Tehnologija proizvodnje čeličnih konstrukcija 06

7/28/2019 Tehnologija proizvodnje elinih konstrukcija 06

1/108

Proces proizvodnje u fabrici

5.1 Zavarivanje


2/108

Prilikom zavarivanja toplota igra jednu od najznaajnijihuloga.

Koliina unesene toplote utie na:1. koliinu istopljenog dodatnog i osnovnogmaterijala,

2. razvoj temperature u osnovnom materijalu,

3. vreme zadravanja materijala u avu i oko avaiznad odreenih kritinih temperatura,4. kao i brzina hlaenja.

Ovi parametri su dominantni u pogledu strukturnihpromena koje se odvijaju u materijalu i od kojih zavisikvalitet izvedenog spoja.


3/108

Kako izvori toplote mogu da budu razliiti, to postupcizavarivanja, najprirodnije, mogu da se podele premaizvorima toplotne energije.

Za postupke zavarivanja koji se primenjuju ugraevinskim konstrukcijama pri zavarivanju elinih i

aluminijumskih konstrukcija koriste se:1. elektrotermiki izvori toplote,2. termohemijski izvori toplote,

3. mehaniki izvori toplote i4. ostali (razliiti) izvori toplote.


4/108

ematski prikaz razliitih postupaka zavarivanja koji sukarakteristini za metalne konstrukcije u graevinarstvu

dat je na slici u vidu blok dijagrama. Najvaniji postupcizavarivanja su uokvireni debljim linijama.

ematski prikaz

razli

itih postupakazavarivanja


5/108

Primena odreenog postupka zavarivanja zavisi od:1. vrste konstrukcije,2. vrste materijala koji se zavaruje,

3. debljine elemenata,4. veliine i vrste naprezanja,5. zahtevanog kvaliteta spoja,

6. obima zavarivakih radova,7. duine avova,

8. mesta izvoenja zavarivakih radova (u radioniciili na gradilitu),

9. poloaja zavarivanja i10. ekonomskih pokazatelja.


6/108


5.2 Tehnoloki postupci zavarivanja


7/108

Postupci zavarivanja sa eletktrotermikimizvorima toplote

Pri zavarivanju metalnih konstrukcija u graevinarstvunajee se primenjuju postupci koji se zasnivaju naelektrotermikim izvorima toplote.

Kao izvori elektrine energije najee se koriste:1. elektrini luk,2. elektrini otpor i3. drugi razliiti elektrotermiki izvori.

Postupci zavarivanja na bazi elektrinog luka(elektroluno zavarivanje) imaju najveu primenu ugraevinarstvu i srodnim granama.


8/108

Prikaz najvanijih elektrolunih postupaka zavarivanja,sa njihovim osnovnim karakteristikama dat je u tabeli.

Pored postupaka navedenih u tabeli, elektroluno zavarivanjese uspeno primenjuje i za zavarivanje epova.

Od postupaka zavarivanja koji se zasnivaju na elektrinom

otporu (elektrootpono zavarivanje) treba istai zavarivanjevarnienjem i takasto zavarivanje.

Pregled uobiajenihpostupaka

elektrolunogzavarivanja


9/108

Elektroluno zavarivanje sa obloenom elektrodom

Visoka temperatura, potrebna za topljenje dodatnog iosnovnog materijala, postie se uspostavljanjemelektrinog luka izmeu topljive elektrode i osnovnogmaterijala (slika).

Katoda (-) se vezuje za elektrodu, a anoda (+) zaosnovni materijal.

ema runog elektrolunog zavarivanja


10/108


Pribliavanjem elektrode osnovnom materijalu naodreeno, blisko rastojanje uspostavlja se elektrini luk ukome se razvija temperatura od 3000 C - 4000 C usledkoje se topi elektroda i rastapa deo osnovnog materijala.

Istopljeno jezgro elektrode ispunjava ljeb u osnovnommaterijalu, a istopljena obloga elektrode obrazuje zatitnisloj u vidu troske.

ema runog elektrolunog zavarivanja


11/108

Aparature za zavarivanjeobloenom elektrodom


12/108


Obloga elekrode ima viestruku ulogu pri zavarivanju:

da dovede u elektrini luk gasove koji pomau

jonizaciju i stabilizuju elektrini luk,

da oslobaanjem gasova zatiti elektrini luk odatmosferskih uticaja, odnosno od gasova iz vazduha i na

taj nain smanji oksidaciju i sprei prodor azota ikiseonika u rastop,

da rastop prekrije troskom koja zadrava toplotu i

usporava ovravanje rastopa,

da u rastop uvede legirajue elemente.


13/108

Obloene elektrode



14/108


Elektroluno zavarivanje (E) je nalo iroku primenu u svimonim sluajevima gde nije ekonomski i tehniki opravdanoda se primene automatski i poluautomatski postupci.

Primenjuje se za sve poloaje zavarivanja, a najbolji

rezultati se postiu pri horizontalnom poloaju. Debljine limova koji mogu da se zavaruju ovim postupkom

se kreu od 3-50 mm. Otvori ljebova se svode na najmanju meru kako bi se

smanjila koliina dodatnog materijala i koliina unesenetoplote. Kvalitet avova izvedenih ovim postupkom zavisi od:

1. vrste elektrode,

2. kvalifikovanosti i sposobnosti radnika koji izvodizavarivake radove,3. poloaja zavarivanja,4. tehnikih karakteristika opreme,

5. uslova pri izvoenju zavarivakih radova.


15/108


Prilikom zavarivanja razvija se visoka temperatura, uzzraenje elektrinog luka. Oslobaaju se gasovi i nastajujaki ultraljubiasti zraci opasni za ljudsko zdravlje. Zbogtoga je za zavarivanje neophodna posebna zatitna oprema

(slika).

Oprema za runo elektroluno zavarivanje


16/108


Zatitne maske i naoare za zavarivanje

Zatitne rukavice za zavarivanje


17/108


Runo elektroluno zavarivanje ima nekoliko bitnihnedostataka, kao to su:

mali uinak zavarivanja kod dugakih i debelihavova,

slab propust gustine struje (A/mm2) kroz icuelektrode zbog njenog usijavanja, usled ega moedoi do otpadanja obloge elektrode.


18/108

Elektroluno zavarivanje pod zatitnim prahom (EPP)

Nedostaci koji se javljaju kod elektrolunog zavarivanja saobloenom elektrodom otklonjeni su primenom EPP-postupka (slika).

Izvor struje (2) je prikljuen na mreu (1) i kablovima (3) je

vezan za osnovni materijal (12) i auru kroz koju prolaziica za zavarivanje (7).

ema EPP - postupaka zavarivanja


19/108


ica za zavarivanje (5) prenika 0,5-10 mm je neobloena (gola)i odmotava se sa kotura (4).

Elektrina energija prolazi kroz icu samo na delu ispod aure(7), gde se i uspostavlja elektrini luk. Napon u spoju iznosi 30-

70 V, a jaina struje od 100 A do 4500 A. ljeb ispred luka se, iz posebnog rezervoara (9), zasipa zrnastimprahom (8) koji se, zajedno sa icom topi u elektrinom luku.

U istopljenoj masi se odvijaju sve metalurke reakcije. Iz rastopase stvara av (10) i troska (11).

ema EPP - postupaka zavarivanja


20/108

Neistopljeni deo praha se skuplja usisavanjem i moeponovo da se koristi.

Ohlaena troska se lako uklanja udarcima ekia. Na taj

nain se dobija av sa glatkim licem, ali sa malimneistoama. Ureaj za EPP zavarivanje se kree po posebno

postavljenim voicama, a brzina zavarivanja se kree od0,15-4,0 m/min.

Za razliku od runog elektrolunog zavarivanja saobloenom elektrodom, ovde je dodatni materijal u viduice ijim topljenjem se formira av, a zatitni prah preuzimaulogu obloge elektrode.

Zavarivanje je mogue samo u radionikim uslovima i to uhorizontalnom poloaju. Zbog toga se sloeni elementi (npr.nosai) postavljaju u ureaje za okretanje, tako da se sviavovi mogu izvesti u horizontalnom (poloenom) poloaju.



21/108

av pre uklanjanja troske

av nakon uklanjanja troske



22/108

Postrojenje za EPP - postupak zavarivanja



23/108

Ovaj postupak zavarivanja je poluautomatski. Doturanje ice je automatsko, a brzina kretanja mehanizma i

parametri elektrine energije (V i A) se meusobnousklauju od strane operatera. Na taj nain se dobija vrlo

produktivan postupak ija primena je racionalna u sledeimsluajevima: pri izradi pravih i dugih avova, na primer kod limenih

nosaa ili ortotropnih ploa;

pri zavarivanju debelih limova (do 80 mm) kod kojih jeneophodno da se deponuje velika koliina dodatnogmaterijala. Jednim prelazom moe da se izvede zavardebljine 30-40 mm;

pri izradi I-avova kod debelih limova (do 40 mm) imese postie uteda, jer otpada potreba za obradom ivicaelementa koji se spajaju (nije potreban ljeb);

kada se zahteva velika brzina zavarivanja, na primer userijskoj proizvodnji zavarenih profila ili drugih elemenata

konstrukcije.



24/108

Ovaj postupak zavarivanja je razvijen iz slinih razloga kao i EPP-postupak i sa njim ima sutinske slinosti.

Razlika se ogleda u nainu zatite ava od okolnog vazduha i postizanjumetalurkih efekata u rastopu.

ematski prikaz ovog postupka dat je na slici. Izvor jednosmerne struje(1) je kablovima (2) vezan za osnovni materijal i auru kroz koju prolaziica za zavarivanje (6).

Elektroluno zavarivanje elektrodnom icom u

zatitnoj atmosferi inertnog gasa (MIG)

ema MIG - postupka zavarivanja


25/108

ica (5) je neobloena i odmotava se sa kotura (7). Elektrina energija prolazi kroz icu samo na delu ispod aure (6) gde

ona prolazi kroz specijalni pitolj (4). Na izlazu iz pitolja, a u kontaktu sa osnovnim materijalom uspostavlja se

elektrini luk (13). Pre uspostavljanja elektrinog luka kroz pitolj seproputa inertni gas koji dolazi iz boce (8) kroz dovodne cevi (12). Spreavanje velikog zagrevanja pitolja se postie hlaenjem vodom.

Dovod (14) i odvod (15) vode se obino vri preko vodovodne mree.



ema MIG - postupkazavarivanja


26/108

Napon u spoju iznosi 15-40 V, a jaina struje do 700 A. Usled velike gustine struje, do 250 A/mm2, na vrhu ice se

javljaju fine kapljice istopljenog metala koje padaju iispunjavaju ljeb. Kako se radi o neobloenoj (goloj)elektrodi, odnosno ici ona u sebi mora da sadri elemente

za dezoksidaciju i metalurka poboljanja zavara. Na tajnain se dobija av sa glatkim licem. Ovaj postupak zavarivanja (MIG) moe da se izvodi:

runo, poluautomatski i automatski.




27/108

Aparati za zavarivanjeMIG postupkom


28/108

Izvoenje zavarivanja je u svim poloajima jednostavno, a sampostupak je, za razliku od drugih postupaka zavarivanja, vrlo ist(slika).

Primenjuje se, uglavnom za zavarivanje niskolegiranih(nerajuih) elika u brodogradnji, automobilskoj industriji, opremiza domainstvo, cevovodima, a naroito je pogodan zazavarivanje Al-legura.



MIG - postupakzavarivanja


29/108

Pitolji za zavarivanjeMIG postupkom


30/108

Uloga gasaje da zatiti mesto zavarivanja i elektrodnu icui sprei kontakt rastopa i atmosferskog vazduha.

Kao gas se najee koristi ist argon, a mogua jeupotreba i meavine argona sa CO2, O2 ili N2 u veomamalim koliinama. Izbor zavisi od vrste metala koji sezavaruje i brzine topljenja ice za zavarivanje.




31/108



Izgled ava u zavisnosti od pravca izvoenja


32/108

Dobre karakteristike MIG-postupka, pre svega visok kapacitet topljenja, suinicirale istraivanja za pronalaenje mogunosti primene drugih gasovaza zatitnu atmosferu pri zavarivanju.

Postepeno su uvoene meavine argona sa ugljendioksidom (CO2) ili

kiseonikom da bi se konano usavrio postupak sa istim CO2 kaoaktivnim gasom. Postupak zavarivanja i oprema su isti kao i za MIG-postupak (slika).

Razlika je samo u tome to se u boci (8) umesto inertnog gasa - argonanalazi aktivni gas CO2.


zatitnoj atmosferi aktivnog gasa (MAG)

ema MAG - postupkazavarivanja


33/108

Ovim postupkom mogu da se zavaruju samoniskougljenini i niskolegirani elici, a ne mogulegure neeleznih metala.

Ukoliko se primenjuje samo gas CO2 tada se tajpostupak oznaava sa MAG-C, a ukoliko se primenjujemeavina tada se oznaava sa MAG-M.

Postupak MAG-C spada u najekonominije postupke

zavarivanja, zbog dobre efikasnosti pri zavarivanju iniskoj ceni aktivnog gasa CO2. Primenjuje se kako zatanke tako i za debele limove. Ispunjavanje ljeba je brzoi homogeno, uvarivanje dobro, a zbog velike kapljice,mogu da se premoste i vei zazori u ljebu.

Produktivnost ovog postupka je 2-3 puta vea negokod runog elektrolunog postupka sa obloenomelektrodom, ali je izgled lica ava neto loiji.


zatitnoj atmosferi aktivnog gasa (MAG)


34/108

ematski prikaz zavarivanja TIG-postupkom je dat na slici. Elektrini luk se uspostavlja izmeu netopljive elektrode od

tungstena ili volframa (6), prenika 1,6-5,4 mm, i komada koji sezavaruje (4).

Elektroda se nalazi u pitolju (5) u koji se dovode elektrinaenergija (3), inertni gas iz boce (8) i voda za hlaenje (12 i 13).

Elektroluno zavarivanje netopljivom elektrodom u

zatitnoj atmosferi inertnog gasa (TIG)

ema TIG - postupka zavarivanja


35/108

Izvor struje (2) je prikljuen na mreu (1) i ukoliko se zavarujenaizmeninom strujom ima dodatni visokofrekventni generator(14).

Kao dodatni materijal koristi se ica za zavarivanje (7) koja sedovodi u elektrini luk, topi i ispunjava ljeb. Pre topljenja dodatneice u elektrini luk se dovodi inertni gas, najee argon ilihelijum, koji ima zatitnu funkciju.



ema TIG - postupka zavarivanja


36/108



Oprema za TIG zavarivanje


37/108

Ovaj postupak se primenjuje za zavarivanje Al-leguranaizmeninom strujom i elikajednosmernom strujom.

Zbog dobre izolacije rastopa od okolne atmosfere, moguda se zavaruju, pored visokolegiranih (nerajuih)elika i niskougljenini (nelegirani) i niskolegirajuielici. Zbog toga je ovaj postupak naao veliku primenuu hemijskoj, avio i nuklearnoj industriji.

Dobijeni avovi su homogeni, dobrog izgleda i bezukljuaka. Koreni zavari se dobro izvode.

Mogue je zavarivanje i tankih limova debljine 1-4 mm.




38/108



avovi izvedeni TIG postupkom


39/108

epovi imaju veliku primenu u graevinarstvu i to:

1.kod spregnutih konstrukcija u

visokogradnji i mostogradnji

2. za zanatske radove (npr. za privrivanjerazliitih vrsta izolacija i krovne i fasadne obloge)

Takoe se koriste i u drugim granama industrije:

brodogradnji, mainogradnji, itd.

Elektroluno zavarivanje epova


40/108

Pri elektrolunom zavarivanju epova elektrini luk seuspostavlja izmeu komada koji se zavaruju (slika). Iz ispravljaa za jednosmernu struju anoda je vezana za

osnovni materijal (6), a katoda (2) preko komandne kutije

(3) za pitolj (8) u koji se stavlja ep (7) koji se zavaruje.


Elektroluno zavarivanjeepova

El k l i j


41/108

Nakon postavljanja epa iznad keramikog prstena (9) i izboraparametara za zavarivanje (4) pritiska se prekida (5) ime seuspostavlja elektrini luk izmeu vrha epa i osnovnogmaterijala.

Luk traje od 0,5-1,5 sekundi ime se istopi dovoljno materijala

epa tako da on uranja u rastop. Nakon tog vremena ureaj seautomatski iskljuuje (10) i pitolj se odvaja od epa.



El kt l i j


42/108


Postupak ugradnjeepova

Razliite vrsteepova

El kt l i j


43/108


Aparatura za elektroluno zavarivanjeepova



44/108


Aparatura i pitolji za elektrolunozavarivanjeepova



45/108

Keramiki prsten ima funkciju da: sprei prskanje rastopa, zatiti rastop od okolnog vazduha, da oblikuje venac oko epa i

omogui postepeno hlaenje zavara (slika b). Nakon hlaenja keramiki prsten se razbija ekiem.





46/108

Ispitivanje kvaliteta izvedenog spoja se sprovodi tako to sesvaki dvadeseti ep povija za ugao 60, udarcima ekia uglavu epa (slika c).

Ovim postupkom se zavaruju epovi od elika prenika do 25mm i epovi od Al-legura prenika do 12 mm. Pri zavarivanju

epova od Al-legura pitolj mora da ima dodatni ureaj zazatitni gas, argon.



Elektrootporno zavarivanje varnienjem


47/108

Zavarivanje varnienjem spada u elektootporne postupkezavarivanja i primenjuje se za izradu sueonih spojevatapastih proizvoda punog poprenog preseka.

Ovaj postupak zavarivanja ne zahteva dodatni materijal vese spoj ostvaruje meanjem rastopljenih delovaelemenata koji se spajaju. Visoka temperatura u spoju sepostie stvaranjem elektrinog otpora izmeu dodirnihpovrina delova koji se zavaruju (slika).


Zavarivanje varnienjem



48/108

Naizmenina struja velike jaine, 20-50 kA, se dovodi iztransformatora (3) koji je preko ignitorskog upravljanja (2)vezan za mreu (1). Komadi koji se zavaruju (6) su vezaniza nepokretnu (5) i za poduno pokretnu eljust (4), dokojih dolazi naizmenina struja.

Proces zavarivanja zapoinje meusobnim pribliavanjemkomada ime se uspostavlja tok struje samo na kontaktuneravnih delova. Usled velikog zagrevanja tih delova, onise pregrevaju i izbacuju se iz kontakta u vidu eksplozije.


Zavarivanje varni

enjem



49/108

Postupak se ponavlja sve dok se ne uspostavi kontaktpreko cele povrine. Tada se zagreva cela povrina, astvoreni oksidi i neistoa se izbacuju varnienjem.

U dodirnim povrinama, metal se nalazi na granici tenogstanja, ali bez rastopa. U toj fazi vri se zbijanje delovaudarom ime se jedan deo metala istiskuje iz spoja (7).Ovaj deo se nakon zavarivanja mehaniki uklanja.

Dobijeni av je debljine 0,3-1 mm i ima krupnozrnustrukturu.


Zavarivanje varni

enjem



50/108

Ovim postupkom mogu da se zavaruju profili od elika i Al-

legura. Postupak moe da se primenjuje i za zavarivanje:

armature od glatkog i rebrastog betonskog elika,

ankera, cevi, manjih profila i ina, ugaonih spojeva kod prozora i vrata itd.


Elektrootporno takasto zavarivanje


51/108

Ovaj postupak, takoe, spada u postupke sa toplotnom

energijom na osnovu elekrinog otpora. Moe da se primenjuje samo za preklopne spojeve. U sutini jeveoma slian zavarivanju varnienjem. Osnovna razlika je utome to se u eljustima nalaze netopljive elektrode (4 i 5)izmeu kojih se postavljaju preklopljeni limovi (3).

Uspostavljanjem kontakta i pritiskom eljusti stvara se takastispoj izmeu limova. Ukoliko se eli kontinualan spoj tada seumesto ipkastih elektroda upotrebljavaju kruni bakarni diskovi.

Elektrootporno takasto zavarivanje

Takasto zavarivanje

Ovaj postupak je naao primenu za spajanje tankih elinihlimova i limova od Allegura u vagonogradnji, automobilskoj

industriji, industriji aparata za iroku potronju i dr.

Elektrino zavarivanje pod troskom


52/108

Jedan od najee primenjivanih postupaka zavarivanja nabazi razliitih (ostalih) elektrotermikih izvora toplote jezavarivanje pod troskom.

Ovaj postupak je razvijen za zavarivanje avova velikevisine i debljine (>50 mm). Potreba za ovakvim avovima

se javlja u mainstvu, hemijskoj industriji, brodogradnji,nuklearnj industriji itd. Postupak predstavlja kombinaciju EPP-postupka i

postupaka zasnovanih na elektrinom otporu.

j p

ematski prikaz elektrinog zavarivanja pod troskom

Gasno zavarivanje (G)


53/108


Gasno zavarivanje spada u grupu postupaka satermohemijskim izvorom.

Izvor toplote potreban za topljenje dodatnog materijala jeplamen koji nastaje sagorevanjem meavine gasova.

Najee se kao meavina gasova koristi meavinakiseonika i acetilena, pa se postupak zavarivanja sa ovimgasovima naziv oksiacetilensko zavarivanje. ematskiprikaz oksiacetilenskog postupka zavarivanja dat je na slici.

ema gasnog zavarivanja



54/108

Acetilen (C2H2) i kiseonik (O2) se nalaze u posebnimelinim bocama (1 i 2). Pomou gumenih, savitljivih cevi (3)ovi gasovi se dovode do gorionika.

Podeavanjem smee pomou redukcionih ventila (4) dobijase meavina ovih gasova koja zapaljena sagoreva u

gorioniku (5) i razvija temperaturu od 3000-3500 C. Usledtako visoke temperature topi se ica za zavarivanje (6) kojaispunjava ljeb u osnovnom materijalu (7).

ema gasnog zavarivanja



55/108

eline boce (slika a) su najee prenika 200 mm isastoje se od tela boce debljine 5-8 mm (1), cilindrinognavoja (2), sigurnosnog ventila (3), izlaznog ventila (4),kape (5), konusnog cevnog navoja (6) i grlia boce (7).Gorionici za zavarivanje i gasno rezanje su prikazani na

slici b. Gorionik za zavarivanje se sastoji od tela (1),prikljuaka za acetilen (2) i kiseonik (3), redukcionihventila (4 i 5) i plamenog kljuna (12).

Oprema za gasno (oksiacetilensko) zavarivanje



56/108

Kompletne aparature za gasno (oksiacetilensko)zavarivanje



57/108

Creva za dovoenjegasa

Regulatori dotoka gasa



58/108

Pored odgovarajueg doterivanja meavine gasovapotrebno je poznavati i mesto u plamenu koje je pogodnoza topljenje ice. Raspored temperature u plamenu jeprikazan na slici.

Oblast zavarivanja treba da se nalazi neposredno posle

jezgra plamena.

Raspored temperature u plamenu



59/108

Gasno zavarivanje se koristi za zavarivanje tankih limovadebljna manjih od 4 mm i upljih profila (cevi) debljina do 6-8 mm, neeleznih metala i odlivaka.

Za zavarivanje veih debljina ovaj postupak nije ekonomian. Koristi se za zavarivanje sueonih spojeva, dok je kodugaonih spojeva teko fiksirati zonu zavarivanja u uglu.

Pored zavarivanja ista oprema moe da se koristi i za:

rezanje delova metala, zagrevanje metala za obradu kovanjem i savijanjem, ispravljanje iskrivljenih delova konstrukcije usled

zavarivanja,

ienje konstrukcije od re, boje i masnoe itd. U zavisnosti od debljine elemenata koji se zavaruju, postojedve tehnike zavarivanja: zavarivanje ulevo i udesno.




60/108

Zavarivanje ulevo (slika a) se primenjuje za tanje elemente.Istopljena kapljica se pod dejstvom plamena potiskuje ispred veformiranog zavara da ne bi dolo do nagomilavanja u masi zavara.ica za zavarivanje se nalazi ispred gorionika, odnosno u pravcunapredovanja.

Zavarivanje udesno (slika b) se primenjuje za deblje elemente.Osnovni materijal se predgreva gorionikom kako bi dolo donjegovog rastapanja i meanja sa dodatnim materijalom. Istopljenakapljica se potiskuje ka izvedenom avu, a elektrodna ica senalazi iza gorionika, suprotno pravcu napredovanja.

Tehnike gasnog zavarivanja: a) u levo; b) u desno


61/108


5.3 Dodatni materijali za zavarivanje

Opte


62/108

Dodatni materijali za zavarivanje su metalni materijali ijim

topljenjem se ispunjava ljeb ava, vri meanje sa istopljenimosnovnim metalom i ijim ovravanjem se formira odgovarajuiav.

Ukoliko dodatni materijal osim topljenja i formiranja ava slui i zaprovod elektrine energije i uspostavljanje elektrinog luka saosnovnim metalom tada se on naziva elektrodom.

U zavisnosti od oblika i strukture, elektrode mogu da budu:obloene,neobloene (gole),

punjene, iliu vidu pune elektrodne ice.

Ako dodatni materijal ima samo funkciju topljenja i popunjavanjaljeba pri visokim temperaturama nastalim usled ve

uspostavljenog elektrinog luka ili plamena, on se naziva premasvom obliku:ica,ipka,tap,prah itd.

Obloene elektrode


63/108

Obloene elektrode (slika) se koriste pri runomelektrolunom zavarivanju. One se sastoje od: metalnogjezgra (1) i obloge ili plata (2).

Jezgro elektrodeje uglavnom od metalne ice. Izbor metalazavisi od kvaliteta osnovnog materijala, pa elektrode mogu

da budu od elika, bakra itd.Prenik jezgra elektrode (d) zavisi od debljine ava koji seizvodi i najee iznosi: 2, 2,5, 3,2, 4 ili 5 mm, a duinaelektrode ( l) je uglavnm 200, 300, 350 ili 450 mm.

Obloena elektroda

Obloene elektrode


64/108

Obloga ili platje smea praha mineralnog i metalnog poreklakoja je u obliku koncentrinog plata vezana za jezgro elektrodevodenim staklom (so silicijumove kiseline i natrijuma).

Ona treba da bude ravnomerna, da dobro prijanja uz jezgro i dase pri normalnom rukovanju ne oteuje.

Obloga se ne postavlja na kraju elektrode koji se povezuje ustrujno kolo (na duini !1 =16-25 mm) kako bi se omoguio strujnikontakt.

Drugi kraj elektrode je oblikovan tako da omoguava brzouspostavjanje elektrinog luka.

Debljina obloge se iskazuje preko odnosa prenika elektrode (D) iprenika njenog jezgra (d), odnosno parametra f=D/d.

U zavisnisti od vrednosti ovog parametra razlikuju se elektrode: sa tankom (f 1,2) oblogom,

srednjom (1,2 < f 1,4) oblogom i debelom (f> 1,4) oblogom.


65/108

Obloene elektrode

Obloena elektoda treba da ispunjava sledee osnovneObloene elektrode


66/108

Obloena elektoda treba da ispunjava sledee osnovne

zahteve: lako uspostavljanje elektrinog luka i obezbeenje

njegove stabilnosti tokom topljenja, lako ponovno uspostavljanje luka pri njegovom prekidu,

ravnomerno topljenje jezgra i obloge u toku zavarivanja, dobro ispunjenje ljeba i formiranje ava, dobro uvarivanje osnovnog materijala i izvoenje

korenog zavara,

dobijanje ava odreenog kvaliteta bez greaka , zavarivanje u svim poloajima, visoka produktivnost zavarivanja, lako odvajanje troske sa ohlaenog ava, lako skladitenje na suvom mestu bez promene

osobina, da ne razvija gasove i isparenja koji su opasni po

zdravlje zavarivaa i okoline.

Obl l k d i i k f k ij i j

Obloene elektrode


67/108

Obloga elektrode ima viestruku funkciju u procesu zavarivanja(slika):

a) Vri jonizaciju gasa u stubu luka.b) Stvara zatitnu atmosferu oko luka i rastopa.c) Stvara trosku iznad ljeba ispunjenog rastopom. Ona treba da

sprei naglo hlaenje ava i omogui normalne metalurkeprocese u ZUT-u. Usporavanjem ovravanja rastopa eliminiese stvaranje mnogih greaka u avu, jer neistoe i gasovi imajuvremena da izau iz rasropa.

d) Legira rastop dodatnog i osnovnog metala. Dodaci pored

legiranja rastopa vre i njegovu dezoksidaciju i denitrizaciju.Uglavnom se koriste mangan, titan, aluminijum, silicijumi dr.

Pojave u

elektrinom luku

Obloge elektroda se dele prema hemijskom sastavu troske i

Obloene elektrode


68/108

Obloge elektroda se dele prema hemijskom sastavu troske i

metalurkom karakteru. Taj karakter se odreuje prema oksidugvoa. Postoje sledei tipovi obloga: Kisele -kiseli materijali su oksidi silicijuma, titana i

mangana. Ove elektrode imaju poveanu brzinu topljenja. Unepovoljnim poloajima zavarivanja daju av osetljiv na tople

prsline. Koriste se za zavarivanje elika sa poveanim sadrajemugljenika i sumpora; Kiselo-rutilne -pored kiselih materijala dodaje se i titan-

dioksid (TiO2) ili rutil. Troska je tenija pa su povoljnije od kiselihza zavarivanje u nepovoljnim poloajima;

Rutilne - glavni dodatak je rutil. Ove elektrode dajustabilan luk, dobar izgled ava, nisu osetljive na stvaranje prslinai pogodne su za zavarivanje u nepovoljnim poloajima;

Bazne -bazni dodaci su oksidi kalcijuma, mangana i

aluminijuma, karbonati kalcijuma, magnezijuma i kalijuma i dr.Troska je gusta i lako ispliva na povrinu rastopa. Ove elektrodedaju av koji nije osetljiv na prsline, mogu da se izvode debeliavovi i koriste se za zavarivanje u nepovoljnim poloajima.Obloga je higroskopna, pa, pre upotrebe, elektrode treba osuiti;

Obloene elektrode


69/108

Celulozne - one sadre velike koliine organskihmaterija ijim sagorevanjem se dobija zatitni gas, a

mala koliina troske. Jonizacija je dobra i dobija se lukkoji omoguava duboko uvarivanje. Pogodne su zazavarivanje u nepovoljnim poloajima;

Oksidne -dodatak ine oksidi gvoa i mangana.Koriste se za izvoenje avova manjih debljina, jer lukdaje malu dubinu uvarivanja. Daju najbolji izgled ava.

Obloene elektrode


70/108

Oznaavanje obloenih elektroda za runo elektrolunozavarivanje je definisano standardom JUS C.H3.011.

Oznaavanje elektroda se vri prema njihovim mehanikim

karakteristikama. Najvanije mehanike karakteristikeelektroda za zavarivanje su:1. vrstoa na zatezanje (fu),

2. izduenje pri lomu (5) i3. ilavost koja se definie energijom udara. U pomenutom standardu date su oznake elektroda sa

odgovarajuim vrednostima najvanijih karakteristika

(tabela).

Obloene elektrode


71/108

Osnovne oznake i najvanije mehanike karakteristike obloenih elektroda

Pored osnovnih oznaka koje su prikazane u tabeli, zapreciznije definisanje karakteristika elektroda, primenjujuse i dodatne oznake kojima se definiu: tip obloge,

sadraj vodonika itd.

Elektrodne ice


72/108

Elektrodne ice su kontinualne elektrode namenjene zapoluautomatske i automatske postupke zavarivanja.

One mogu da budu: punjene ili pune. Punjene elekrodne ice (slika) su sline obloenim

elektrodama. Oblogu ini metalni cilindar (1), a jezgro (2) jeod metalnog i mineralnog praha. Prave se od hladno valjanetrake iji kvalitet odgovara osnovnom materijalu, koja sesavija popreno i ispunjava prahom pre zatvaranja.Uobiajeni prenii su: 1,2; 1,6; 2,4; 3,2; 4 i 5 mm.

Pune elektrodne ice (slika) se izrauju u oblikuhladno vuene ili hladno valjane ice punog poprenogpreseka. Isporuuju se namotane u koturove. Najee sekoriste za MIG, MAG i EPP postupak zavarivanja. Vrstuhemijskog sastava definie vrsta osnovnog metala. ica jepresvuena tankim slojem bakra, radi zatite od korozije.

Elektrodne ice


73/108

Punjene elektrodne ice

Elektrodne ice


74/108

Pune elektrodne ice


75/108


5.4 Greke u avovima

Vrste greaka u avovima


76/108

Zavarivanje je postupak kojim se omoguava kontinuiranjedva ili vie elemenata u spoju.

Tom prilikom dolazi do metalurkih, hemijskih i fizikih

promena u elementima.

Kako se radi o vrlo kompleksnom tehnolokom postupku,na koji utiu mnogi faktori, prilikom zavarivanja mogu da

nastanu odreene greke. Najvaniji elementi koji utiu napojavu greaka u avovima su:1. vrsta i hemijski sastav materijala koji se zavaruje,2. vrsta tehnolokog postupka i primenjena oprema,

3. vrsta dodatnog materijala,4. kvalifikovanost radnika koji izvodi zavarivanje,5. uslovi pod kojim se izvodi zavarivanje i dr.



77/108

Greke u avovima mogu da se svrstaju u dve grupe: dimenzionalne greke ili greke oblika i strukturne greke ili greke kompaktnosti.

U dimenzionalne greke spadaju:1. nedovoljno ispunjavanje ljeba (slika a,d),

2. preveliko nadvienje ava (slika b,e),



78/108

3. neprovaren koren ava (slika 2.122 b,e),

4. prokapine na mestu korena ava (slika 2.122 c),

5 otar prelaz izmeu ava i osnovnog materijala (slika b d e)



79/108

5. otar prelaz izmeu ava i osnovnog materijala (slika b,d,e),

6. zarez na ivici ava (slika 2.122 c,e,g),



80/108

7. denivelacija elemenata u ljebu (slika f),

8. krateri na poetku i kraju ava (slika g),


9. rupiavost povrine ava (slika g,h).


81/108

U greke kompaktnosti spadaju:10a. gasne pore (slika 2.122 h),

9. rupiavost povrine ava (slika g,h).


10b. rasuti mehuri (slika g,h),


82/108

10c. mehuri u lancu (slika h),

( g, ),


11. nedovoljno uranjanje rastopa u osnovni materijal -


83/108

12. greke provarivanja korena (slika k),

j j j p jnalepljivanje (slika h,k),


13. ukljuci troske (slika f,k),


84/108

14. podune i poprene prsline u unutranjosti ava(slika c,h,k) ili na licu ava (slika e,h).

j ( )



85/108

Stepen rizika usled greaka nastalih pri zavarivanjumetalnih konstrukcija zavisi od: vrste greke, vrstenaprezanja i karaktera optereenja.

Nisu sve greke podjednako opasne. Ukoliko se pravci

greaka poklapaju sa pravcem toka sila one su manjeopasne od greaka upravnih na tok sila, kao to su naprimer podune i poprene prsline, neprovaren koren,nedovoljna visina ava i nadvienje.

Sa stanovita vrste naprezanja najnepovoljnije jezatezanje.

U pogledu vrste naprezanja dinamiki optereene

konstrukcije su znatno podlonije negativnim uticajimausled greaka u avovima. Kod statiki napregnutihkonstrukcija mnoge greke u avovima nisu opasne, semonih koje direkno ugroavaju nosivost spoja.



86/108

Dozvoljena odstupanja dimenzija avova su ogranienaPropisima za toleranciju mera i oblika kod noseihelinih konstrukcija.

Od izvoaa zavarivakih radova se trai izvoenje

avova sa dimenzijama datim u tehnikoj dokumentaciji ito bez smanjenja dimezija avova.Meunarodni institut za zavarivanjeje izvrio

klasifikaciju svih greaka u avovima i svrstao ih u est

grupa. Osnovne oznake su: 100 prsline, 200 poroznost i druge upljine, 300 ukljuci, 400 nalepljivanje i neprovaren koren, 500 greke oblika i 600 ostale greke.


87/108


5.5 Kontrola kvaliteta zavarenih spojeva

Opte


88/108

av ima funkciju da spoji delove konstrukcije u jedinstvenukonstruktivnu celinu kako bi ona bila sposobna da preneseodgovarajua optereenja ili ispuni drugu poverenu jojfunkciju.

Obim i vrsta kontrole kvaliteta avova zavisi odintenziteta i vrste naprezanja ava, kao i od znaaja tog avaza celu konstrukciju.

Neekonomino je i nepotrebno sve avove podvri strogojkontroli. ak i svaka otkrivena greka u avu ne znai da jetreba otkloniti ili ublaiti.

Opte


89/108

Pre pristupanja kontroli kvaliteta izvedenog avaneophodno je znati sledee injenice:

kojim tehnolokim postupkom je izvedeno zavarivanjei nivo strunosti radnika,

vrstu materijala, njegove karakteristike, debljinuelemenata i ponaanje pri zavarivanju,

tip i znaaj konstrukcije,

znaaj pojedinih avova u konstrukciji (statiki ilikonstruktivni av), nain naprezanja konstrukcije (statiko ili dinamiko), vrstu naprezanja (zatezanje ili pritisak) i intenzitet

naprezanja, radna temperatura konstrukcije.

Meunarodni institut za zavarivanjeje napravio katalogreferentnih radiografija (etalona) f

Opte


90/108

referentnih radiografija (etalona) sa klasifikacijomgreaka.

Otkrivene greke se uporeuju sa ovim etalonima i na tajnain se vri njihova klasifikacija.

Problem ne predstavlja otkrivanje greke, ve odluka taraditi sa utvrenom grekom. Teko je numeriki ieksplicitno tvrditi koliki je rizik loma i ruenja konstrukcijeusled otkrivene greke. Problem je vrlo kompleksan i zadire

u oblast Mehanike loma. Meu mnogobrojnim metodama kontrole kvaliteta avova,najznaajnije su sledee metode kontrole bez razaranja:

1. vizuelna kontrola,

2. radiografska kontrola,3. ultrazvuna kontrola,4. magnetska ili elektromagnetska kontrola,5. penetracijska kontrola.

Vizuelna kontrola


91/108

Vizuelna kontrola se obavlja detaljnim pregledom ava, odstrane kvalifikovanog lica, a u smislu provere kvaliteta

izvoenja, potrebnih dimenzija avova, postojanjaneravnina, zareza, kratera, neprovarenog korena,povrinskih pora i naprslina.

Ovu kontrolu izvode iskusni i obueni strunjaci i onapredstavlja glavnu kontrolu za sve vrste avova.

Tom prilikom mogu da se koriste i odreena pomagala zautvrivanje dimenzija ljeba i izvedenog ava:

j di ij i blik lj b ( lik )

Vizuelna kontrola


92/108

za merenje dimenzija i oblika ljeba (slika a), za merenje zazora izmeu elemenata (slika b), za merenje upravnosti elemenata koji se zavaruju (slika c), za merenje dimenzije ugaonog ava (slika d) i za merenje nadvienja sueonog ava (slika e).

Ureaj za merenje

dimenzija ava

R di f k k t l (R ) t ji im j di f kim t m i m d i di i i i m t i

Radiografska kontrola


93/108

Radiografska kontrola (Re) se sastoji u snimanju avaradiografskim putem i moe da se vri u radionici i na montai. Ureaj za snimanje (slika) je prenosiv i sastoji se od:

komandnog ormana, proizvoaa visokog napona, visokonaponskih kablova, rendgenske cevi, ureaja za hlaenje i stalka.

Rendgen ureaj zaradiografsku kontrolu

Postupak kontrole (slika) se sastoji u postavljanju filma sa

osetljivom emulzijom (5) sa jedne strane zavarenog spoja (4)Fil l i b j f liji (6) j d l k k bi



94/108

osetljivom emulzijom (5) sa jedne strane zavarenog spoja (4).Film se nalazi u posebnoj foliji (6), najee od olova, kako bi sepojaala ekspozicija fotoemulzije i spreilo rasipanje rendgenskihzraka. Sa druge strane spoja postavlja se lokalizacija ava (3)kroz koju prolaze rendgenski ili gama zraci iz rendgenske cevi

(1), kroz blendu (2).

ematski prikaz radiografske kontrole

Postupak se zasniva na injenici da materijali u zavisnostiod svoje gustine i debljine apsorbuju razliitu koliinu



95/108

Postupak se zasniva na injenici da materijali, u zavisnostiod svoje gustine i debljine, apsorbuju razliitu koliinurendgenskih ili gama zraka koji kroz njih prolaze.

Ukoliko zrak prolazi kroz poru ili prslinu on se manjeapsorbuje, pa izaziva jae eksponiranje fotoemulzije. Naradiogramu su ta mesta tamnija od ostalih "zdravih" delovaava.

Pored rendgenskih zraka koriste se i izotopi koji emitujugama zrake. Najee se primenjuje iridijum, a ree kobalt,i cezijum.

Danas se postupci kontrole sa izotopima mnogo viekoriste za kontrole na montai, jer ne koriste struju, aoprema je laka za manipulaciju.

R di f k t d j l i i t k i ti



96/108

Radiografska metoda je vrlo precizna i esto se koristi zakontrolu znaajnih avova.

Na dobijenom radiogramu mogu da se otkriju opasnestrukturne greke kao to su ukljuci troske, gasni mehurii prsline.

Postupak je vrlo precizan, jer se otkrivaju grekedimenzija do 2% od debljine prozraenog materijala.

Radiografija se primenjuje za debljine elemenata do 50mm, a za vee debljine primenjuju se izotopi (na primerkobalt) i ultrazvuna kontrola.

Kontrolisani av dobija radiogram kao dokument kojisadri oznaku snimka broj filma oznaku mesta ava u



97/108

sadri oznaku snimka, broj filma, oznaku mesta ava ukonstrukciji i debljinu materijala. Dobijeni radiogram se uporeuje sa etalonima iz kataloga

greaka i konstatuje se vrsta i intenzitet greke. Na slici su

prikazana tri referentna radiograma avova iz pomenutogkataloga.

Radiogram sueonog V-ava bez greaka



98/108

Radiogram sueonog V-ava sa ukljucima troske i podunim prslinama

Radiogram sueonog V-ava sa gasnim mehurima, ukljucima

troske i nepotpunom penetracijom korena ava



99/108

Snimak ava sa jasno uoljivim grekama

Ultrazvuna kontrola je metoda ispitivanja bez razaranjapomou koje mogu da se odrede vrsta mesto i veliina k k k i i

Ultrazvuna kontrola


100/108

pomou koje mogu da se odrede vrsta, mesto i veliinagreaka kompaktnosti u avovima. Za ispitivanje se koriste ultrazvuni talasi sa visokom

frekvencijom (0,5-15 MHz). Brzina prostiranja ultrazvunih

talasa kroz odreenu sredinu zavisi od:1. zapreminske mase materijala (),2. dinamikog modula elastinosti (Ed) i3. dinamikog Puasonovog koeficijenta (d).

Dakle, brzina prostiranja ultrazvunih talasaje konstantnaza odreene vrste materijala i iznosi: za elik v=5850 m/s i za aluminijum v=6300 m/s.

Ovi podaci vae za kompaktne, neoteene materijale.Ukoliko na putu ultrazvuk naie na metalni diskontinuitet,odnosno na greku u avu, on se odbija ili produava daljeoslabljenim intenzitetom, u zavisnosti od talasne duine ().

Generalno se razlikuju dve metode ispitivanja, odnosno

kontrole avova koje se zasnivaju na merenju brzine

Ultrazvuna kontrola


101/108

kontrole avova, koje se zasnivaju na merenju brzinelongitudinalnih ultrazvunih talasa:

1. metoda prozvuavanja (slika a),2. eho metoda (slika b).

ematski prikaz ultrazvunih metoda kontole kvaliteta avova:

a) metoda prozvuavanja; b) eho-metoda

Metoda prozvuavanja se zasniva na merenjuintenziteta talasa poslatog preko predajnika

Ultrazvuna kontrola


102/108

p j se zasniva na merenjuintenziteta talasa poslatog preko predajnika(odailjaa) i intenziteta primljenog talasa, registrovanogpomou prijemnika. Ukoliko postoji razlika u intezitetuposlatih i primljenih ultrazvunih talasa, znai da su oni

na svom putu naili na materijalni diskontinuitet,odnosno greku.

Eho metoda se zasniva na osobini ultrazvunih talasa

da se pri nailasku na povrinu (ivicu) metala reflektuju(slino svetlosnim zracima) pod uglom koji je jednakupadnom uglu i bez znaajnijih gubitaka intenziteta. Kodove metode uporeuju se intenziteti poslatog i primljenogtalasa. Odailjanje i prijem talasa vri se pomouprimopredajne glave.

Ultrazvuna kontrola je najbra kontrola kvaliteta

Ultrazvuna kontrola


103/108

Ultrazvuna kontrola je najbra kontrola kvalitetaavova, na osnovu koje se moe lako uoiti slikapromene impulsa ultrazvunih talasa na indikatoru(displeju).

Ipak to nije dovoljan dokument da bi se utvrdilo mesto,oblik, vrsta i veliina greke. U praksi se najee ceoav pregleda ultrazvukom, a onda se registrovana

slaba mesta kontroliu skupljom, radiografskommetodom.

Na taj nain se dobija pouzdan dokument o greci koji

se uporeuje sa etalonom.

Danas se, meutim, koriste ultrazvuni ureaji najnovijegeneracije koji, pored elektronskih displeja sa

Ultrazvuna kontrola


104/108

ge e ac je oj , po ed e e t o s d sp eja samogunostima prezentacije razliitih vrsta podataka, imaju imogunost grafikog zapisa rezultata ispitivanja, pa moguprecizno da se definiu lokacija, veliina i tip greke, a

grafiki zapis ostaje kao trajni dokument o izvrenojkontroli. Jedan takav ureej prikazan je na slici.

Savremeni ureaj za ultrazvunu kontrolu

Ultrazvuna kontrola


105/108

Savremeni ureaj zaultrazvunu kontrolu

Ultrazvuna kontrola


106/108

Sprovoenje ultrazvune kontrole

Ostale metode kontrole kvaliteta avova se primenjuju uspecijalnim sluajevima i nisu tako kompletne i pouzdane

Ultrazvuna kontrola


107/108

p j jspecijalnim sluajevima i nisu tako kompletne i pouzdanekao prethodne dve (radiografska i ultrazvuna).

Elektromagnetska metoda sa zasniva na promenama umegnetnom polju koje nastaju usled greaka u avovima.

Slui za otkrivanje greaka kompaktnosti (prsline,

poroznost, ukljuci troske) do dubine od 3-6 mm.

Ova metoda je jednostavna, postupak kontrole je relativnojeftin, a ureaji laki za rukovanje. Meutim, pomou

elektromagnetske (magnetske) metode moe se utvrditisamo postojanje povrinskih i podpovrinskih greaka,ali ne i njihov taan poloaj i dimenzije.

Penetracijska metoda je metoda koja se asni a na

Ultrazvuna kontrola


108/108

Penetracijska metodaje metoda koja se zasniva nasposobnosti tenosti velike povrinske aktivnosti(penetranti) da se uvlai u vrlo uske prsline (npr. na

povrinama u zonama oko avova).

Nakon odreenog vremena (2-30 min) ispitivano mesto sepremazuje razvijaem koji slui da penetrat uini vidnim

(najee fluorescentnim), pa se greke mogu uoitivizuelnom kontrolom pod takozvanom "crnom" svetlou.Takoe se koristi za otkrivanje strukturnih, povrinskihgreaka.

Documents

Tehnologija proizvodnje čeličnih konstrukcija 06