Uvod u Tehniku Zavarivanja

Uvod u tehniku zavarivanja

Prof.dr.sc. Zoran Kožuh

1

Katedra za zavarene konstrukcije

Definicije:

2

ZAVARIVANJE je spajajanje ili prevlačenje osnovnog materijala primjenom topline ili pritiska (ili oboje), sa ili bez dodatnog materijala.

LEMLJENJE je postupak spajanja materijala uz pomoć rastaljenog dodatnog materijala - lema

LIJEPLJENJE je postupak spajanja materijala ljepilima na sobnoj ili povišenoj temperaturi.

Sadržaj:

3

1. Povijesni razvoj postupaka zavarivanja 2. ISO 4063 3. Razvoj i zastupljenost postupaka zavarivanja

1. Povijesni razvoj

4

Postupak zavarivanja poznat je još od brončanog i željeznog doba u Europi i Srednjem Istoku

Srednji vijek: kovanje kao početak razvoja tehnologije zavarivanja

19. st.: otkriće postupka zavarivanja čiji princip vrijedi i danas

Najveći razvoj zavarivanja odvijao se u 19. i 20. st.

1. Povijesni razvoj

5

1801. - Sir Humphrey Davy uspostavlja električni luk između dvije ugljične elektrode

Uspostavljanje električnog luka između dvije ugljične elektrode

1. Povijesni razvoj

6

1881. - Auguste De Meritens je koristeći toplinu dobivenu iz električnog luka spojio dvije olovne pločice na akumulatoru

1. Povijesni razvoj

7

1885. – N. de Benardos i S. Olszewski patentiraju prvi držač elektrode

1. Povijesni razvoj

8

1889. – C. L. Coffin prvi patentira u SAD-u zavarivanje metalnom elektrodom

1. Povijesni razvoj

9

Krajem 19.st. otkriveno je elektrootporno zavarivanje (E. Thompson) ~1900. – Strohmenger predstavlja u Velikoj Britaniji

metalnu obloženu elektrodu 1907. – 1914. – Kjellberg u Švedskoj počinje proizvoditi

obložene elektrode za zavarivanje Početak 19.st. razdoblje je razvoja i plinskog rezanja i

zavarivanja Razdoblje Prvog svjetskog rata je zbog velike potrebe za

naoružanjem dovelo do velikog razvoja tehnologije zavarivanja

Zavarivanje velikog prstena (1904.god.)

10

http://www.youtube.com/watch?v=2uvOgWapG2g

1. Povijesni razvoj

11

1919. – osniva se American Welding Society (Američko Društvo za Zavarivanje)

1920.-ih počinje nagli razvoj obloženih elektroda i 1929. Lincoln Electric počinje proizvodnju elektroda za široku potrošnju

1. Povijesni razvoj

12

1930. – primjena točkastog zavarivanja u brodogradnji 1941. – Meredith je usavršio TIG zavarivanje pod imenom

“Heliarc®” 1948. – uspješno je razvijeno GMAW zavarivanje

(MIG/MAG) 1953. - Lyubavskii i Novoshilov započinju s upotrebom

zavarivanja taljivom elektrodom u zaštiti CO2

“Zanimanje: zavarivač”,1942.g.

13

http://www.youtube.com/watch?v=bpGSQ3Z-ac8

1. Povijesni razvoj

14

1957. – Gage otkriva zavarivanje plazmenim mlazom – Stohr otkriva zavarivanje elektronskim

mlazom 1958. – SSSR predstavlja zavarivanje pod troskom

(postupak je korišten od 1951.)

2. ISO 4063

15

Norma ISO 4063 ustanovljuje nomenkalturu za sve zavarivačke i njima srodne postupke

Svaki postupak definiran je svojim referentnim brojem U Normi postoje slijedeće grupe:

Jedna znamenka – osnovne podjela postupaka Dvije znamenke – podgrupa osnovne grupacije Tri znamenke – druga podgrupa

2. ISO 4063

16

1 Elektrolučno zavarivanje 137 Zavarivanje praškom punjenim žicama pod zaštitom inertnog plina

101 Zavarivanje metalnom elektrodom 14 Zavarivanje netaljivom elektrodom pod zaštitom plina

11 Zavarivanje metalnom elektrodom bez zaštitnog plina 141 Zavarivanje volframovom elektrodom pod zaštitom inertnog plina (TIG)

111 Ručno elektrolučno zavarivanje obloženim elektrodama 15 Zavarivanje plazmenim mlazom

112 Gravitaciono zavarivanje obloženim elektrodama 151 Plazma MIG zavarivanje 114 Zavarivanje praškom punjenim žicama 152 Plazma zavrivanje uz primjenu praška 12 Zavarivanje pod zaštitom praška 18 Ostali elektrolučni postupci 121 Zavarivanje sa žicom pod zaštitom praška 185 Zavarivanje rotirajućim električnim lukom 122 Zavarivanje trakom pod zaštitom praška 2 Elektrootporno zavarivanje 123 Zavarivanje s više žica pod zaštitom praška 21 Točkasto zavarivanje

124 Zavarivanje pod zaštitom praška s dodatkom metalnog praška

211 Indirektno točkasto zavarivanje

125 Zavarivanje pod zaštitom praška s praškom punjenim žicama

212 Direktno točkasto zavarivanje

13 Elektrolučno zavarivanje sa zaštitnim plinom 22 Šavno zavarivanje

131 Zavarivanje taljivom elektrodom pod zaštitom inertnog plina (MIG)

221 Preklopno šavno zavarivanje

135 Zavarivanje taljivom elektrodom pod zaštitom aktivnog plina (MAG)

222 Šavno zavarivanje pritiskom

136 Zavarivanje praškom punjenim žicama pod zaštitom aktivnog plina

225 Sučeljno šavno zavarivanje folija

2. ISO 4063

17

226 Šavno zavarivanje s trakom 41 Ultrazvučno zavarivanje

23 Bradavičasto zavarivanje 42 Zavarivanje trenjem

231 Indirektno bradavičasto zavarivanje 44 Zavarivanje velikom mehaničkom energijom

232 Direktno bradavičasto zavarivanje 441 Zavarivanje eksplozijom

24 Zavarivanje iskrenjem 45 Difuzijsko zavarivanje

241 Zavarivanje iskrenjem s predgrijavanjem 47 Plinsko zavarivanje pritiskom

242 Zavarivanje iskrenjem bez predgrijavanja 48 Hladno zavarivanje

25 Sučeljno zavarivanje pritiskom 5 Zavarivanje zrakama

29 Ostali elektrootporni postupci zavarivanja 51 Zavarivanje elektronskim mlazom

291 Visokofrekventno elektrootporno zavarivanje 511 Zavarivanje laserom

3 Plinsko zavarivanje 512 Zavarivanje laserom u vakuumu

31 Zavarivanje kisikom i gorivim plinom 52 Zavarivanje laserom u atmosferi

311 Zavarivanje kisikom i acetilenom 521 Zavarivanje laserom u krutom stanju

312 Zavarivanje kisikom i propanom 522 Zavarivanje laserom uz primjenu plinova

313 Zavarivanje kisikom i vodikom 7 Ostali postupci zavarivanja

4 Zavarivanje u krutom stanju – zavarivanje pritiskom 71 Termitno zavarivanje

2. ISO 4063

18

72 Zavarivanje pod troskom 8 Rezanje i žljebljenje

73 Elektroplinsko zavarivanje 81 Plinsko rezanje

74 Indkukcijsko zavarivanje 82 Elektrolučno rezanje

741 Indukcijsko sučeljno zavarivanje 821 Elektrolučno rezanje uz primjenu komprimiranog zraka

742 Indukcijsko šavno zavarivanje 822 Elektrolučno rezanje uz primjenu kisika

75 Zavarivanje svjetlosnim zračenjem 83 Plazma rezanje

753 Zavarivanje infracrvenim zračenjem 84 Rezanje laserom

77 Zavarivanje udarom 86 Plinsko žljebljenje

78 Zavarivanje svornjaka 87 Elektrolučno žljebljenje

782 Elektrootporno zavarivanje svornjaka 871 Elektrolučno žljebljenje uz primjenu komprimiranog zraka

783 Zavarivanje svornjaka s odmakom luka uz primjenu keramičkog prstena ili zaštitnog plina

872 Elektrolučno žljebljenje uz primjenu kisika

784 Zavarivanje svornjaka s kratkotrajnim odmakom luka 88 Plazma žljebljenje

785 Zavarivanje svornjaka s odmakom luka uz kondenzatorsko izbijanje

9 Lemljenje

786 Zavarivanje svornjaka uz kondenzatorsko izbijanje i uspostavljanje luka na vrhu svornjaka

91 Tvrdo lemljenje

787 Zavarivanje svornjaka s taljivim prstenom uz odmak elekktričnog luka

911 Lemljenje infracrvenim zrakama

788 Zavarivanje svornjaka trenjem 912 Plinsko lemljenje

2. ISO 4063

19

913 Lemljenje u pećima 945 Meko lemljenje u solnim kupkama

914 Lemljenje uranjanjem 946 Indukcijsko meko lemljenje

915 Lemljenje u solnim kupkama 947 Ultrazvučno meko lemljenje

916 Indukcijsko lemljenje 948 Meko elektrootporno lemljenje

918 Elektrootporno lemljenje 949 Difuzno meko lemljenje

919 Dufuzno lemljenje 951 Meko lemljenje na valu

924 Lemljenje u vakuumu 952 Meko lemljenje lemilima

93 Ostali postupci tvrdog lemljenja 954 Meko lemljenje u vakuumu

94 Meko lemljenje 956 Meko lemljenje premazivanjem

941 Meko lemljenje infracrvenim zračenjem 96 Ostali postupci mekog lemljenja

942 Plinsko meko lemljenje 97 Zavarivačko lemljenje

943 Meko lemljenje u pećima 971 Plinsko zavarivačko lemljenje

944 Meko lemljenje uranjanjem 972 Elektrolučno zavarivačko lemljenje

Ručno elektrolučno zavarivanje obloženim elektrodama (REL)

20

Ručno elektrolučno zavarivanje (REL)

21

http://www.youtube.com/watch?v=-WBATPqz-Ss

Elektrolučno zavarivanje pod praškom(EPP)

22

Zavarivanje pod zaštitom praška (EPP)

23

Zavarivanje taljivom elektrodom pod zaštitom inertnog/aktivnog plina (MIG/MAG)

24

Zavarivanje taljivom elektrodom pod zaštitom inertnog/aktivnog plina (MIG/MAG)

25

http://www.youtube.com/watch?v=uOwuL0AG3lo&feature=related

Zavarivanje netaljivom volframovom elektrodom pod zaštitom inertnog plina (TIG)

26

Najkvalitetniji zavari, sporo

Zavarivanje netaljivom volframovom elektrodom pod zaštitom inertnog plina (TIG)

27

http://www.youtube.com/watch?v=7C5s60JMxNU&feature=related

Zavarivanje plazmenim mlazom

28

Ko TIG, samo brže

Zavarivanje plazmenim mlazom

29

http://www.youtube.com/watch?v=jo376zPns8I

Elektrootporno zavarivanje (EO)

30

Ograničeno na tanke materijale, najlakše se autmatizira

Elektrootporno zavarivanje

31

http://www.youtube.com/watch?v=AwL1CAg43PU

Elektrootporno zavarivanje

32

http://www.youtube.com/watch?v=cMfBBcJQU9c&feature=related

Plinsko zavarivanje

33

Plinsko zavarivanje

34

http://www.youtube.com/watch?v=VfRQxxxLJuo

Zavarivanje pritiskom (trenjem)

35

http://www.youtube.com/watch?v=-aEuAK8bsQg

Zavarivanje laserom

36

Zavarivanje laserom

37

Zavarivanje laserom

38

http://www.youtube.com/watch?v=n-NUlppvR3Y

http://www.youtube.com/watch?v=804XJ-wyK2I

Zavarivanje elektronskim mlazom

39

http://www.youtube.com/watch?v=NONurFigP5I&feature=related

Zavarivanje plastike – grijaća ploča

40

http://www.youtube.com/watch?v=sGa3Qi2iA_E

Zavarivanje plastike - elektrospojnica

41

3. Razvoj i zastupljenost postupaka zavarivanja

42

Zbog svoje učinkovitosti i isplativosti, postupci zavarivanja sve se više koriste

Predviđa se razvoj postupaka na području zavarivanja plastike, novih legura i kompozita

Mehanizacija, odnosno robotizacija, sve više uzima maha u proizvodnji

Potiče se razvoj na specijaliziranim područjima


43

Udio regija svijeta u tržištu opreme za zavarivanje

Regija 2002. god. 2007. god.

(predviđanja) 2009. god.

(predviđanja) Godišnja stopa rasta, %

mlrd. $Svijet ukupno 9.90 12.70 ... +5.0Zapadna Europa 2.89* ... 3.51 +4.3Sjeverna Amerika 3.90 4.60 ... +3.5Istočna Europa** 0.30 ... 0.41 ...Kina 0.40 0.76 ... +10.5* 2003 **osim zemalja bivšeg SSSRa


44

Udio regija svijeta u tržištu industrije zavarivanja i rezanja

Udio grane industrije u ukupnom tržištu industrije zavarivanja i rezanja


45

Predviđanja potrošnje žice za zavarivanje


46

Oprema i potrošni materijal za zavarivanje

1999. god. 2006. god.* Godišnja stopa rasta, %

mlrd. $Svijet ukupno 11.25 13.39 +3.8Potrošni i dodatni materijali 5.69 6.16 +1.6

Oprema za zavarivanje (ukupno) 5.56 7.23 +6.0

‐ Elektrolučno zavarivanje 2.49 3.01 +4.2

‐ Plinsko zavarivanje i rezanje

1.40 1.64 +2.3

‐ Elektrootporno zavarivanje 1.01 1.38 +4.5

‐ Zavarivanje zrakama i ostali posebni postupci

0.05 0.07 +5.9

‐ Zavarivanje laserom 0.27 0.51 +9.1

‐ Ultrazvučno zavarivanje 0.33 0.63 +17.8

* procjena Godina Vrijednost tržišta, milijarda $ Godišnja stopa rasta, %

1993. 2.32 ‐1995. 2.39 +1.41997. 2.46 +1.71999. 2.57 +2.22001. 2.71 +2.92003. 2.89 +3.62009. 3.51 +4.3

Vrijednost europskog tržišta opreme za zavarivanje

Udio u svjetskom tržištu potrošnog i dodatnog materijala, te opreme za zavarivanje (po postupcima)


47

Laser 2005. god. 2006. god. Omjer 06/05,

% 2007* Omjer 07/06,

% kom komCO2 16 940 21 800 9 23 320 7U krutom stanju 11 275 9 725 ‐14 9 285 ‐4

S optičkim vlaknima 3 475 5 450 57 6 750 31

Drugi 475 550 16 600 9Ukupno 35 165 37 525 7 39 955 6*procjena

Svjetska proizvodnja industrijskih laserskih jedinica

Udjeli implementacije industrijskih robota u pojedinim regijama svijeta u 2006. god.


48

Vrijednosti svjetskih tržišta laserskim jedinicama po granama industrije u mlrd. €

Udio regija svijeta u proizvodnji laserskih jedinica


49

Količina robota na svjetskom tržištu

2004. god. 2005. god. 2006. god. Prosječna

godišnja promjena, % kom

Svjetsko tržište robotima 95 400 126 700 112 200 ‐11

Svjetsko tržište robotima (izuzev Japana i Kine)

52 825 47 900 64 050 34

Trenutna količina operativnih robota

847 825 923 000 951 000 3

Trenutna količina operativnih robota (izuzev Japana i Kine)

542 583 488 000 530 900 9


50

Implementacija višenamjenskih industrijskih robota u 2004. god. po državama i područjima primjene

Država Zavarivanje i lemljenje Rezanje Montaža Ostalo Ukupno

komJapan 9 170 1 193 5 031 21 692 37 086Sjeverna Amerika 6 052 415 727 6 250 13 444

Njemačka 3 809 399 941 8 252 13 401Korea 2 161 13 486 2 797 5 457Španjolska 1 353 42 35 1 396 2 826Francuska 1 187 37 151 1 634 3 009Italija 1 105 617 84 3 873 5 679Tajvan 705 38 41 2 896 3 680Kina 704 24 30 2 735 3 493Tajland 358 ‐ ‐ 399 757Švedska 327 20 21 465 833Velika Britanija 284 18 10 473 785Portugal 173 ‐ ‐ 38 211Australija/Novi Zeland 171 3 200 278 652

Austrija 137 14 15 379 545Belgija 78 3 3 255 339Brazil 78 2 2 126 208Iran 74 5 ‐ 27 106Malezija 72 ‐ ‐ 178 250Nizozemska 59 8 ‐ 130 197Češka 31 4 3 125 163Slovačka 30 ‐ ‐ 9 39Danska 24 14 13 245 296Finska 22 13 22 231 288Rusija 21 ‐ ‐ 3 24Argentina 11 4 ‐ 2 17Švicarska 9 1 ‐ 300 310Norveška 6 8 7 40 61Rumunjska 4 3 ‐ 11 18Mađarska 2 ‐ 1 74 77Poljska 2 ‐ 1 72 75Ostalo ‐ ‐ ‐ ‐ 1 042Ukupno 28 219 2 898 7 824 56 427 95 368Distribucija, % 29,6 3,0 8,2 59,2 100


51

Procjena količine godišnje nabave

industrijskih robota po regijama

Godišnja procjena nabave industrijskih robota po

primjeni u Europi


52


primjeni u Aziji


primjeni u Americi


53

Njemačka 2004. god. Mjerna jedinica Vrijednost

Implementacija industrijskih robota tijekom godine Kom 13 401

Domaća proizvodnja Kom 13 200 Operativne jedinice na kraju godine Kom 120 500

Roboti za zavarivanje: ‐ Implementacija ‐ Operativne jedinice

% 28 31

Roboti za montažu: ‐ Implementacija ‐ Operativne jedinice

% 7 8

Italija 2004. god. Mjerna jedinica Vrijednost


Domaća proizvodnja Kom 2 221Operativne jedinice na kraju godine Kom 53 200

Roboti za zavarivanje:‐ Implementacija % 20

Roboti za montažu:‐ Implementacija % 1,5

Podaci o količini industrijskih robota u

pojedinoj državi


54

Velika Britanija2004. god. Mjerna jedinica Vrijednost

Implementacija industrijskih robota tijekom godine Kom 785

Operativne jedinice na kraju godine Kom 14 200

Roboti za zavarivanje: ‐ Implementacija % 36

Roboti za montažu: ‐ Implementacija % 37

Rusija2004. god. Mjerna jedinica Vrijednost

Implementacija industrijskih robota tijekom godine Kom 24


Brazil2004. god. Mjerna jedinica Vrijednost

Implementacija industrijskih robota tijekom godine Kom 208*


Roboti za zavarivanje:‐ Implementacija % 38

* zbog velike količine korištenih robota u automobilskoj industriji, realna brojka varira između 400 i 600 komada

Podaci o količini industrijskih robota u pojedinoj državi


55

SAD2004. god. Mjerna jedinica Vrijednost



Roboti za zavarivanje: ‐ Implementacija ‐ Operativne jedinice

% 45 49

Roboti za montažu: ‐ Implementacija ‐ Operativne jedinice

%

5,4 6,3

Kina2004. god. Mjerna jedinica Vrijednost



Roboti za zavarivanje:‐ Implementacija % 20,2

Roboti za montažu:‐ Implementacija % 0,9

Podaci o količini industrijskih robota u pojedinoj

državi


56

Japan 2004. god. Mjerna jedinica Vrijednost


Domaća proizvodnja Kom 75 150Operativne jedinice na kraju godine Kom 365 500

Roboti za zavarivanje:‐ Implementacija ‐ Operativne jedinice

% 25 21

Roboti za montažu:‐ Implementacija ‐ Operativne jedinice

% 14 30

Podaci o količini industrijskih robota u pojedinoj

državi


57

REL zavarivanje sve se manje koristi (cca. 1/3 elektrolučnih postupaka)

MIG/MAG zavarivanje sve se više koristi jer polako zamijenjuje REL zavarivanje

Predviđa se najveći rast u korištenju

-TIG zavarivanje također bilježi velik porast

- Noviji i specifični postupci zavarivanja također bilježe rast u korištenju


58

U razdoblju do 2020 godine očekuje se znatan napredak na područjima:

Bolja integracija zavarivačkih postupaka u proizvodne procese Opširinije i detaljnije obrazovanje zavarivača Poboljšanje kvalitete i pouzdanosti zavarenih spojeva Razvoj novih osnovnih i dodatnih materijala

Documents

Uvod u Tehniku Zavarivanja