeva i konstrukcija napravi se MIG/MAG postupkom ili njihovom
modificiranom varijantom. Jedna od naješih grešaka koja se javlja prilikom
zavarivanja jest prskanje rastaljenog metala. Prskanje utjee na estetiku zavara te
zahtijeva dodatnu obradu brušenjem ili struganjem ime se poveava utrošak vremena i
novaca. To je bilo pogotovo izraeno prilikom zavarivanja tanjih stijenki raznih
materijala. Razvojem tehnologije poeli su se razvijati upravo ti modificirani postupci
kojima je cilj bio istovremeno poveati brzinu zavarivanja i smanjiti unos topline u
zavareni spoj te na taj nain smanjiti ili potpuno eliminirati pojavu prskanja.
2. POVIJEST ZAVARIVANJA
Veina danas poznatih postupaka zavarivanja otkrivena je u 20. i 21. stoljeu. Samo
je nekolicina postupaka (zavarivanje kovanjem, zavarivanje lijevanjem i lemljenje) ve
bila poznata u starom vijeku. Prije 10 000 godina poelo je korištenje samorodnog
bakra, dok je korištenje ostalih metala poelo tek kada je ovjek taljenjem nauio
izdvajati metale iz ruda. [2]
Prije 7 000 godina postupkom taljenja poelo je izdvajanje bakra iz kamena. Prije
otprilike 5 800 godina na Srednjem istoku otkrivena je bronca. Nakon toga postupak
dobivanja bronce prenesen je u Kinu, što je uvelike pomoglo procvatu kineske
civilizacije. Zbog toga što je bronca mnogo tvra od bakra, bila je i mnogo korisnija za
uporabu, a budui da je talište bronce i bakra mnogo nie od tališta eljeza, i njihovo je
dobivanje bilo olakšano. [2]
Zavarivanje su najviše razvijali kovai, zlatari i ljevai jer im je ta vještina bila
potrebna za izradu orua, oruja, nakita i posuda. Ljevako zavarivanje razvijalo se
usporedno s vještinom lijevanja. Ukrasne bronane vaze iz toga doba nastale lijevanjem
na sebi imaju i „zavarenih“ dijelova. Nakon što su vaze bile dovršene, lijevanjem su se
na njih spajali razni drai, oslonci i figure. Lemljenje se uglavnom koristilo za spajanje
nakita i figura. [2]
Prvi tragovi koji upuuju na izdvajanja eljeza iz ruda datiraju prije oko 4 500
godina. Prvi eljezni predmeti koji su pronaeni stari su oko 3 500 godina, a prvi zapisi
koji govore o kovakom zavarivanju eljeza u staroj Grkoj otkrivaju da je zavarivanje
korišteno u 6. st. pr. Kr. za izradu postolja posuda. elik se prvi put javlja u Indiji prije
1 000 g. pr. Kr. [2]
U srednjem vijeku poele su se izraivati oštrice maeva od visokougljinog elika
koje su se kovakim zavarivanjem spajale na rubove maeva. Maevi, vrhovi strijela,
koplja, bodei i drugo oruje koje se proizvodilo kovakim zavarivanjem bilo je
poznato u Grkoj, Franakoj dravi, Kini, Japanu, Indoneziji te u Siriji. [2]
Razvoj današnjih postupaka zavarivanja: [2]
• godine 1802. Petrov istrauje elektrini luk za opu namjenu
• godine 1856. Joule prvi primjenjuje sueono elektrootporno zavarivanje ica
• godine 1882. N.N. Bernardos (Rusija) prvi put koristi elektrini luk izmeu
ugljene elektrode i metala kao izvor energije za zavarivanje, uz dodavanje ice u
rastaljenu metalnu kupku; kao izvor istosmjerne struje koristio je bateriju
galvanskih lanaka (akumulatora)
zavarivanja metalnom elektrodom; elektrini se luk uspostavlja izmeu metalne
elektrode i metalnih predmeta koji su spajani
• godine 1894. Sottrand prvi put zavaruje plinskim plamenom O2+H2; kasnije se
razvija plinsko zavarivanje kisik-acetilenskim (O2+C2H2) plamenom, koje se
od 1916. uspješno i široko primjenjuje u industriji
• godine 1895. poinje se koristiti aluminotermijsko zavarivanje za zavarivanje
tranica i za popravak odljevaka
• godine 1907. Oscar Kjellberg (Švedska) prvi patentira i primjenjuje obloenu
elektrodu koja se proizvodila uranjanjem gole ice u otopinu minerala, a od
1936. g. obloga se nanosi ekstrudiranjem; bazine elektrode su se poele
proizvoditi 1940. g.
"arcatom"
• godine 1930. poela je primjena automatskog zavarivanja pod praškom - EP u
brodogradnji SAD-a
• godine 1936. poela je primjena zavarivanja u zaštitnoj atmosferi He-TIG
postupak
Nakon Drugog svjetskog rata poinju se razvijati i primjenjivati zavarivanja u
zaštitnim plinovima TIG (s vodikom, argonom ili helijem kao zaštitnim plinom). MIG
postupak zavarivanja poinje se primjenjivati 1948. kao Sigma postupak (Shielded
Intert Gas Metal Arc), dok se MAG s CO2 zaštitnim aktivnim plinom prvi put
primjenjuje 1953. u bivšem SSSR-u. [2]
Iza 1950. godine razvijaju se mnogi novi postupci kao što su: zavarivanje pod
troskom (1951.), zavarivanje trenjem (1956.), snopom elektrona (1957.), ultrazvukom
(1960), laserom (1960.), plazmom u SAD-u (1961.). [2]
U Hrvatskoj se prije Drugog svjetskog rata primjenjivalo plinsko zavarivanje, runo
elektroluno zavarivanje s golim i dijelom obloenim elektrodama. U to vrijeme
konstrukcije su se uglavnom izvodile u zakovanoj izvedbi. To su bile posude pod
tlakom, kotlovski bubnjevi, veliki cilindrini rezervoari, nosive eline konstrukcije,
mostovi, vagoni i drugi proizvodi. Sve dok su se koristile zakovice, vana zanimanja
bila su bušai rupa za zakovice, zakivai i podbijai, no ta zanimanja ve su odavno
nestala, kao i zakovane konstrukcije. [2]
Uoi Drugog svjetskog rata dolazi do znaajnijeg razvoja zavarivanja u Hrvatskoj
kada je izgraeno nekoliko veih objekata u zavarenoj izvedbi. Meu njima je i veliki
zavareni cestovni most preko rijeke Save, u produetku Savske ceste u Zagrebu. Manje
je poznato da je to jedan od prvih veih uspješno zavarenih mostova u svijetu. Izradilo
ga je i montiralo poduzee "uro akovi" iz Slavonskog Broda. Na tom su se mostu
zavarivali limovi debljine do 95 mm, vrstoe 440 MPa, uz predgrijavanje i kontrolu
industrijskom radiografijom.
U periodu 1950. - 1960. brzo se napuštaju zakovane konstrukcije, a pored REL
postupka, postupno se uvode ostali postupci zavarivanja koji se i danas koriste
(poluautomatski i automatski postupci). [2]
3. OPENITO O ZAVARIVANJU
3.1. Elektrini luk
U zavarivanju elektrini je luk izvor topline koji se naješe koristi. To je završni dio
strujnog kruga gdje dolazi do trajnog samostalnog izbijanja elektrinog naboja izmeu
elektroda i radnog komada. Pojava elektrinog luka popraena je visokom
temperaturom, elektrinom strujom velike gustoe te izraenom termoelektronskom i
fotoelektronskom emisijom. Toplina koju elektrini luk stvara koristi se za zagrijavanje
radnog komada do temperature taljenja. Kako zrak ne provodi struju, u prostoru gdje se
elektrini luk odvija mora biti omogueno provoenje struje, odnosno prostor mora biti
ioniziran. [3]
Postoje tri zone elektrinog luka, a to su katodna mrlja, zona stupa elektrinog luka
te anodna mrlja.
Katodna mrlja je mrlja na površini vrha negativne elektrode (katode) koja ima najvišu
temperaturu. Ta temperatura ovisi o temperaturi taljenja materijala elektrode i kree se
oko 3 000°C. Zona plinskog stupa obuhvaa podruje pada napona u stupu luka. Duina
plinskog stupa gotovo je jednaka duini elektrinog luka. Anodna mrlja predstavlja
najviše zagrijano podruje na pozitivnoj elektrodi (anoda), a temperatura je nešto nia u
odnosu na katodu. [3]
Nakon što se uspostavi elektrini luk, struja koja prolazi tim prostorom zagrijava
površinu radnog komada do temperature taljenja, gdje tada dolazi do isparavanja
metalnih para koje dalje ioniziraju taj prostor i na taj nain pomau daljnjem prolasku
elektrine struje. [3] Na Slici 1. moe se vidjeti primjer elektrinog luka.
Slika 1. Elektrini luk
Statika karakteristika elektrinog luka opisuje promjenu struje ovisno o naponu u
elektrinom naponu. Postoje tri podruja (Slika 2.):
• A) podruje sa malo iona gdje je potreban vrlo visok napon da bi struja uope
potekla
• B) toka zasienja, što znai da je u stupu elektrinog luka ionizirano 1-3 %
atoma
• C) podruje gdje struja moe krenuti tek kada se napon povea
Na statiku karakteristiku elektrinog luka imaju utjecaj duina elektrinog luka (što
je duina luka vea, uz istu struju potreban je vei napon pa se karakteristika pomie
prema gore), vrsta zaštitnog plina (razliiti zaštitni plinovi zahtijevaju razliitu koliinu
energije za njihovu ionizaciju) te vrsta obloene elektrode (tvari bazine elektrode tee
ioniziraju u odnosu na kisele elektrode pa im se karakteristika pomie prema gore).
Slika 2. Statika karakteristika elektrinog luka
3.2. Zavarljivost
Zavarljivost je sposobnost bilo kojeg materijala (obino metala i njihovih legura) da
bude zavaren sa slinim materijalom. Odreeni materijal smatra se zavarljivim ako
primjenom nekog od postupaka zavarivanja na tom materijalu dobivamo neprekidan,
homogeni spoj sa zadovoljavajuim mehanikim i ostalim predvienim zahtjevima.
Zavarljivost je komparativno svojstvo (usporeuje se zavarljivost dvaju ili više
materijala uz primjenu iste ili razliitih tehnologija zavarivanja). Ocjena je naješe
kvalitativna (zadovoljavajua / ne zadovoljavajua). Prema kvaliteti zavarljivosti
razlikujemo: [4]
priprema i mjera opreza
• slaba zavarljivost – ako materijal zahtijeva posebne pripreme i mjere opreza,
npr. predgrijavanje
• vrlo slaba zavarljivost – ako materijal zahtijeva takve pripreme i mjere opreza da
gotovo i nije mogue izvršiti zavarivanje koje bi bilo ekonomski prihvatljivo
Istraivanja zavarljivosti obuhvaaju mnogo aktivnosti koje su nune za dobivanje
kvalitetne tehnologije zavarivanja koja je polazna toka za dobivanje kvalitetnog
zavarenog spoja u proizvodnji. Kod ispitivanja zavarljivosti u osnovi se ispituje
sklonost nastajanja raznih vrsta pukotina na odreenom materijalu, transformacijsko
otvrdnjavanje te smanjenje ilavosti. [4]
Na Slici 3. moe se vidjeti kako razni imbenici poput vrste materijala, tehnologije
zavarivanja te konstrukcije spoja meusobno utjeu na zavarljivost elemenata.
Slika 3. imbenici koji utjeu na zavarljivost [5]
Zavarljivost se moe razmatrati na tri osnovna nivoa, a to su: operativna zavarljivost,
metalurška zavarljivost te konstrukcijska zavarljivost. [6]
Istraivanja operativne zavarljivosti istrauju kako se materijal ponaša pri taljenju te
kolika je mogunost dobivanja kvalitetno izvedenog spoja sa ili bez posebnih priprema i
mjera opreza. [6]
zavarenog spoja, koje nastaju kao posljedica toplinskog ciklusa zavarivanja. [6]
Istraivanja konstrukcijske zavarljivosti istrauju ponašanje zavarenog spoja na
zavarenoj konstrukciji. [6]
3.3. Poloaji zavarivanja, vrste i oblici zavarenih spojeva
Zavarivanjem dvaju ili više radnih komada nastaje nerastavljivi spoj koji se moe
pojaviti u nekoliko vrsta te mnogo oblika. Glavni su dijelovi zavarenog spoja (Slika 4.):
1. osnovni materijal
2. lice zavara
3. nalije zavara
4. korijen zavara
5. granica taljenja
7. zona taljenja
8. rub zavara
Slika 4. Glavni dijelovi zavarenog spoja [6]
etiri vrste zavarenih spojeva su sueljeni, preklopni, kutni te rubni spoj. Te vrste
spojeva mogue je vidjeti na Slici 5.
Slika 5. Vrste zavarenih spojeva [7]
Navedene vrste spojeva mogu se pojaviti u mnogo oblika, sukladno konstrukcijskim
potrebama.
Sve te vrste i oblici spojeva mogu se izvoditi na više naina, odnosno u više
zavarivakih poloaja, a ti poloaji su horizontalni poloaj, horizontalno-vertikalni
poloaj, vertikalni poloaj i nadglavni poloaj. Na Slici 6. mogu se vidjeti primjeri
zavarivakih pozicija.
Slika 6. Poloaji zavarivanja [8]
3.4. Greške u zavarivanju
U svakom tehnološkom procesu, bilo to zavarivanje ili nešto drugo, postoji opasnost
od nastanka pogrešaka. U nekim procesima pogreške su eše, u nekima rjee, u nekima
imaju znaajnu ulogu i trae veliku pozornost, a u nekima su zanemarive. Zavarivanje
spada u skupinu procesa u kojima su pogreške jako skupe te ih se nastoji izbjei što je
više mogue.
Kako je u zavarivanju mogue koristiti više postupaka zavarivanja i kod svakog je
potrebno uskladiti nekoliko parametara, pogreške su uvijek mogue, i one se dogaaju.
Svojim postojanjem oslabljuju konstrukciju, smanjuju vrstou zavarenog spoja. Kada
se ve dogode, potrebno ih je što prije uoiti i popraviti što je bolje mogue. Naješe
pogreške koje nastaju u procesu zavarivanju su pukotine, poroznost, vrsti ukljuci,
naljepljivanje te prskanje.
Pukotine
Najopasnije greške koje se mogu pojaviti u procesu zavarivanja su pukotine. One ni
u kojem sluaju nisudopuštene. Mogu se podijeliti na dvije vrste, a to su hladne i tople.
Hladne pukotine nastaju kod zavarivanja na niskim temperaturama (niim od 300C).
Naješe se javljaju kod elika visoke vrstoe. Ono što je vano naglasiti i što je
nepredvidivo jest to da se pukotine mogu pojaviti ak nekoliko sati nakon zavarivanja.
Nastaju na svim poloajima naspram zavara, mogu se pojaviti u samom zavaru ili na
prijelazu u osnovni materijal. Mogu biti vidljive i nevidljive, odnosno kako nastaju na
površini, tako mogu nastati i ispod površine. [6] Primjer pukotine na Slici 7.
Slika 7. Pukotina u zavarenom spoju [10]
Pukotine uglavnom nastaju zbog podlonosti materijala prema zakaljivanju, zbog
zaostalih naprezanja te zbog pojave difuzijskog vodika u zavaru, koji nastaje
razgraivanjem vlage ili masnoa na visokim temperaturama uslijed zavarivanja. [6]
Kao što je reeno, osim hladnih postoje i tople pukotine. Naspram hladnih pukotina,
tople nastaju tokom hlaenja taline do njezinog prelaska u vrsto stanje. Mogu se
podijeliti na dva tipa, a to su kristalizacijske i likvacijske tople pukotine.
Razlika izmeu dva tipa toplih pukotina jest to što kristalizacijske nastaju tokom
kristalizacije u zoni taljenja, a likvacijske nastaju u zoni utjecaja topline (ZUT). Glavni
krivci za nastajanje toplih pukotina su nemogunost materijala da izdri naprezanja
tokom skruivanja, neistoe, loše postavljanje parametara, izbor lošeg dodatnog
materijala. [6]
Poroznost
Pukotine u zavarenom spoju su zapravo male šupljine ispunjene plinom. One mogu
nastati ako tijekom zavarivanja plin sporije izlazi iz taline nego što se talina skruuje.
[6]
Do toga moe doi zbog neistoa ili vlage na materijalu koji se zavaruje, nepravilne
plinske zaštite, neispravnih parametara. Nastanak pukotina moe se sprijeiti išenjem
mjesta zavara prije samog zavarivanjam, pobrinuti se da je mjesto zavara suho, izborom
pravilnih parametara, te izborom pravilne plinske zaštite. Naješi plinovi koji se nalaze
u šupljinama su ugljini monoksid, vodik i dušik. Na Slici 8. nalazi se primjer
poroznosti. [6]
Slika 8. Poroznost u zavarenom spoju [11]
vrsti ukljuci
vrsti ukljuci su zapravo „strana tijela“ u zavarenom spoju. Naješe su to nemetali
poput troske i praška, a mogu biti i metalni, poput odlomljenog djelia wolframove
elektrode ili oksidnog sloja aluminija. Ukljuci se mogu izbjei pravilnom izvedbom
samog procesa zavarivanja, te išenjem troske sa samog zavara. Primjer ukljuka u
zavarenom spoju nalazi se na Slici 9. [6]
Naljepljivanje
Naljepljivanje je greška u zavarenom spoju koja se oituje nedovoljnom
strukturalnom povezanosti taline i osnovnog materijala. To se moe dogoditi zbog
neispravno postavljenih parametara, neispravne tehnike rada, ili neispravne pripreme
spoja. Zbog preslabe struje zavarivanja moe doi do slabog zagrijavanja i pretaljivanja
površine osnovnog materijala, te tada talina samo nalijee na osnovni materijal bez
strukturnog povezivanja sa njime. Primjer naljepljivanja moe se vidjeti na Slici 10.
Slika 9. Ukljuak troske u zavarenom spoju [11]
Slika 10. Naljepljivanje u zavarenom spoju [11]
Isto tako to se moe dogoditi i u sluaju prevelike ili premale brzine zavarivanja.
Ako je brzina premalena, a jaina struje zavarivanja je ispravna ili prevelika, mogue je
stvaranje prevelike koliine taline koja se nakuplja ispred elektrinog luka koja na taj
nain ne dopušta prodiranje elektrinog luka do osnovnog materijala. S druge strane,
ako je brzina prevelika, dolazi do loše, odnosno nedovoljne raspodjele energije na veu
površinu, gdje zapravo elektrini luk ne stigne prodrijeti u osnovni komad, te je rezultat
toga isti, dolazi do naljepljivanja. [12]
Prskanje
Prskanje, odnosno prskotine su vjerojatno naješa greška u zavarivanju. Prskotine
su nepoeljne jer se rastaljeni metal, koji je bio namijenjen popunjavanju mjesta zavara,
odnosno lijeba, ne nalazi tamo, ve se nalazi u zoni oko zavara. To uzrokuje veu
potrošnju dodatnog materijala, što znai i veu cijenu samog postupka, zatim vizualno
nije lijepo, te zahtijeva dodatnu obradu (išenje) zavarenog spoja. Primjer prskotina
moe se vidjeti na Slici 11.
Što se tie ošteenja, ona su izraenija u estetskom smislu nego u mehanikom. Kod
zavarivanja nelegiranih elika, prskotine gotovo da i nemaju utjecaja na mehanika
svojstva, ve samo na estetska. Problem se javlja kod zavarivanja Cr-Ni elika. ak i
najmanja pojava prskotina uzrokovat e mehanika ošteenja. Prvenstveno, na poloaju
prskotina stvara se predispozicija za poetak korozije koja smanjuje površinsku
vrstou. S vremenom, korozija poveava površinu djelovanja što drastino smanjuje
Slika 11. Prskotine oko zavarenog spoja [13]
vrstou, te poveava mogunost otkazivanja konstrukcije. Zbog toga se pojava
prskotina kod zavarivanja Cr-Ni elika smatra ozbiljnom pogreškom. Kod vatro
otpornih elika prskotine pak uzrokuju poveanu sklonost prema plinskoj koroziji koja
je u mogunosti drastino smanjiti vijek trajanja. [28]
Prskanje pri MIG/MAG zavarivanju uzrokuje prevelika struja zavarivanja koja
preoptereuje elektrodu, prevelik napon elektrinog luka u odnosu na jainu struje
zavarivanja, korištenje istog CO2 kao zaštitnog plina, što se lako moe popraviti
dodavanjem O2 ili Argona, takoer, izraenije je prskanje kod zavarivanja punom
icom, nego kod zavarivanja praškom punjenom icom. [28]
3.4.1. išenje površina nakon zavarivanja
Utvreno je da se pojava prskanja pri zavarivanju smatra pogreškom, pa se stoga
gotovo uvijek, nebitno o kojoj vrsti materijala se radi, vrši išenje nastalih prskotina.
Ovisno o materijalu i zahtijevanoj kvaliteti, odabire se adekvatan postupak išenja koji
moe biti jednostavniji ili sloeniji. Pa se tako kod ne legiranih i nisko legiranih elika
veinom koristi mehaniko išenje u obliku brušenja, etkanja i struganja. Dok se kod
visoko legiranih elika išenje mora provesti kemijskim ili elektrokemijskim
postupkom. Dakle, razlikujemo tri vrste išenja površina; mehaniko išenje,
kemijsko išenje i elektrokemijsko išenje. [28]
Pod mehanikim išenjem podrazumijeva se upotreba raznih alata koji svojim
djelovanjem skidaju odreenu koliinu materijala sa zavarenog spoja i sa okolnog
podruja (Slika 12.).
Slika 12. Mehaniko išenje [14]
Zbog grubog djelovanja tih alata, na površini se stvaraju dodatna mehanika
ošteenja koja smanjuju antikorozivnost na obraenom mjestu, pa je nakon mehanikog
išenja neke vrste materijala potrebno polirati kako bi se uspostavio pasivan sloj i na
taj nain se sprijeila mogua pojava korozije. Mehaniko išenje uglavnom slui kao
priprema za kasnije kemijsko ili elektrokemijsko išenje. [28]
Kod kemijskog išenja upotrebljavaju se razna nagrizajua sredstva koja sadre
dušinu i fluorovodinu kiselinu, te na taj nain „otapaju“ nehomogene površinske
slojeve, te omoguuju lakšu uspostavu pasivnog sloja. Nanošenje nagrizajueg sredstva
mogue je provesti premazivanjem kistom, uranjanjem u samo sredstvo ili njegovim
naštrcavanjem na obraenu površinu. Nakon nanošenja, potrebno je saekati odreeno
vrijeme, koje ovisi o vrsti i stupnju ošteenja, kako bi sredstvo moglo djelovati. Nakon
kemijske obrade potrebno je provesti pasivaciju. [28]
Elektrokemijska obrada provodi se na isti nain kao i kemijska, uz dodatak
istosmjerne struje i elektrolita, dakle, temelji se na kemijskoj reakciji elektrolize. U
odnosu na kemijsku obradu, elektrokemijska daje kvalitetniji rezultat, pa pasivacija
nakon obrade nije potrebna. [28]
3.5. Metode ispitivanja zavara
Kao što je potrebno pripremiti mjesto zavarivanja, pregledati ga, oistiti od masnoa
i ostalih neistoa, te poduzeti potrebne mjere opreza, zavar je potrebno pregledavati i
tijekom samog procesa zavarivanja, a nakon što je postupak zavarivanja završen,
posebno je bitno pregledati kvalitetu, mehanika i ostala svojstva zavarenog spoja
nekim od metoda ispitivanja zavara. Metode ispitivanja zavara mogu biti razorne i ne
razorne.
Metode sa razaranjem koriste se za ispitivanje mehanikim, kemijskih svojstava, za
ispitivanje tvrdoe, vrstoe, itd., te im je cilj osiguranje uinkovitog rada zavarenog
spoja. Metode ispitivanja zavara sa razaranjem su: ispitivanje vlane vrstoe (ispituju
se vlana vrstoa, prekidna vrstoa, naprezanja, izduenja), ispitivanje tvrdoe,
ispitivanje ilavosti, ispitivanja vezana uz koroziju, tlane probe sa razaranjem,
dinamika ispitivanja. [14]
Ne razorne metode ispitivanja zavarenog spoja svojim djelovanjem nemaju nikakav
utjecaj na svojstva zavarenog spoja. Te metode slue za detektiranje površinskih i
ispodpovršinskih nedostataka i grešaka. Dakle, ne razornim metodama ispitivanja se
pronalaze i analiziraju greške, ali one ne pridonose izravnom sprjeavanju nastanka tih
grešaka. Naješe korištene ne razorne metode kontrole zavarenog spoja koje se koriste
su: [14]
• vizualna kontrola
• penetrantska kontrola
• ultrazvuna kontrola
• magnetska kontrola
• radiografska kontrola
Vizualna kontrola
Prva metoda koja se koristi za kontrolu zavara je vizualna metoda. To je naješa,
najjednostavnija i najjeftinija metoda jer zahtijeva samo dobro ljudsko oko, nešto
vremena, te eventualno pomoni pribor kao što je povealo ili dodatno osvjetljenje.
Njome se vrlo lako mogu primijetiti površinske pukotine, ne provaren korijen,
površinska poroznost itd. vizualna kontrola u kratkom vremena daje vrlo korisne
informacije o kvaliteti zavarenog spoja, te se na temelju rezultata vizualne kontrole
odluuje o potrebi daljnjeg ispitivanja nekom drugom metodom.
Penetrantska kontrola
Vrlo esto korištena metoda kontrole zavarenog spoja je i kontrola penetrantima.
Metoda je relativno jeftina, te nakon kratkog vremena pokazuje rezultate. Površina gdje
se penetrant nanosi mora biti odmašena i oišena. Nakon nanošenja penetranta, koji je
uglavnom crvene boje (pod brojem 2 na Slici 12.), potrebno je saekati (otprilike 10-15
minuta), da penetrant prodre u mogue greške, odnosno u pukotine i poroznosti.
Zatim se pristupa uklanjanju penetranta sa površine, obino mlazom vode i krpom.
Pri uklanjanju penetranta treba pripaziti da mlaz vode ne ukloni penetrant iz pukotina
(pod brojem 3 na Slici 12.). Nakon što se površina, gdje je penetrant nanesen, osuši,
nanosi si se razvija, odnosno sredstvo bijele boje koje izvlai penetrant na površinu, te
se na taj nain moe vidjeti gdje se nalaze pukotine i poroznosti (pod brojem 4. na Slici
13.). Penetrant otkriva poloaj, ali ne i veliinu i dimenziju pukotina. [17]
Slika 13. Penetrantska kontrola [16]
Ultrazvuna kontrola
Ultrazvuna metoda kontrole radi na principu ultrazvunih valova koji se odbijaju od
svake nepravilnosti u materijalu koji se pregledava. Za razliku od penetrantske metode,
ultrazvuna metoda otkriva veliinu, orijentaciju i poloaj greške, ali ne i koje je vrste ta
greška, odnosno da li se radi o pukotinama, ukljucima, ili neem treem. Prije samog
ispitivanja, površina gdje e se ispitivanje provoditi mora biti ista, te na nju mora biti
nanijet kontaktni medij, naješe u obliku gela, jer ultrazvuna kontrola zahtijeva
akustini kontakt, što znai da ispod ultrazvune glave koja emitira valove, ne smije biti
sloj zraka. Provedba ultrazvune kontrole vidljiva je na Slici 14. [15,16]
Osoba koja provodi ispitivanje mora dobro poznavati materijal, te njegova svojstva,
te bi bilo poeljno da se zna što se otprilike trai. Ultrazvuni valovi jednoliko se šire
kroz homogeni medij, a odbijaju se ili se uope ne pojave na granicama gdje prestaje
homogenost, odnosno gdje se nalazi neki oblik pogreške, pa je te promjene mogue
vidjeti na monitoru koji biljei signale.
Magnetska kontrola
Magnetska kontrola koristi se za ispitivanje površinskih i plitkih ispodpovršinskih
grešaka. Nedostatak ove metode jest to da se moe provoditi samo kod feromagnetinih
materijala, te što je greška dublja to je tee ili ak nemogue otkriti grešku. Metoda je
vrlo raširena u praktinoj uporabi zbog relativno jeftine cijene i jednostavnosti. [14]
Slika 14. Ultrazvuna kontrola [16]
Zasniva se na konceptu magnetske indukcije. Kreiranjem magnetskog polja oko
vodia, kojim tee elektrina struja, nastaju magnetske silnice koje prolaze kroz
materijal koji se ispituje pod uvjetom da je materijal feromagnetian. Da bi se pukotina
lakše otkrila, potrebno je da silnice magnetskog polja budu što više okomito na
pukotinu. Ako pukotina postoji, pospu li se po površini estice koje su magnetine,
estice e se okupiti na mjestu pukotine. Postoji raznolika oprema za provoenje
magnetske kontrole. Od prijenosnih instrumenata manjih dimenzija, do instrumenata
velikih dimenzija koji su stacionarni. Nain djelovanja magnetske kontrole vidljiv je na
Slici 15. [15,16]
Radiografska kontrola
U radiografskoj kontroli zavarenog spoja koriste se Rendgenske zrake (X-zrake) i
Gama zrake (γ-zrake). Obje od tih zraka spadaju u elektromagnetske zrake. Rendgenske
zrake nastaju kada snop elektrona naglo zakoi na metalnoj ploi, a Gama zrake nastaju
spontanim raspadom nestabilnih atomskih jezgri. Koliko e se moi saznati iz
radiograma (snimka napravljena radiografijom), ovisi o kvaliteti same snimke. [16,17]
Kako bi se ocijenila kvaliteta radiograma koriste se razni penetrametri (razliiti
indikatori kvalitete snimke). Ti penetrametri se stavljaju ispod predmeta koji se
prozrauje, sa gornje strane radiografskog filma. U veini sluajeva to su ice
standardiziranih promjera koje se pravilno rasporede ispod folije. ice bi trebale od
materijala koji je po sastavu priblian materijalu koji se ispituje. Kvaliteta snimke se
izraava promjerom ice koja je vidljiva na radiogramu. [17]
Slika 15. Magnetska kontrola [16]
4. MIG/MAG ZAVARIVANJE
MIG/MAG zavarivanje je postupak elektrolunog zavarivanja taljivom elektrodom u
zaštitnoj atmosferi plinova. Plinovi mogu biti inertni ili aktivni, pa otuda i naziv MIG
(Metal Inert Gas) i MAG (Metal Active Gas). Kod ovog postupka elektrini luk postie
se izmeu radnog komada i prije navedene taljive elektrode koja ujedno slui i kao
dodatni materijal. Ureaj za zavarivanje kod oba postupka je isti, razlika je jedino u
upotrebi aktivnog ili inertnog plina. Postupak je ponajprije namijenjen zavarivanju
aluminija i njegovih legura, te ostalih obojenih metala. Kod zavarivanja elika više se
poinje upotrebljavati paralelno sa razvojem aktivnih plinova i plinskih mješavina koje
su znatno pojeftinile postupak. Zbog toga što omoguuje vee brzine zavarivanja, više
rastaljenog materijala u odreenom vremenu, vrlo lako rukovanje i moguu
automatizaciju procesa, danas je jedan od naješe korištenih zavarivakih postupaka.
[9,12]
Sam postupak moe biti automatiziran (robotiziran) ili poluautomatiziran gdje sustav
konstantnom brzinom dodaje icu kroz polikabel do pištolja na ijem kraju se nalazi
sapnica kroz koju ica, odnosno elektroda, izlazi do radnog komada, uspostavlja
elektrini luk i zapoinje postupak zavarivanja. Kada se zavarivanje ostvaruje na duljini
veoj od 5 metara, ili ako se koriste ice mekšeg materijala, za dodavanje ice potreban
je poseban, takozvani „push-pull“ sustav koji je smješten u samom pištolju te tako
istovremeno olakšava dobavu ice i sprjeava guvanje ice u polikabelu. Na Slici 16.
nalazi se shema MIG/MAG zavarivanja.[9,12]
Slika 16. Shema MIG/MAG zavarivanja [18]
Svaki od postupaka zavarivanja razvijen je radi razliitih potreba u razliitim
situacijama. Pa tako i svaki od postupaka imaju svoje prednosti i nedostatke. Prednosti
MIG/MAG postupka nad drugim postupcima su sljedee: [12]
• mogue zavarivanje svih vrsta materijala
• mogunost upotrebe u veini zavarivakih poloaja
• odlian izgled zavarenih spojeva
• odlina iskoristivost dodatnog materijala
• jednostavno za korištenje
• relativno jeftina oprema
• kod rada na otvorenom potrebna zaštita od vjetra
• mogui problemi kod dovoenja ice (guvanje ice)
• nastajanje grešaka pri neodgovarajuim parametrima
• sloenost ureaja i opreme
• manji unos topline kod prijenosa metala kratkim spojem – mogunost
zavarivanja samo metala manjih debljina
• vei unos topline kod prijenosa metala štrcajuim lukom – mogunost
zavarivanja samo metala veih debljina
Uz „klasini“ MIG/MAG postupak, postoje i specijalizirani MIG/MAG postupci
koji su razvijeni kako bi se smanjilo prskanje metala. Ti postupci su poblie objašnjeni
u daljnjem tekstu.
4.1. Parametri zavarivanja
Izgled i kvaliteta zavara uvelike ovise o parametrima zavara. Postoji više parametara
koji se namještaju prema odreenom postupku zavarivanja i eljenim karakteristikama
zavara. Neki su od najvanijih parametara struja zavarivanja, napon zavarivanja, zaštitni
plin, promjer ice i brzina zavarivanja te slobodan kraj ice.
Jaina elektrine struje
Jaina elektrine struje mjeri se u amperima (A), a koliko e iznositi, ovisi o vrsti
materijala koji se zavaruje, njegovoj debljini te u kojem se poloaju taj materijal
zavaruje. Kada su ostali parametri konstantni, jaina struje namješta se prema brzini
dovoenja i debljini ice (dodatnog materijala). Ako je brzina dovoenja vea, vea
mora biti i jaina struje kako bi uspjela „na vrijeme“ rastaliti dodatni materijal. Isto
vrijedi i ako je debljina vea. Utjecaj jaine struje moe se vidjeti na Slici 17. gdje je
pod a) mala struja, b) srednja struja i c) jaka struja.[3,12]
Slika 17. Utjecaj jaine struje na zavareni spoj [12]
Poveanjem jaine struje pojaava se penetracija i efekt taljenja te se dobiva širi
zavar. Ako je struja premala, moe doi do nedovoljnog topljenja dodatnog materijala.
S druge strane, ako je struja prejaka moe se pojaviti poroznost te pojaano prskanje,
što uvelike utjee na izgled i kvalitetu zavara. [3,12]
Napon elektrinog luka
Napon elektrinog luka mjeri se u voltima (V). Uz jainu struje, napon elektrinog
luka ima najvei utjecaj na kvalitetu zavarenog spoja. O njemu ovise duljina i širina
elektrinog luka te dubina penetracije odnosno protaljivanja. S poveanjem vrijednosti
napona dolazi do uveanja duljine i širine elektrinog luka te smanjene penetracije. A
ako se vrijednost napona smanji, širina i duljina elektrinog luka takoer se smanjuje,
ali se penetracija poveava. Kako jaina napona utjee na zavar, mogue je vidjeti na
Slici 18. [3,12]
Slika 18. Utjecaj jaine napona na zavareni spoj [12]
Napon elektrinog luka i duljina luka ovisni su jedno o drugom. Ako se povea
duljina el. luka, povea se i napon. Pri zavarivanju, kada je jaina elektrine struje
odreena, potrebno je odravati što manji napon. [3,12]
Zaštitni plin
Zaštitni plin u zavarivanju vrlo je bitan jer svojim sastavom i brzinom protoka utjee
na rastaljeni metal koji štiti te tako utjee na njegovu kvalitetu i svojstva. Osim odabira
adekvatnog plina, bitan je i protok plina od boce do sapnice, odnosno do rastaljenog
metala. Odreivanje protoka plina ovisi o brzini zavarivanja, vrsti spoja, dimenzijama i
geometriji zavara, jaini elektrine struje, promjeru ice te naponu elektrinog luka.
[3,12]Odabirom pravilnog plina i njegove brzine protoka uvelike pridonosimo
izbjegavanju oksidacije i pojave poroznosti. Brzina protoka ovisi i o mjestu izvoenja
zavarivanja, tonije potrošnja plina na otvorenom je mnogo vea jer postoji utjecaj
vanjskih imbenika, ponajviše vjetra koji „otpuhuje“ zaštitni plin. Potrošnja plina mjeri
se u litrama po minuti (l/min). [3,12]
Promjer ice i brzina zavarivanja
Brzina zavarivanja, odnosno brzina dovoenja ice i promjer ice odreuje se prema
jaini struje i poloaju zavarivanja. Ako je brzina zavarivanja premalena, a promjer ice
prevelik, dobivamo širok zavar i dolazi do ukljuivanja troske u zavar te naljepljivanja.
[3,12]
S druge strane, preveliko zavarivanje moe uzrokovati oslabljenje plinske zaštite,
ime je omogueno da metal reagira s plinovima iz atmosfere te se tako mijenja
kemijski sastav, odnosno kvaliteta zavara. Uz to, prevelika brzina uzrokuje veliko
nadvišenje zavara te premalu penetraciju. Promjer ice odreuje se prema debljini
materijala koji se zavaruje te prema poloaju zavarivanja. Što je promjer ice vei,
potrebna je i vea struja i dobiva se vea koliina taline. Ako je jaina struje odabrana i
mora biti konstantna, potrebno je upotrijebiti icu manjeg promjera kako bi se dobio
bolji uinak taljenja. [3,12]
Promjer ice za zavarivanje uglavnom se kree izmeu 0,7mm i 2,5mm. Brzina
zavarivanja mjeri se u metrima u minuti (m/min), a debljina, odnosno promjer ice u
milimetrima (mm). [3,12]
Slobodan kraj ice
Slobodan kraj ice oznaava dio ice od izlaza iz sapnice do elektrinog luka. Ako je
slobodan kraj ice prevelik, poveava se elektrini otpor, ica se više zagrijava, što
dovodi do smanjenja struje zavarivanja, dok s druge strane, premali slobodni kraj ice
dovodi do oneišenja sapnice, a ak je i mogue taljenje same ice unutar sapnice.
[3,12]
U pravilu, slobodni kraj ice trebao bi biti što manji, kako bi elektrini luk bio što
krai, no ne premali da ne doe do oneišenja sapnice. Postoje tri poloaja u kojem
ica moe biti u usporedbi sa sapnicom. Ta su tri poloaja odreena jainom struje. Prvi
je kada je slobodni kraj ice manji od razmaka sapnice od osnovnog materijala (za struje
od 50 A do 170 A), drugi je poloaj okarakteriziran jednakom duinom slobodnog kraja
ice i razmaka sapnice od osnovnog materijala (za struje od 170 A do 380 A). U treem
poloaju slobodni kraj ice vei je od razmaka sapnice od osnovnog materijala (za struje
vee od 380 A). [3,12]
4.2. Radna toka zavarivanja
U današnje su vrijeme najrašireniji i naješe korišteni izvori struje za MIG/MAG
zavarivanje inverteri. Njih karakterizira ravna (blagopadajua) statika karakteristika.
Upravo takvi izvori struje omoguuju da se vrijednosti struje zavarivanja mijenjaju
ovisno o duljini slobodnog kraja ice. Poveanjem duljine slobodnog kraja ice struja se
smanjuje, a smanjenjem duljine struja se zavarivanja poveava. Uz ravnu statiku
karakteristiku postoji i padajua (strmopadajua) statika karakteristika izvora. Obje se
statike karakteristike mogu vidjeti na Slici 19.
U0 – napon praznog hoda, što znai da izvor radi, ali nije pod optereenjem; zbog
sigurnosti ogranien je na 70V.
Iks – struja kratkog spoja; struja koja protekne u trenutku uspostavljanja elektrinog
luka
Slika 19. Statike karakteristike izvora
Radna je toka zavarivanja sjecište karakteristike elektrinog luka i karakteristike
izvora zavarivanja. Radnom tokom odreeni su struja zavarivanja (Iz) i napon
zavarivanja (Uz). Dijagram radne toke prikazan je na Slici 20.
U0 – napon praznog hoda
Slika 20. Radna toka zavarivanja
5. PRIJENOS METALA
5.1. Naini prijenosa metala
Kod zavarivanja postoje dvije mogunosti prenošenja metala s elektrode u talinu na
komadu koji se zavaruje. Prva je prijenos metala slobodnim letom kapljica, gdje
rastaljene kapljice metala na vrhu elektrode prolaze kroz elektrini luk do komada koji
se zavaruje. Kod slobodnog leta kapljica razlikujemo prijenos štrcajuim i impulsnim
lukom. Druga mogunost je prijenos kapljica premošivanjem, gdje kapljica doe u
fiziki kontakt s komadom koji se zavaruje te tako doe do kratkog spoja. Kod
premošivanja prijenos se moe odvijati kratkim spojevima ili mješovitim lukom. [1]
Parametri o kojima ovisi prijenos metala su: napon elektrinog luka, jakost struje,
vrsta dodanog materijala, promjer ice, vrsta zaštitnog plina ili mješavine plinova.
Prijenos kratkim spojevima
Kod prijenosa metala kratkim spojevima dolazi do stvaranja kapljica metala na vrhu
elektrode taljenjem, zbog uspostave konstantnih kratkih spojeva. [18,19]
Prijenos metala kratkim spojevima nain je prijenosa metala kod kojeg ica, koja se
neprekidno dobavlja, stvara kapljice metala zbog uspostave konstantnih kratkih spojeva.
Za takav prijenos metala potrebne su elektrode (ice) malog promjera i male jaine
struje zavarivanja te niski naponi. [18,19]
Pri takvom postupku, zbog malih struja, dolazi do malog unosa topline, a sav se
materijal na radni komad prenosi fizikim kontaktom izmeu elektrode i radnog
komada. [18,19]
Na Slici 21. prikazan je ciklus prijenosa metala kratkim spojevima. U prvoj toki,
neposredno prije dodira elektrode i radnog komada, postoji elektrini luk, a struja je
minimalna. U drugoj toki, prilikom dodira kapljice s radnim komadom, dolazi do
kratkog spoja, napon pada na nulu, a struja raste, od toke 3 do toke 4 dolazi do
zagrijavanja vrha ice uslijed poveanja otpora, od 4 do 5 napon se poveava, dolazi do
promjene presjeka ice i tada se od toke 5 do toke 7 dogaa takozvani „pinch efekt“
gdje se kapljica otkida s vrha elektrode te se ponovno uspostavlja elektrini luk. Ciklus
se ciklus ponavlja. Pri stabilnim parametrima takvih ciklusa ima od 50 do 200 u
sekundi. [18,19]
Ovaj je nain prijenosa metala pogodan za zavarivanje tankih limova i za zavare gdje
je potrebna što manja deformacija spoja, što se postie malim unosom topline u zavar,
te je pogodan za zavarivanje korijena zavara kod debljih komada. [18,19]
Neke su od prednosti prijenosa metala kratkim spojevima mogunost primjene u
svim poloajima. Dolazi do manjih deformacija zbog malog unosa topline, jednostavno
rukovanje te velika iskoristivost elektrode. Nedostaci su ogranienost primjene
postupaka zbog debljine materijala, lošija mogunost kontrole procesa te mogui
gubitak plinske zaštite ako se radi na otvorenom. [18,19]
Prijenos metala mješovitim lukom
Kod prijenosa metala mješovitim lukom veinom se prijenos odvija štrcajuim
nainom, no povremeno se pojavi i prijenos kratkim spojem. Dakle, moe se rei da je
prijenos mješovitim lukom zapravo kombinacija prijenosa kratkim spojem i štrcajuim
lukom.
Prijenos se odvija tako da se kapljice metala skupljaju na vrhu elektrode koje se
naješe odvajaju s vrha elektrode djelovanjem gravitacijske sile te padaju u talinu.
Slika 21. Prijenos metala kratkim spojevima [3]
Kratki spoj kod ovog naina prijenosa moe nastati kada pojedine kapljice toliko
narastu da u nekom trenu dodirnu talinu te izazovu kratki spoj. Izmjena je naina
prijenosa metala sluajna pa se nikad ne zna u kojem e trenutku prijenos biti štrcajuim
lukom, a u kojem kratkim spojem. Ovisno o promjeru elektrode, za ovaj nain prijenosa
metala pogodniji su viši naponi i jae struje. Oscilogram prijenosa mješovitim lukom
prikazan je na Slici 22. [18,19]
Kod ove metode za zaštitu je poeljno koristiti inertne plinove (argon i helij) kako
kapljice metala koje se nepravilno odvajaju i lete kroz elektrini luk ne bi došle u
doticaj s plinovima iz atmosfere te na taj nain donijele neeljene elemente u talinu,
odnosno zavar. esto kod ove metode dolazi do raspuknua kapljice pri dodiru s
talinom. Prijenos mješovitim lukom omoguuje relativno brzo i jeftino zavarivanje, no
zbog raspršivanja kapljica metala kasnije je potrebna intenzivnija obrada i inspekcija
zavara te je zbog toga u novije vrijeme zamijenjen novijim i naprednijim postupcima.
[18,19]
Prednosti su ove metode mogunost zavarivanja dosta visokim brzinama, jeftina
oprema, jeftini izvor struje za zavarivanje i jeftini dodatni materijal. Neki su nedostaci
poveana mogunost nastanka nepravilnih i nepotpunih zavara, pojava prskanja, nisko
iskorištenje elektrode i nepravilnost u promjeru kapljica koje padaju u talinu. [18,19]
Slika 22. Prijenos metala mješovitim lukom [3]
Prijenos metala štrcajuim lukom
Ovaj nain prijenosa metala odvija se tako da rastaljene kapljice slobodno putuju
kroz elektrini luk te ni u jednom trenutku nema dodira elektrode s talinom. Za prijenos
metala štrcajuim lukom potrebne su jake truje (200 A - 600 A) i visoki naponi (25 V –
40 V) elektrinog luka. Zbog toga karakteristina je velika penetracija i visok unos
topline u zavar. Isto tako, zbog visokih struja dolazi do jaeg „pinch efekta“, tj. sila koje
inae djeluju na odvajanje kapljica, a sada nemaju tako velik utjecaj pa se putovanje
kapljica kroz elektrini luk moe opisati kao postojani tanki mlaz kapljica, što se moe
vidjeti na Slici 23. [18,19]
Kod prijenosa štrcajuim lukom za zaštitnu atmosferu koriste se plinske mješavine s
najviše 18 % aktivnog plina. Ovaj nain prijenosa pogodan je za zavarivanje veine
legura: nehrajui elik, aluminij, magnezij, legure bakra, legure nikla. [18,19]
Prednosti su ovog naina prijenosa metala jednostavno izvoenje, velika koliina
rastaljenog materijala, velika iskoristivost elektrode (98 % i više), velika iskoristivost
dodatnog materijala, mogunost uporabe kod širokog spektra materijala i legura, malo
okolno špricanje kapljica. [18,19]
Nedostaci su poveana koncentracija plinova kod zavarivanja, poveano zraenje pa
je potrebna i bolja zaštita zavarivaa, neizostavno korištenje plinskih mješavina koje su
dosta skupe, nije pogodno za zavarivanje u prisilnim pozicijama, pri zavarivanju na
otvorenom mogu je gubitak zaštitnog plina pa je potreban neki oblik zaštite od vjetra.
[18,19]
Slika 23. Prijenos metala štrcajuim lukom [3]
Prijenos metala impulsnim lukom
Prijenos metala impulsnim lukom vrlo je slian nainu prijenosa štrcajuim lukom.
Drugi je naziv prijenos pulsirajuim strujama. Vrijednost prosjene struje zavarivanja
manja je od minimalne vrijednosti struje kod prijenosa metala štrcajuim lukom. Neke
stvari su ak i iste, kao npr. nain stvaranja kapljice i odravanje elektrinog luka.
Kod ovog naina prijenosa struja uvijek oscilira izmeu neke minimalne vrijednosti
osnovne (bazne) struje i maksimalne vrijednosti struje. Osnovna ili bazna struja,
predstavlja vrijednost struje koja je potrebna da bi elektrini luk bio odriv, a s druge
strane, maksimalna struja predstavlja vrijednost koja osigurava da prijenos metala proe
bez uspostave kratkog spoja. Kod ovog naina prijenosa metala po svakom impulsu se
odvija jedna kapljica metala. Takav nain prijenosa omoguava potpunu kontrolu nad
procesom zavarivanja. [18,19]
Budui da je ovaj nain prijenosa metala u potpunosti mogue kontrolirati, mogue
je kontrolirati i unos topline pa je ovaj postupak pogodan za zavarivanje širokog
raspona materijala, pogotovo tankih metala, te materijala koji nisu otporni na toplinu.
Zaštitni plinovi koji se koriste kod ovakvog naina prijenosa metala su argon ili
mješavine koje veinom sadre argon. Primjer prijenosa impulsnim lukom vidi se na
Slici 24. [18,19]
Slika 24. Prijenos metala impulsnim lukom [3]
5.2. Sile koje utjeu na prijenos metala
Kako bi se formirao zavareni spoj, rastaljeni metal u obliku kapljica prelazi s
elektrode do osnovnog materijala. Na prijenos metala utjee više parametara kao što je
napon, jakost struje, vrsta plina, promjer ice itd., no isto tako na prijenos metala utjeu
i razne sile, koje mogu olakšati ili oteati sam postupak zavarivanja, odnosno neke sile
povoljno utjeu na prijenos metala, a neke ne. Sile koje utjeu na prijenos metala su:
• sila gravitacije
• elektromagnetska sila
• eksplozijske sile
Sila gravitacije
Silu gravitacije nemogue je izbjei. Prisutna je uvijek i svugdje pa tako i u
zavarivanju. U sluaju kada se zavaruje u horizontalno poloenom poloaju, sila
gravitacije povoljno djeluje na prijenos metala jer pomae da se kapljica s vrha
elektrode što lakše odvoji. U ostalim prisilnim ili vertikalnim poloajima sila gravitacije
loše utjee na prijenos kapljica. [3]
Elektromagnetska sila
radnog komada. Oko vodia kojim tee elektrina struja stvara se elektromagnetsko
polje ije su silnice koncentrino rasporeene oko vodia. Ovisno o osi vodia,
elektromagnetska sila da se podijeliti na dvije vrste. Jedna je radijalna, i ta je sila
okomita na os vodia te izaziva suenje presjeka elektrode pri vrhu elektrode oblikujui
na taj nain kapljicu, a druga je sila aksijalna koja je usporedna s osi vodia te ta sila,
nakon što se kapljica odvoji s vrha elektrode, usmjeruje kapljicu do radnog komada.
Ovisno o odnosu ovih dviju vrsta elektromagnetskih sila, te o ostalim silama i
parametrima, postoji više kombinacija od kojih neke mogu pomoi prijenosu metala, a
ako se pogriješi u odabiru parametara, moe doi i do velikog prskanja, što nije dobro te
na to treba pripaziti. [3]
Magnetsko puhanje elektrinog luka
Prilikom zavarivanja mogue je da se elektrini luk otpuhne. Na mjestima gdje se to
dogodi u zavaru se pojavljuju ukljuci troske, slabo provarivanje, naljepljivanje i slino.
Kolika e biti veliina puhanja luka, ovisi o jaini i vrsti struje, dimenzijama osnovnog
materijala te mjesta gdje je prikljuena masa. [3]
Sile površinske napetosti
Velika površinska napetost oteava otkidanje kapljica s vrha elektrode, što znai da
e se kapljica otkinuti tek kad dostigne odreenu masu, što nepovoljno utjee na zavar
jer velike kapljice metala uzrokuju prskanje. Kako bi se sprijeila velika površinska
napetost, zaštitnom plinu argonu dodaje se mala koliina kisika (1-5 %) kako bi se
olakšao prijenos metala. [3]
Sile strujanja i pritiska plazme luka
Sile strujanja pomau i usmjeravaju kapljice metala prema radnom komadu. U stupu
elektrinog luka, dakle u prostoru izmeu katodne i anodne mrlje, blizu vrha elektrode
djeluje neki tlak. Zbog toga što se elektrini luk u blizini radnog komada širi tamo je
tlak nii nego pri vrhu elektrode, što pomae otkidanju i ubrzavanju kapljice. [3]
Eksplozijske sile
Plinovi takoer imaju utjecaj na prijenos kapljica. Što je vea temperatura, plinovi u
metalutopljiviji su. Hlaenjem temperatura opada, a plinovi trebaju napustiti talinu.
Budui da se talina hladi izvana prema unutra, na površini se stvara kora pa se plinovi
skupljaju u središtu kapi. Zbog toga tlak raste te moe doi do rastvaranja, odnosno
eksplozije kapi. Ne moe se predvidjeti na kojem e se mjestu eksplozija dogoditi i
uglavnom su te sile nepovoljne za zavareni spoj. [3]
Sile zbog djelovanja plinova
Kod ianih MIG/MAG elektroda zaštitni plinovi koji struje oko njih imaju
usmjeravajue (injekcijsko) djelovanje, tj. plinovi svojim kruenjem oko elektroda
pritišu kapljice prema radnom komadu. [3]
6. ZAŠTITNI PLINOVI
Zaštitni su plinovi u zavarivanju vrlo vani, jer štite rastaljeni metal od nepovoljnog
utjecaja plinova iz atmosfere. Kada se zaštitni plinovi ne bi koristili, metal bi reagirao s
plinovima iz atmosfere (kisik, dušik, vodik), što bi dovelo do „neistoa“ (oksida,
nitrida) u zavaru i uvelike bi utjecalo na izgled i kvalitetu zavara. Uz to što štiti
rastaljeni metal, zadatak mu je i osiguravanje optimalnih radnih uvjeta. Odabirom
adekvatnog zaštitnog plina, ovisno o kriterijima i nainu zavarivanja, moe se veoma
unaprijediti kvaliteta zavara i mogu se sniziti troškovi samog procesa. Potrebno je
poznavati i fizikalna i kemijska svojstva plinova kako bi se moglo odluiti koji e se
koristiti, jer osim što djeluju kao zaštita, plinovi utjeu i na brzinu zavara, stabilnost
elektrinog luka, nain prijenosa metala, profil zavara. Pri izboru plina vano je uzeti u
obzir kriterije kao što su svojstva metala koji se zavaruje, debljina materijala, nain
zavarivanja, izgled zavara, eljeni profil penetracije, poloaj zavarivanja te cijena
samog plina. Na Slici 25. moe se vidjeti kako razliiti plinovi utjeu na izgled i profil
zavara.
Slika 25. Utjecaj razliitih plinova na profil zavara [20]
U zavarivanju se koristi nekoliko razliitih plinova, koji se mogu podijeliti u dvije
vrste, a to su inertni plinovi i aktivni plinovi. Kod primjene inertnih plinova nema
reakcije rastaljenog metala za plinom pa su zbog toga inertni plinovi pogodni za
upotrebu kod osjetljivijih metala, dok s druge strane, kod uporabe aktivnih plinova ima
reakcije plinova s rastaljenim metalom. U inertne plinove spadaju helij i argon, dok u
aktivne spadaju CO2, vodik i kisik. Neka su od znaajnih svojstava zaštitnih plinova:
ionizacijski potencijal, toplinska vodljivost, istoa plina, gustoa plina
6.1. Kisik (O2)
Kisik spada u skupinu aktivnih plinova. To je bezbojni plin, bez okusa i mirisa. Moe
se dobiti elektrolizom vode, ime nastaje vrlo ist i kvalitetan kisik ili se moe dobiti
rastavljanjem iz zraka. U doticaju s rastaljenim metalom reagira te formira okside.
[12,27]
Kada se kisik koristi kao zaštitni plin, potrebna je uporaba elektroda punjenih
manganom ili silicijem kako bi se poboljšao njegov uinak. Kisik se u postupku
zavarivanja koristi u malim koliinama (1 %-5 %) u mješavini koju ini s argonom ime
se dobiva vrlo stabilan elektrini luk i izgledom lijep zavar. Kisik ima mogunost
smanjiti površinsku napetost rastaljenog metala pa se zbog toga stvaraju manje kapljice
koje omoguuju uglaeniji prijenos kapljica u elektrinom luku. [12,27]
6.2. Ugljikov dioksid (CO2)
Ugljikov je dioksid, takoer kao i kisik, plin bez boje, okusa i mirisa. Na sobnoj je
temperaturi inertan, no kada se zagrije na 1600 °C ili više, razdvaja se na ugljini
monoksid (CO) i na kisik (O2) te tada reagira s talinom. U zavarivanju se moe koristiti
samostalno kao zaštitni plin ili kao jedna komponenta u plinskim smjesama. No, da bi
se uope mogao koristiti, prvo se treba proistiti na odreenu kvalitetu. Sto posto ist
ugljikov dioksid vrlo se esto koristi kod zavarivanja elika. [12,27]
Kao zaštitni plin ugljikov dioksid omoguuje vee brzine zavarivanja, daje dobra
mehanika svojstva, bolju penetraciju, ui profil zavara, no s druge strane, smanjuje
stabilnost elektrinog luka, poveava prskanje, što izaziva vee gubitke materijala i
dodatno išenje. Sam ugljikov dioksid lako je dostupan, vrlo je jeftin pa je zbog toga i
primjena u zavarivanju vrlo raširena. Na Slici 26. moe se vidjeti kako postotak
ugljinog dioksida u zaštitnom plinu utjee na koliinu prskanja. Što je koliina
ugljinog dioksida u plinskoj mješavini manja, manje je i prskanja, što znai i manje
gubitka materijala.[12,27]
6.3. Argon (Ar)
Argon je bezbojan plin, nema okusa ni mirisa i nije otrovan. Argon spada u inertne
plinove, što znai da ne reagira s rastaljenim metalom pri zavarivanju. Nije dobar vodi
topline, što omoguuje elektrinom luku da se lakše uspostavi te da bude kompaktniji.
Ima mali ionizacijski potencijal, tako da moe lako pretvoriti atome u ione, što
omoguuje lako uspostavljanje elektrinog luka. Prilikom zavarivanja argonom prijenos
metala odvija se malim kapljicama, nema puno prskanja pa se dobiva karakteristian
uski profil zavara. [12,27]
Slika 26. Koliina prskanja u odnosu na udio CO2 u zaštitnom plinu [9]
Dobiva se tako što se odvaja od ukapljenog zraka iz atmosfere, naješe se koristi za
zavarivanje tanjih materijala te aluminija i njegovih legura, bakra, mjedi, magnezija,
bronce, srebra. Uz to, vrlo je pogodan za korištenje u prisilnim zavarivakim poloajima
zbog malog prskanja. Bitna je stavka kod argona istoa samog plina. Minimalna
istoa argona iznosi 99,95 %, što znai da plin mora biti iznimno visoke istoe.
[12,27]
6.4. Helij (He)
Helij je plin koji spada u skupinu inertnih plinova. U zemljinoj atmosferi ima ga u
zanemarivim koliinama pa se sav helij koji se u svijetu koristi dobiva tako što se
izdvaja iz zemnog plina. Zbog toga što ga je malo i zbog skupog procesa kojim se
dobiva, i samo zavarivanje helijem skuplje je nego argonom ili ostalim plinovima. Isto
tako, vrlo je male mase pa je potreban i vei protok plina, odnosno vee brzine da bi se
dobila uinkovita zaštita. Dakle, zbog toga što je skuplji od ostalih plinova i njegova
potrošnja je vea, potrebno je razmisliti u kojim e se situacijama koristiti. Iznimno je
dobre toplinske vodljivosti pa je zbog toga profil zavara širi, ali manje penetracije, uz to
pridonosi i boljem staljivanju samih rubova zavara. Dvokomponentna smjesa plinova
koja se sastoji od argona i helija, naješe se koristi za zavarivanje aluminija debljine
iznad 25mm. [12,27]
6.5. Vodik (H)
Vodik se koristi u malim koliinama (do 5% jer je lako zapaljiv), kao komponenta u
plinskim smjesama s argonom i ugljinim dioksidom, a uglavnom za zavarivanje
nehrajuih elika te nikla i njegovih legura. Vodik ima dobru toplinsku vodljivost pa
time omoguuje vee brzine zavarivanja, sprjeava prskanje pa se time dobiva ista
površina oko zavara, no s druge strane treba biti oprezan jer moe uzrokovati poroznost.
Dobiva se elektrolizom vode. [12,27]
7. OPREMA ZA ZAVARIVANJE
Postoji velik raspon ureaja za MIG/MAG zavarivanje, od onih jednostavnijih prema
sloenijima, pa kada se pojedini korisnik odlui na kupnju ureaja, potrebno je
razmotriti zahtjeve samog korisnika kako bi se mogao kupiti prikladan ureaj. Ureaji
mogu biti kompaktni ili modularni.
Kod kompaktnih ureaja izvor struje i sustav za dobavu ice smješteni su u jednom
kuištu, dok su kod modularnih te dvije stavke svaka u svom kuištu. Osim samog
ureaja, potrebne su još neke komponente pa se tako oprema za MIG/MAG zavarivanje
moe vidjeti na Slici 27. i se sastoji od:
• izvora elektrine struje
Slika 27. Oprema za MIG/MAG zavarivanje [21]
7.1. Izvor elektrine struje
Izvori su struje za zavarivanje ureaji koji pretvaraju raspoloivu energiju (struju iz
elektrine mree) u struju pogodnu za zavarivanje. Za MIG/MAG zavarivanje kao izvor
koristi se istosmjerna struja jer osigurava stabilan elektrini luk, ravnomjernu dobavu
ice te povoljne karakteristike zavarenog spoja. Struje kod MIG/MAG postupka kreu
se od 40 A do 600 A, a napon od 10 V do 60 V.
Ureaji koji se koriste kao izvor istosmjerne struje su generatori i ispravljai.
Generatori su najstariji, ali i najpouzdaniji izvori struje za zavarivanje. Pogodni su za
rad na terenu, a nedostatak je to što su skupi i komplicirani za odravanje. Drugi su
izvor istosmjerne struje ispravljai. To su ureaji koji izmjeninu struju iz elektrine
mree pretvaraju u istosmjernu koja je potrebna za odravanje elektrinog luka.
Ureaji koji se koriste kao izvori izmjenine struje su transformatori i pretvarai
frekvencije (invertori). Transformatori su ureaji koji se sastoje od primarnih i
sekundarnih namotaja ice na eljeznoj jezgri. Broj zavoja i presjek navoja postavljen je
tako da se na sekundarnom namotaju dobije nizak napon i visoka struja za zavarivanje.
Inverteri su ureaji manjih dimenzija koji izmjeninu struju iz elektrine mree
pretvaraju u istosmjernu, koja zatim dolazi do oscilatora, koji ju pretvara u
visokofrekventnu izmjeninu struju. Zatim se takva struja transformira na potreban
napon zavarivanja te se ispravlja u jaku istosmjernu struju.
Za odravanje elektrinog luka vrlo je bitna statika karakteristika koja je kod
MIG/MAG zavarivanja ravna ili blago padajua, što omoguava samoregulaciju
elektrinog luka. Statika karakteristika odnos je napona i struje zavarivanja. Prije
zavarivanja zavariva postavi napon koji e biti konstantan te se on ne mijenja ukoliko
ga sam zavariva ne promijeni. Kada je napon konstantan, jaina struje se samoregulira
prema vrsti ice koja se koristi, promjeru ice, brzini dovoenja ice te slobodnom kraju
ice. [23]
7.2. Sustav za dovod ice
Sustav za dovod ice sastoji se od koluta na koji je ica namotana te od mehanizma
koji tu icu gura kroz polikabel do pištolja, odnosno do radnog komada. Kolut ice i
mehanizam mogu biti smješteni unutar kuišta ureaja ili zasebno izvan njega, ovisno o
veliini i sloenosti samog ureaja. Mehanizam koji gura icu usklaen je s
parametrima, odnosno brzinom zavarivanja. Primjer takvog mehanizma prikazan je na
slici 33. [23]
Postoji još jedna vrsta mehanizma koja se koristi za dobavu, a to je tzv. „push-pull“
sistem. Kod takvog sistema osim mehanizma koji je smješten u blizini koluta, postoji
još jedan mehanizam koji se nalazi u pištolju. Pa tako onaj u blizini koluta gura icu
(„push“), a onaj u pištolju vue („pull“) ice. Tako je osigurana dobava ice bez njenog
guvanja u polikabelu te je olakšana dobava na veim udaljenostima sa icama manjih
promjera ili mekših materijala. Na Slici 28. prikazan je push sistem. [23]
Na Slici 29. prikazan je push-pull sistem.
7.3. Pištolj za zavarivanje
Pištolj za zavarivanje alat je koji sjedinjuje sve komponente potrebne za zavarivanje.
Dakle, pištolj slui za dovoenje struje, a na kraju pištolja nalazi se sapnica kroz koju
prolazi ica (dodatni materijal) i plin. Postoje dvije vrste pištolja, onih hlaenih zrakom
gdje se preteno koriste nešto nie struje (od 150 A do maksimalno 500 A) te oni
hlaeni vodom koji se koriste za zavarivanje višim strujama (od 250A do 600A). [23]
Slika 28. „Push“ sistem dobave ice [23]
Slika 29. „Push-pull“ sistem dobave ice [23]
Pištolj se sastoji od kuišta na koje je s jedne strane spojen polikabel kroz koji dolazi
ica, i u kojem moe biti mehanizam koji vue icu, a na drugu stranu kuišta dolazi
vrat u kojem je vodilica ice te je na vrhu sapnica gdje ica i plin izlaze. Presjek pištolja
za zavarivanje vidljiv je na Slici 30. [23]
7.4. Sustav zaštitnog plina
Sustav zaštitnog plina sastoji se od boce u kojoj se nalazi odreeni plin, ventila za
kontrolu protoka (redukcijski ventil), elektromagnetskog ventila te crijeva za plin.
Redukcijski ventil slui kao regulator i mjera protoka plina, dakle njega zavariva
runo podešava prema potrebi. Elektromagnetski ventil otvara i zatvara protok plina.
Protok bi plina standardno trebao biti deset puta vei od promjera ice. Dakle, ako se
koristi ica promjera 1 mm, protok plina trebao bi biti 10 l/min. Primjer boce s
regulatorom moe se vidjeti na Slici 31. [12]
Slika 30. Presjek pištolja za zavarivanje [12]
Slika 31. Sustav zaštitnog plina [24]
7.5. Upravljaki sistem
Upravljaki sistem zapravo je upravljaka ploa na kojem se nalaze regulatori
parametara, zasloni na kojima su ispisane vrijednosti tih parametara te ostale razne
informacije vezane uz zavarivaki postupak koji se koristi.
8. MODIFICIRANE INAICE MIG/MAG POSTUPKA ZAVARIVANJA
Klasino MIG/MAG zavarivanje spada meu pet najpopularnijih postupaka
zavarivanja zbog jednostavnosti primjene, brze obuke zavarivaa, relativno jeftine
opreme te vrlo dobrih karakteristika zavarenog spoja. No uz sve dobro što MIG/MAG
postupak donosi, ima i nekoliko mana kao što su nedovoljna penetracija, prskanje,
stabilnost procesa. Zbog tih nedostataka razvijeni su modificirani postupci kojima je cilj
eliminirati upravo te nedostatke te poveati produktivnost i openito poboljšati postupak
zavarivanja. Prednosti su modificiranih postupaka manji unos topline, bolja penetracija,
bolja kontrola samog procesa zavarivanja te smanjeno prskanje. Najpoznatiji su
modificirani MIG/MAG postupci:
STT (engl. Surface Tension Transfer), modificirani postupak zavarivanja je
suvremen i uinkovit postupak koji je naješe korišten za zavarivanje korijena zavara u
otvorenom lijebu, naješe cijevnih elemenata u prehrambenoj, automobilskoj i
procesnoj industriji. [26]
STT postupak za regulaciju odvajanja rastaljene kapljice metala koristi princip
površinske napetosti. Vrste materijala koje se mogu zavarivati ovim postupkom su
visokovrsti elici, konstrukcijski elici te nehrajui elici. Ovaj postupak se
primjenjuje zbog toga što je koliina unijete temperature u zavareni spoj manja u
odnosu na klasini MIG/MAG postupak te je omogueno upravljanje s više parametara.
Na Slici 32. moe se vidjeti ciklus odvajanja kapljice metala kod STT postupka. [26]
Do zatvaranja strujnog kruga dolazi kada ica doe u kontakt s osnovnim
materijalom ili talinom, dakle u tom trenutku nastaje kratki spoj i dolazi do porasta
jaine struje. Razlika izmeu klasinog i STT postupka jest u tome što kod STT
postupka porast jaine struje staje u onom trenutku kada su ostvareni uvjeti za prijenos
rastaljene kapljice pomou sile površinske napetosti ime se izbjegava prskanje metala
što bi bio sluaj s daljnjim unosom topline kod klasinog MIG/MAG postupka. Nakon
što se rastaljena kapljica odvoji, jaina struje ponovno raste te tako zapoinje novi
ciklus. Stabilnost ciklikog procesa kod STT postupka ostvaruje se pravilnim odabirom
parametara. [26]
Parametri koje je mogue regulirati kod STT postupka su: [12]
Slika 32. Ciklus odvajanja kapljice kod STT postupka [12]
Luk

Documents

Smanjenje pojave prskanja pri zavarivanju malim strujama