IIWIISANBDUZS-CertPersATB 1ATB 2...........ATB nINSTITUT GOAUpravni odbor Ovlaenog nacionalnog tela za obrazovanje osoblja u zavarivanju-DUZS-CertPers, na sednici od 15. maja 2006 godine, doneo je odluku da INSTITUT GOA d.o.o. stekne status ATB-Odobrene organizacije za obuku kadrova u zavarivanju za Srbiju I Crnu Goru, pod rednim brojem 2.

INTERNATIONAL WELDING ENGENEER/TECHNOLOGISTNakon obuke, rezultat je...............

Moduo 1 Postupci zavarivanja i oprema za zavarivanje 1.1 Uvod u tehnologiju zavarivanja1.2 Gasno zavarivanje i srodni postupci 1.3 Osnove elektrotehnike, pregled 1.4 Elektrini luk 1.5 Vrste i izvori elektrine struje zavarivanje1.6 Uvod u elektroluno zavarivanje u zatiti gasa1.7 Elektroluno zavarivanje netopljivom elektrodom u zatiti inertnog gasa - TIG postupak1.8 Elektroluno zavarivanje topljivom elektrodnom icom i punjenom icom u zatiti gasa - MIG/MAG1.9 Runo elektroluno zavarivanje obloenom elektrodom

1.10 Elektroluno zavarivanje pod prakom - EPP postupak1.11 Elektrootporno zavarivanje 1.12.1 Ostali postupci zavarivanja - Laser; Elektronski snop; Plazma 1.12.2 Ostali postupci zavarivanja - ostali osim postupaka iz 1.12.11.13 Rezanje i drugi postupci pripreme 1.14 Navarivanje i nanoenje prevlaka 1.15 Potpuno mehanizovani procesi i robotika1.16 Tvrdo i meko lemljenje1.17 Zavarivanje termoplastinih polimera1.18 Zavarivanje kompozitnih i keramikih materijala

Moduo 2 Materijali i njihovo ponaanje pri zavarivanju

2.1 Proizvodnja i oznaavanje elika 2.2 Ispitivanje materijala i zavarenog spoja2.3 Struktura i osobine istih metala 2.4 Legure i dijagrami stanja 2.5 Legure elezo-ugljenik2.6 Termika obrada osnovnog metala i zavarenih spojeva2.7 Struktura zavarenog spoja 2.8 Obini ugljenini i ugljenino-manganski elici2.9 Finozrni elici 2.10 elici proizvedeni termo-mehaniki kontrolisanim procesima (TMCP-elici)2.11 Prsline u zavarenim spojevima2.12 Primena konstrukcionih i elika visoke vrstoe2.13 Niskolegirani elici za rad na niskim temperaturama2.14 Niskolegirani elici otporni na puzanje

2.15 Uvod u koroziju2.16 Visokolegirani (nerajui) elici2.17 Uvod u habanje 2.18 Zatitni slojevi2.19 Visokolegirani elici otporni na puzanje i visoke temperature2.20 Liveno gvoe i elici 2.21 Bakar i njegove legure 2.22 Nikal i legure na bazi nikla 2.23 Aluminijum i legure aluminijuma2.24 Drugi metali i legure2.25 Spajanje raznorodnih materijala 2.26 Metalografska ispitivanja

Moduo 3 Zavarene konstrukcije i projektovanje 3.1 Teorijske osnove konstrukcije3.2 Osnove vrstoe materijala 3.3 Projektovanje zavarenog spoja 3.4 Osnove konstruisanja ava i konstrukcija 3.5 Ponaanje zavarenih konstrukcija pri razliitim vrstama optereenja 3.6 Projektovanje statiki optereenih zavarenih konstrukcija 3.7 Ponaanje zavarenih konstrukcija pri dinamikom optereenju 3.8 Projektovanje dinamiki optereenih zavarenih konstrukcija 3.9 Projektovanje zavarenih posuda pod pritiskom3.10 Projektovanje konstrukcija od legura aluminijuma3.11 elina betonska armatura-zavareni spojevi 3.12 Uvod u mehaniku loma

Moduo 4 Proizvodnja i inenjerska primena 4.1 Uvod u obezbeenje kvaliteta zavarenih konstrukcija 4.2 Kontrola kvaliteta tokom izrade 4.3 Zaostali naponi i krivljenje 4.4 Zavarivake radionice, pribor i alati 4.5 Opasnosti i zatita na radu pri zavarivanju 4.6 Merenje, kontrola i zapis tokom zavarivanja 4.7 Ispitivanja bez razaranja 4.8 Ekonomika 4.9 Reparaturno zavarivanje 4.10 Pogodnosti za upotrebu-ocena integriteta konstrukcija 4.11 Primeri iz prakse

1.1 UVOD U TEHNOLOGIJU ZAVARIVANJA

Zavarivanje je proces izrade nerazdvojivog spoja uspostavljanjem meuatomskih veza izmeu delova koji se zavaruju, pri kome se pojedinano ili kombinovano koristi toplotna i mehanika energija, a po potrebi i dodatni materijal. Postupci zavarivanja, koji se najee koriste u praksi, zasnovani su na lokalnom zagrevanju materijala iznad temperature topljenja, kada zavareni spoj nastaje ovravanjem (npr. elektroluno zavarivanje), ili na lokalnom zagrevanju materijala do temperature topljenja, kada zavareni spoj nastaje uz dodatno delovanje pritiska (npr. elektrootporno zavarivanje).

Zavarivanjem je mogue spajanje metala sa metalom, nemetala sa nemetalom i metala sa nemetalom, ali se u praktinom smislu podrazumeva spajanje metala sa metalom.

Zavarivanje je specijalni proces kojim se unosi greka u spoj.

Standardima su definisane prihvatljive i neprihvatljive greke.

Preporukama u definisani uslovi zavarivanja materijala u okolnostima povecanog rizika.

Obrazovanje je standardizovano.

Istorijski posmatrano, neki postupci zavarivanja su stari koliko i otkrie metala, kao npr. kovako zavarivanje gvoa. Meutim, razvoj savremenih postupaka zavarivanja poinje krajem XIX veka, a njihova znaajna primena sredinom XX veka.

Prvi uspeni pokuaji elektrolunog zavarivanja netopljivom grafitnom elektrodom su bili 1881. godine u Francuskoj (Demeriton - spajanje olovnih akumulatorskih ploa)

1882. godine u Rusiji (Benardos - zavarivanje elika strujom iz akumulatora). Primena Benardosovog postupka je ostala na nivou ograniene reparature i navarivanja zbog dva problema: prvi, zbog prisustva estica ugljenika od delimino istopljene grafitne elektrode, usled ega se dobijao tvrd i krt spoj, i drugi, zbog apsorpcije gasova (prvenstveno kiseonika i azota iz vazduha), to je nepovoljno uticalo na kvalitet spoja.

Sledei znaajan korak napravio je ruski inenjer Slavjanov, koji je 1889. godine uspeno primenio topljivu elektrodu u elektrinom luku jednosmerne struje, dobijene posebnim generatorom. Time je otklonjen prvi od navedenih problema, to je omoguilo kvalitetnije spajanje dva metalna predmeta. Drugi problem je reio vedski inenjer Kjelberg 1907. godine uvoenjem obloene elektrode, to je omoguilo da sredinom dvadesetih godina runo elektroluno zavarivanje postane osnovni postupak zavarivanja. S druge strane, u cilju zatite od okolne atmosfere i postizanja stabilnijeg luka, tridesetih godina u SAD i SSSR su razvijeni postupci elektrolunog zavarivanja topljivom elektrodnom icom pod prakom, ime je znaajno poveana i proizvodnost. Postupci elektrolunog zavarivanja u zatiti inertnih gasova su 1941. godine (netopljiva volframova elektroda) i 1948. godine (topljiva elektrodna ica) uvedeni u SAD, dok je aktivni gas (ugljen-dioksid) prvi put primenjen 1953. godine u SSSR.

Sueono elektrootporno zavarivanje je prvi put primenio Tomson u SAD 1886. godine, dok je takasto zavarivanje osvojeno 1905. godine, a avno 1922. godine.

Gasno zavarivanje je poznato jo od 1894. godine, a njegova ira primena poinje 1902. godine, kada je pronaen jeftin postupak dobijanja kiseonika iz vazduha, dok je acetilen dobijen jo 1892. godine u Kanadi. Neto kasnije, 1911. godine, u SAD je acetilenski plamen korien za rezanje elika.

Specijalni postupci zavarivanja su uvedeni u praksu uglavnom posle II Svetskog rata, u skladu sa tehnolokim razvojem i potrebama njihove primene. Tako se zavarivanje plazmom koristi od 1955. godine, trenjem od 1956. godine, elektronskim snopom od 1957. godine, difuzno zavarivanje od 1959. godine, zavarivanje laserom i eksplozijom od 1960. godine. Osim konvencionalnih (elektroluno, elektrootporno i gasno) i specijalnih postupaka zavarivanja, i ve pomenutih postupaka srodnih zavarivanju (rezanje, lemljenje i lepljenje), treba pomenuti i navarivanje, kao proces identian zavarivanju, koji se ne koristi za spajanje materijala, ve za nanoenje povrinskog sloja. Istu svrhu ima i metalizacija, s tim da je kod nje proces nanoenje povrinskog sloja neto drugaiji. Konano, lebljenje kao proces uklanjanja dela materijala sa povrine takoe spada u postupke srodne zavarivanju.

Nove tehnologije hibrid opremanovi materijalinovi dodatni materijaliautomatizacijarobotizacija

Bavljenje zavarivanjem zahteva permanentno uenje

Zavarivanje je multidisciplinarna nauna i primenjena disciplina

Zavarivanje je nauka , umetnost i vetina

Zavarivanje podrazumeva integrisanu panju!

MaterijalProcesKonstrukcijaRadni usloviIspitivanjeVek trajanja

111 Runo elektroluno zavarivanje obloenom elektrodomThe Manual Metal Arc process

131/135 MIG/MAG zavarivanjeThe Gas Metal Arc welding

141 TIG zavarivanjeThe Gas Tungsten Arc welding

311 Gasno-acetilensko zavarivanjeOxy-acetylen welding

751/135 Laser-hibridno zavarivanjeLaser-Hybrid welding

41 Ultrazvuno zavarivanjeUltrasonic welding

Zavarivanje plastikePlastic welding

OSNOVNI POJMOVI U ZAVARIVANjU

Pod zavarenim spojem se podrazumeva konstruktivna celina, sl. 1.1-1, koju ine osnovni metal (1) i metal ava, ili skraeno av, kod koga se razlikuju lice ava (2), nalije ava (3), koren ava (4) i ivica ava (8), sl. 1.6a. Kod postupaka zavarivanja topljenjem av nastaje ovravanjem istopljenog osnovnog i dodatnog metala, ili samo osnovnog metala. Deo osnovnog metala, koji se topi u procesu zavarivanja i ulazi u sastav metala ava, zove se uvar (5), ija je granica obeleena sa (6), sl. 1.1-1a, a dubina sa (9), sl. 1.6b. Zona uticaja toplote (ZUT), oznaena sa (7) na sl. 1.1-1a, je onaj deo osnovnog metala, koji je pod uticajem zagrevanja i hlaenja pretrpeo izvesne strukturne promene, ali ispod solidus linije. Na sl. 1.1-1 prikazane su i osnovne dimenzije ava: irina (11), debljina (12) i nadvienje (10), i to za sluaj sueonog, sl. 1.1-1b, i ugaonog spoja, sl. 1.1-1c, kao i za navareni sloj, sl. 1.1-1d, kod koga je bitna i njegova debljina (13).

Slika 1.1-1. Osnovni elementi zavarenog spoja po JUS C.T3.001a) b) c) d)

Pre zavarivanja potrebno je pripremiti ivice osnovnog metala, ime se dobija leb za zavarivanje, iji su osnovni pojmovi definisani standardom SRPS C.T3.001, sl. 1.1-2. Oblik i dimenzije leba su odreeni standardom SRPS ISO 9692, a najee korieni lebovi i izgled odgovarajueg ava su dati u tab. 1.1-1.Pripremljeni leb u procesu zavarivanja topljenjem moe da se ispuni u jednom ili u vie prolaza, ili u vie slojeva, sl. 1.1-3, to prvenstveno zavisi od debljine osnovnog materijala. Zavar predstavlja deo metala ava, nastao u jednom prolazu ili sloju, sl. 1.1-3.Prema obliku lica ava razlikuju se ravni, udubljeni i ispupeni avovi, sl. 1.1-4, a prema kontinuitetu avovi se dele na neprekidne, sl. 1.1-5a i isprekidane, sl. 1.1-5b, koji mogu da budu simetrini, sl. 1.1-5c, ili nesimetrini, sl. 1.1-5d.1 - stranica leba 2 - koren leba 3 - otri koren leba 4 - tupi koren leba 5 - razmak u korenu leba 6 - zatupljenje korena leba 7 - otvor leba 8 - irina otvora leba 9 - ugao otvora leba10 - ugao zakoenja leba Slika 1.1-2. Osnovni elementi leba

Tabela 1.1-1. Oblici najee korienih lebova i odgovarajuih avova duplo Uduplo UKXa) jednoprolazni b) vieprolazni c) vieslojni Slika 1.1-3. Vrste avova

JUizgled avaizgled lebaYHVVIizgled avaizgled lebanazivnaziv

a) ispupeni b) udubljeni c) ravni Slika 1.1-4. Oblici lica ava a) neprekidni b) isprekidani c) simetrino d) nesimetrino Slika 1.1-5. Podela avova po kontinuitetu

Zavisno od meusobnog poloaja delova koji se zavaruju, osnovne vrste zavarenih spojeva su sueoni, preklopni, ivini, T spoj, sl. 1.1-6, a u zavisnosti od poloaja, zavarivanje moe da se bude u horizontalnom, horizontalno vertikalnom, vertikalnom i nadglavnom poloaju, sl. 1.1-7a i sl. 1.1-7b . Poloaji zavarivanja, koji nisu horizontalni, zovu se prinudni. a) sueoni b) preklopni c) ivini d) T spoj Slika 1.1-6. Osnovne vrste zavarenih spojeva

PA poloeni Slika 1.1-7a . Poloaji zavarivanja za limove(ISO 6947)PG vertikalni (nadole) a) SUEONI SPOJEVIPE nadglavni PC horizontalno-vertikalni PF vertikalni (nagore) PA u koritu b) UGAONI SPOJEVIPG vertikalno (nadole) PF vertikalni (nagore) PB horizontalni PD nadglavni horizontalni

PC Cev: nepokretna Osa: vertikalna Poloaj: horizontalno-vertikalni a) SUEONI SPOJEVI PA Cev:koja se okree Osa: horizontalna Poloaj: poloen Slika 1.1-7b. Poloaji zavarivanja za cevi (ISO 6947)PF Cev: nepokretna Osa: horizontalna Poloaj: vertikalan (nagore) H-L045 Cev: nepokretna Osa: nagnuta Poloaj: svi poloaji (nagore) PG Cev: nepokretna Osa: horizontalna Poloaj: vertikalan (nadole) PB Cev: koja se okree Osa: horizontalna Poloaj: horizontalno-vertikalan b) UGAONI SPOJEVIPB Cev: nepokretna Osa: vertikalna Poloaj: poloen PF Cev:nepokretna Osa: horizontalna Poloaj:vertikalan (nagore) PG Cev: nepokretna Osa: horizontalna Poloaj: vertikalan (nadole) PD Cev: nepokretna Osa: vertikalna Poloaj: nadglavni horizontalni

Pod tehnologijom zavarivanja podrazumeva se skup operacija koje je potrebno izvesti da bi se napravio zavareni spoj (izbor osnovnog i dodatnog materijala, priprema osnovnog materijala, izbor postupka i parametara zavarivanja).

Pod tehnikom zavarivanja podrazumevaju se naini izvoenja pojedinih operacija (npr. tehnika zavarivanja unapred ili unazad).

OZNAAVANjE I PREDSTAVLjANjE ZAVARENIH SPOJEVA NA CRTEU

Crte zavarene konstrukcije mora da sadri podatke potrebne za njenu izradu, kao to je nain pripreme leba, geometrijske mere ava i tehnika zavarivanja. Da bi se ovi podaci prikazali to jednostavnije u SRPS C.T3.001 i SRPS ISO 2553 su definisani nain predstavljanja i oznake zavarenih spojeva, koje se sastoje od grafike i brojne oznake. Grafika oznaka definie pripremu leba i oblika ava, tab. 1.1-2, oblik spoljne povrine, tab. 1.1-3, vrste spojeva pri zavarivanju pritiskom, tab. 1.1-4, dopunske radove na korenom zavaru (lebljenje se oznaava udvojenim simbolom oblika spoljne povrine kod asimetrinih lebova ili sa dve vertikalne crtice u sredini simetrinih lebova) i kontinualnost ava pri zavarivanju topljenjem (neprekidni avovi se oznaavaju horizontalnom crticom preko osnovnog simbola). Tabela 1.1-2. Oznake najee korienih lebova i nazivi odgovarajuih avovaoznakanaziv avared. br.123456789101112rubniIVHVYUJXKduplo Uugaoninavar

Tabela 1.1-3. Oznake oblika spoljne povrine ava

red. br.modifikovanaoznakaobjanjenje123oznaka obrade lica ava,ako se obrada izvodiTabela 1.1-4. Oznake pri zavarivanju pritiskomugaoni av sa ispupenim licemugaoni av sa udubljenim licemoznakanaziv spojasueonizbijanjemsueonivarnienjemtakastibradaviastiavni

Grafika oznaka za uproeno prikazivanje zavarenih spojeva se ispisuje u blizini ava, na prelomljenoj pokaznoj liniji ili ispod nje, sl. 1.1-8. Tako npr. oznaka na sl. 1.11-8a definie V av bez obrade lica, oznaka na sl. 1.11-8b neprekidni dvostrani ugaoni av sa ravnim temenom, gde je a debljina ava (sl. 1.1-4), a oznaka na sl. 1.1-8c isprekidani dvostrani nesimetrini ugaoni av sa ravnim temenom, gde je l duina pojedinih avova, e razmak izmeu dva ava, n broj avova i a debljina ava. a) sueoni Vb) ugaoni ravni dvostrani

c) isprekidani nesimetrini ugaoni ravni

Slika 1.1-8. Primeri uproenog prikazivanja zavarenih spojeva: Brojana oznaka sadri najbitnije podatke u zavisnosti od vrste spoja, oblika i kontinualnosti ava, i po pravilu se sastoji od dva broja, odvojena crticom, prvi za kote preseka ava, a drugi za duinu ava. Primeri oznaavanja neprekidnih spojeva su dati u tab. 1.1-5 (sueoni), gde su prikazani jednostrani "I" spoj, dvostrani "X" spojevi (simetrini i nesimetrini), jednostrani udubljeni i dvostrani simetrini ravni spoj, a isprekidanih spojeva u tab. 1.1-6, gde su prikazani sueoni "I" i ugaoni "T" spoj. Kompletna oznaka zavarenog spoja jo sadri i brojanu oznaku postupka zavarivanja, u skladu sa podacima iz tab. 1.1-1.

10+7-1003-1015-100Tabela 1.1-5. Primeri oznaavanja neprekidanih spojeva

skicaopisoznakajednostrani I spoj, debljine 3 mm, duine ava 100 mmsimetrini X spoj, debljine 15 mm, duine ava 100 mmnesimetrini X spoj, debljine 17 mm (jedan zavar 10 mm, drugi 7mm), duine ava 100 mmudubljeni spoj, preseka 4 mm, duine ava 100 mmsimetrini ravni T spoj, duine krakova 6 mm, duine ava 100 mm

Tabela 1.1-6. Primeri oznaavanja isprekidanih spojeva

skicaopisoznakasueoni I spoj, debljine 5 mm, 3 zavara duine 10 mm, korak 100 mmugaoni ravni T spoj, preseka 4 mm, 4 zavara duine 10 mm, korak 50 mm

SKICE I KRATAK OPIS POSTUPAKA ZAVARIVANJAGasno zavarivanjeGasno zavarivanje je postupak spajanja metala topljenjem i ovravanjem osnovnog i (po potrebi) dodatnog metala pomou plamena dobijenog sagorevanjem gorivog gasa, sl. 1.1-9. Koliina toplote osloboena sagorevanjem, kao i najvia temperatura plamena zavise od vrste gorivog gasa. Podrazumeva se da gorivi gasovi sagorevaju u struji kiseonika, ako nije naglaeno drugaije (npr. sagorevanje u vazduhu). b) unazadb) unapred Slika 1.1-9. Gasno zavarivanje

Da bi se ostvarilo sagorevanje u struji kiseonika, gorivi gas i kiseonik se iz specijalnih posuda pod pritiskom - boca (ili na drugi nain) dovode u gorionik, odakle izlaze pomeani u odgovarajuoj srazmeri. Na taj nain je omogueno sagorevanje gorivog gasa na vrhu plamenika, koji zajedno sa gorionikom, bocama za skladitenje i crevima za dovod gasova, kao i pomonim i dodatnim ureajima (npr. redukcionim ventilima), ini opremu za gasno zavarivanje. Osnovna prednost gasnog zavarivanja je mogunost kontrole koju zavariva ima nad brzinom unoenja toplote, temperaturom u zoni zavarivanja i oksidacijom u atmosferi metala ava. Osim toga, oblik i veliina ava mogu bolje da se kontroliu, jer se dodatni metal uvodi nezavisno od izvora toplote. U prednosti postupka se ubrajaju i niska cena opreme, njena pokretljivost i relativno jednostavno rukovanje. S druge strane, koliina i koncentracija toplote je manja nego kod ostalih postupaka zavarivanja, pa je za gasno zavarivanje karakteristino due vreme zagrevanja i hlaenja, usled ega su strukturne promene u ZUT izraenije i nepovoljnije. Shodno tome, ovaj postupak je pogodan jedino za zavarivanje tankih limova i cevi, posebno manjeg prenika, kao i za njihovo reparaturno zavarivanje. Plamen gasa se takoe koristi za rezanje, lemljenje, navarivanje, predgrevanje, termiku obradu i jednostavnije operacije oblikovanja, kao to su savijanje i ispravljanje.

E postupak - runo elektroluno zavarivanje obloenom elektrodom Runo elektroluno zavarivanje obloenom elektrodom (E) je postupak spajanja metala topljenjem obloene elektrode i dela osnovnog metala u elektrinom luku koji se uspostavlja i odrava izmeu radnog komada (osnovnog metala) i elektrode, sl. 1.1-10. Topljenjem jezgra elektrode obezbeuje se dodatni materijal za popunu leba, a topljenjem, sagorevanjem i isparavanjem obloge obezbeuje se zatita metalne kupke od okolnih gasova i vazduha. Istopljeni sastojci obloge se meaju sa rastopljenim metalom, pre nego to isplivaju na povrinu jer imaju manju gustinu od metalne kupke, i ovrsnu u obliku troske. Troska titi metal ava od uticaja okoline i usporava njegovo hlaenje, a posle zavarivanja se uklanja ekiem.Slika 1.1-10. ematski prikaz E postupka zavarivanja

S obzirom na jednostavno rukovanje i relativno nisku cenu ureaja i dodatnog materijala s jedne, a dobar kvalitet spoja s druge strane, runo elektroluno zavarivanje obloenom elektrodom je donedavno primenjivano vie od svih ostalih postupaka zajedno. Njegovoj irokoj primeni doprinose jo i injenica da su ogranienja u vezi sa oblikom predmeta i vrstom materijala koji se zavaruje, kao i poloajima zavarivanja, manja od svih ostalih postupaka zavarivanja. S druge strane, zbog nedostataka E postupka u novije vreme se umesto njega sve ee koriste ostali elektroluni postupci. Osnovni nedostaci E postupka su mala produktivnost usled este zamene elektroda i uklanjanja troske (brzina topljenja dodatnog metala je 1-2 kg/h), komplikovana i dugotrajna obuka zavarivaa, uticaj zavarivaa na kvalitet ava, bljetava svetlost i tetni gasovi nastali sagorevanjem troske.

Elektroda za E postupak zavarivanja ima metalno jezgro, koje je obloeno sem na slobodnom kraju, sl. 1.1-11. Jezgro obloene elektroda kao deo strujnog kola prenosi struju (slobodni kraj je povezan draem elektrode za izvor struje), a istovremeno slui kao dodatni materijal. Osnovne uloge obloge elektrode su: - zatita zone zavarivanja od okolnog kiseonika, azota i vodonika;- stabilizacija i jonizacija elektrinog luka;- usporavanje hlaenja metala ava;- preiavanje i legiranje metala ava;- omoguavanje zavarivanja u prinudnim poloajima.d - prenik, l1 - slobodni kraj, L - duina, D - prenik oblogeSlika 1.1-11. Obloena elektroda

MAG/MIG postupak elektroluno zavarivanje topljivom elektrodnom icom u zastiti gasa Elektroluno zavarivanje topljivom elektrodnom icom u zatiti gasa je postupak spajanja metala topljenjem i ovravanjem dela osnovnog metala i dodatnog metala (elektrodna ica) pri emu se za zatitu rastopljenog metala koriste inertni i aktivni gasovi, ili njihove meavine. Elektroluno zavarivanje topljivom elektrodnom icom u zatiti gasa je ematski prikazano na sl. 1.1-12. U zavisnosti od vrste zatitnog gasa elektroluno zavarivanje topljivom elektrodom se skraeno obeleava kao MAG (metal active gas) ili MIG (metal inert gas), pri emu se kod MAG postupka kao zatita koristi CO2 ili meavina gasova koja se ponaa kao aktivni gas, a kod MIG postupka Ar, He ili meavina gasova koja se ponaa kao inertni gas.Slika 1.1-12. Elektroluno zavarivanje topljivom elektrodom u zatiti gasa

Korienjem razliitih zatitnih gasova i njihovih meavina omoguena je raznovrsna primena MAG/MIG postupaka, posebno kada je u pitanju zavarivanje legiranih elika, obojenih metala i legura. Mogunost delimine ili potpune automatizacije, uz relativno mala dodatna ulaganja u opremu, ine MAG/MIG postupak posebno privlanim u sluajevima kada EPP ne moe da zameni E postupak, ili kada to nije ekonomski opravdano. U odnosu na E postupak osnovne prednosti su uteda u vremenu zbog kontinualnog dovoenje ice i nepostojanje troske (ne gubi se vreme na zamenu elektrode i uklanjanje troske kod vieprolaznog zavarivanja), kao i mogunost korienja ica manjeg prenika, odnosno veih gustina struje i breg topljenja dodatnog metala. Nedostaci u odnosu na E postupak su vea cena ureaja i odravanja, smanjena stabilnost luka, vee rasprskavanje dodatnog metala i osetljivost zatitnog gasa na strujanje vazduha (na otvorenom prostoru ili pri promaji). S obzirom na sve vee mogunosti, koje poslednjih godina dolaze do izraaja, uvoenjem novih naina prenosa dodatnog metala i novih izvora struje na osnovu invertorskih ispravljaa, ovaj postupak sve vie zamenjuje E i EPP postupke.

Imajui u vidu nain prenosa dodatnog metala i odgovarajui oblik elektrinog luka, elektroluno zavarivanje topljivom elektrodnom icom u zatiti gasa se deli kao to je prikazano u tab. 1.1-7. Tabela 1.1-7. Vrste elektrinog luka pri zavarivanju u zatiti gasa

prenos dodatnog metalaoblik elektrinog lukasimbolnapomenau mlazunormalnisbez kratkog spojakrupnim kapimadugiluz pojavu kratkog spojakratkospojenikratkiku kratkom spojuimpulsni impulsnipbez kratkog spoja

Elektroluno zavarivanje punjenom elektrodnom icomElektroluno zavarivanje punjenom elektrodnom icom je postupak spajanja metala topljenjem i ovravanjem dela osnovnog metala i dodatnog metala, sa zatitom od gasa koji nastaje sagorevanjem i razlaganjem praka (punjenja) koji se nalazi unutar ice, i eventualnom dopunskom zatitom pomonim gasom, po pravilu CO2, sl. 1.1-13.Slika 1.1-13. ema elektrolunog zavarivanje punjenom elektrodnom icom

Obe vrste elektrolunog zavarivanja punjenim icama su sline drugim elektrolunim postupcima. Postupak sa pomonim zatitnim gasom je slian MAG/MIG postupku zavarivanja, dok je samozatitni postupak slian elektrolunom zavarivanju obloenom elektrodom. Kod obloenih elektroda praak se nalazi na spoljnoj strani elektrode, to ograniava njen oblik na ipkasti, dok je kod punjenih ica praak unutar ice, koja moe da se namota na kalem, pa je u takvom obliku pogodna za (polu)automatsko zavarivanje. Ipak treba imati u vidu da je dotur punjene ice komplikovaniji od dotura pune ice i da esto predstavlja ozbiljan problem u primeni ovog postupka. U odnosu na E postupak najvanije prednosti zavarivanja punjenim icama su znaajno poveanje produktivnosti i velika otpornost na apsorpciju vlage. U odnosu na MAG/MIG postupak, zavarivanje punjenim icama je po pravilu jeftinije, a kvalitet bolji jer je kod ovog postupka manje rasprskavanje dodatnog metala i smanjena je osetljivost na poroznost. Zahvaljujui navedenim prednostima, izraenim posebno kod samozatitne ice, primena elektrolunog zavarivanja punjenim icama je sve vea. Mane elektrolunog zavarivanje punjenim icama u odnosu na E postupak su skuplja oprema, komplikovaniji rad i ograniena manipulacija zbog problema sa doturom ice jer kotur ice treba da bude to blie mestu zavarivanja. U odnosu na MAG/ MIG postupak, osim problema sa doturom ice, mane su velika koliina gasova (u sluaju primene samozatitne ice) i potreba za ienjem troske posle svakog prolaza.

TIG postupak- elektroluno zavarivanje netopljivom elektrodnom icom u zatiti gasa Elektroluno zavarivanje netopljivom elektrodom u zatiti gasa je postupak spajanja metala topljenjem i ovravanjem dela osnovnog metala i dodatnog metala (ica za zavarivanje - ako se koristi), pri emu se kao zatita koristi inertan gas (aktivni gasovi ne dolaze u obzir jer bi izazvali oksidaciju vrha elektrode), sl. 1.1-14. Slika 1.1-14. ematski prikaz elektrolunog zavarivanja netopljivom elektrodom

Ovaj postupak se skraeno obeleava TIG ili WIG (T od tungsten - engleska re za volfram (W) - materijal elektrode, IG-inert gas - engleski termin za inertni gas) i prvobitno je uveden kao postupak zavarivanja Al i njegovih legura zahvaljujui efektu katodnog ienja. Ovaj efekt se sastoji u razbijanju i uklanjanju skrame tekotopljivog oksida Al2O3 iz metalne kupke ili sa njene povrine dejstvom elektrona koji se kreu od osnovnog metala prema elektrodi, ime se spreava njegovo taloenje u dnu metala ava i omoguava zavarivanje Al. U dananje vreme primena TIG postupka je znatno vea, najvie zbog vrhunskog kvaliteta spoja, koji se izmeu ostalog postie boljom kontrolom unete toplote i dodatnog metala zahvaljujui razdvajanju uloga dodatnog metala i elektrode. Zavarivanje TIG postupkom je mogue i bez dodatnog metala, to je posebno vano kod tankih limova. Iako je u osnovi runi postupak, TIG moe da se automatizuje, kako u smislu dovoenja ice, tako i u smislu voenja elektrode. U odnosu na E postupak osnovne prednosti TIG postupka su bolja zatita metalne kupke, nepostojanje troske (ne gubi se vreme na zamenu elektrode i skidanje troske kod vieprolaznog zavarivanja), mogunost korienja ica manjeg prenika, odnosno veih gustina struje. Prednosti TIG postupka posebno dolaze do izraaja kod tankih limova, materijala kao to su obojeni metali i nerajui elici, kao i korenih prolaza odgovornih spojeva. S druge strane, TIG postupak nije konkuretan ostalim elektrolunim postupcima kada je u pitanju ekonominost zavarivanja debelih i/ili dugakih limova od obinih konstrukcionih elika. Proizvodnost TIG postupka moe da se povea primenom varijante sa zagrejanom icom.

EPP postupak elektroluno zavarivanje pod prakomElektroluno zavarivanje pod prakom (EPP) je postupak spajanja topljenjem i ovravanjem osnovnog (9) i dodatnog metala (1) pomou elektrinog luka (2) koji se pod slojem praka (4) stvara i odrava izmeu osnovnog materijala i elektrodne ice, sl. 1.1-15. Metalna kupka (6) je potpuno zatiena od okoline slojem praka, koji se delimino topi i ovrava kao troska (7), a delimino ostaje u nepromenjenom stanju, sl. 1.1-15. Uloga praka kod EPP postupka je analogna ulozi obloge kod elektrode pri runom elektrolunom zavarivanju. Usled niske toplotne provodljivosti praka toplotni gubici su manji, a topljenje metala efikasnije. Slika 1.1-15. ema EPP postupka (varijanta sa jednom elektrodnom icom)

Za razliku od E postupka, gde jaina struje, napon elektrinog luka i brzina zavarivanja mogu da se menjaju u relativno uskim granicama, kod EPP postupka raspon promena je znatno vei, to omoguava efikasniju primenu ovog postupka, naroito ako je neophodna velika produktivnost, kao kod debljih limova i duih avova. Osim vee brzine zavarivanja, mogunosti topljenja vee koliine dodatnog i osnovnog metala, vee dubine uvarivanja, manje potronje dodatnog materijala (nije potrebna priprema ivica leba za debljine ispod 15 mm) i malog rasprskavanja materijala, poboljanje kvaliteta i ekonominosti EPP postupka se postie i: sigurnom zatitom zone topljenja od dejstva spoljnih faktora; smanjenjem opasnosti od neprovarenog korena; smanjenjem nivoa uzdunih, poprenih i ugaonih deformacija; veim koeficijentom iskorienja toplote.Nedostaci ovog postupka su: relativno velike investicije u zavarivake automate; zavarivanje se izvodi samo u horizontalnom poloaju, izuzev u posebnim kada se sluajevima kada se koriste dodatni ureaji (pozicioneri); za zavarivanje tanjih limova potreban je bakarni podmeta.Elektroluno zavarivanje pod prakom se prvenstveno koristi za zavarivanje niskougljeninih i niskolegiranih konstruktivnih elika, kao i srednje i visokolegiranih elika. Takoe, EPP postupak se esto koristi i za navarivanje, posebno velikih radnih povrina (tokovi vagona, osovine, valjci u elezarama).

Elektrootporno takasto zavarivanjeElektrootporno takasto zavarivanje je postupak spajanja metala kombinovanim dejstvom toplote, dobijene elektrinim otporom u zatvorenom strujnom kolu izmeu dva lima (3) pritisnuta elektrodama oblika ipke (2), i sile pritiska F, sl. 1.1-16a. Pri tome nastaje spoj (zavarena taka) kao na sl. 1.1-16b, gde je s debljina lima, ds prenik zavarene take (soiva), H visina take, de prenik elektrode, h ulegnue. Slika 1.1-16. ema a) takastog zavarivanja; b) takasto zavarenog spoja

Koliina toplote koja nastaje pri zavarivanju elektrinim otporom odreuje se prema Dul-Lencovom zakonu:pri emu je Iz struja zavarivanja (A), t vreme zavarivanja (s), Ru ukupni omski otpor izmeu elektroda (), koji moe da se definie kao zbir pojedinih otpora: Ru=R1-E+R1+Rk12+R2+R2-E gde su R1 i R2 sopstveni otpori materijala, a R1-E (materijal-gornja elektroda), R2-E (materijal-donja elektroda) i Rk12 (materijal-materijal), kontaktni otpori.

Elektrootporno avno zavarivanjeElektrootporno avno zavarivanje je postupak spajanja metala kombinovanim dejstvom toplote, dobijene elektrinim otporom izmeu dva lima pritisnuta elektrodama oblika diska, i sile pritiska, sl. 1.1-17. Pri tome nastaje spoj (av), koji moe da se shvati kao niz taaka, po pravilu delimino prekrivenih, koje obrazuju neprekidan av, sl. 1.1-17c. Bitna razlika avnog zavarivanja u odnosu na takasto zavarivanje je oblik elektrode (disk umesto ipke - sl. 1.1-17d) i njeno obrtanje oko sopstvene ose, sl. 1.1-17a. Osim toga, kod avnog zavarivanja je neophodno relativno kretanje elektroda i osnovnog materijala u pravcu obrazovanja ava, sl. 1.1-17a. avno zavarivanje moe da se izvodi dvostrano, sl. 1.1-17a, ili jednostano, sl. 1.1-17b, u sluaju da nisu pristupane obe strane.Slika 1.1-17. ema avnog zavarivanja a) dvostrano; b) jednostrano; c) presek ava d) elektroda

KLASIFIKACIJA POSTUPAKA ZAVARIVANjA

Danas se smatra da je 98 postupaka zavarivanja osvojeno i primenjeno u praksi, ukljuujui lemljenje, kao to je definisano u standardu ISO 4063 (EN 24063). Postupci zavarivanja mogu da se podele na postupke topljenjem i postupke pritiskom, pri emu u prvu grupu spadaju oni postupci kod kojih se proces spajanja odvija topljenjem i ovravanjem na mestu spoja, a u drugu grupu oni postupci kod kojih se proces spajanja odvija bez topljenja. Osim toga, postupci zavarivanja se esto dele prema izvoru energije: elektrina (luk, otpor, snop), hemijska (plamen, eksploziv, termiti), mehanika (pritisak, trenje, ultrazvuk) i ostale (npr. svetlost). U svakom sluaju postupci zavarivanja i spajanja su definisani u standardu SRPS C.T3.001, a njihova podela na 6 grupa (elektroluno, elektrootporno, gasno, zavarivanje u vrstom stanju, drugi postupci zavarivanja, lemljenje) i nain oznaavanja su definisani u standardu SRPS C.T3.012 iliISO 4063, tab. 1.1-10. Osnovne prednosti, mane i primena najvanijih postupaka zavarivanja su date u tab. 1.1-8 i 11.1-9.

Smernice za izbor postupaka zavarivanja

Tabela 1.1-8. Prednosti i nedostaci postupaka zavarivanja topljenjem

Postupak zavarivanjaPrednostiNedostaciPrimenaZavarivanje topljenjemRaznolikost postupaka i oblika spojeva. Mali trokovi za veinu postupaka. Dobre osobine spojeva elika i drugih legura. Metalurke promene u metalu ava i ZUT.Elektrootporno zavarivanjeIzvode ga obueni ili priueni radnici. Potrebna je mala priprema i neznatna naknadna obrada zavara.Ogranien izbor oblika spoja. Ograniena prenosivost opreme.Primena za proizvode od tankih limova.Gasno zavarivanjeMali trokovi za opremu.Mali stepen iskorienja. esta su vitoperenja spoja. Osobine spoja esto loe. U popravkama (reparaturama) i odravanju.Elektroluno zavarivanje obloenom elektrodom (E)Raznovrsni oblici spojeva. Zavarivanje u svim poloajima. Jeftina priprema i oprema. Dobre osobine zavarenih spojeva elika i drugih legura.Zahteva obuku zavarivaa. Elektroda se esto menja. Pri radu u vie prolaza potrebno uklanjanje troske.Veoma korien postupak u izradi nove opreme, reparaturama i odravanju.Elektroluno zavarivanje pod prakom (EPP)Automatski postupak. Velika brzina zavarivanja i produktivnost. Ogranien poloaj zavarivanja i primena na nelegirane i niskolegirane elike.Sueoni i ugaoni spojevi veih debljina i duina.

Zavarivanje netopljivom elektrodom, zatita inertnim gasom(TIG)Raznovrsni tipovi spoja. Zavarivanje u razliitim poloajima. Mogue izvoe-nje runo, mehanizovano i automatsko. Visok kvalitet zavarenog spoja. Visoka cena zatitnog gasa. Potrebni su dobro obueni zavarivai. Zavarivanje u vie prolaza pri veoj debljini.Velika primena za neeljezne metale. Zavarivanje korenog ava ako ne moe da se izvede potkoren.Zavarivanje elek. icom, zatita inertnim gasom (MIG)Visok kvalitet zavarenog spoja kod velikog broja legura. Velika zapremina istopljenog metala. Poluautomatsko i automatsko izvoenje.Visoka cena inertnog gasa. Potrebna dobra obuenost izvrioca.Najvea primena kod austenitnih elika i drugih legura.Zavarivanje el. icom, aktivni gas (MAG), prenos u kapljicama Velika dubina uvarivanja. Niska cena zatitnog gasa.Horizontalni i horizontalno-vertikalni poloaj. Nelegirani i niskolegirani elici debljine iznad 6 mm. Velika primena u proizvodnji posebno u sluaju manjih zahteva u pogledu kvaliteta. Zavarivanje el. icom, aktivni gas (MAG), prenos u kratkom spojuDobar kvalitet zavarenog spoja. Poluautomatsko i automatsko zavarivanje. Primenljiv za debljine 1-4 mm, sa velikim zazorom i smaknutim ivicama.Ogranien na nelegirane i niskolegirane elike. Postoji opasnost od pojave nespojenih mesta.Zavarivanje korena kod veih debljina lima.Impulsno MIG/MAG zavarivanjeZavarivanje u svim poloajima, velikog raspona debljina mnogih materijala.Umereni trokovi. Sloenija oprema.Pogodan za nerajue elike i druge legure.

Zavarivanje plazmomVelika brzina zavarivanja. Zavarivanje debljina od 0,1 do 8 mm.Skupa oprema. Oteano zavarivanje lakih metala. Samo horizontalan poloaj. Zavarivanje tankih materijala.Zavarivanje pod troskom (EPT)Automatski postupak velike brzine sa velikim udelom istopljenog materijala. Pogodan za velike debljine delova od nelegiranih i niskolegiranih elika.Samo u vertikalni poloaj, uz paljivo postavljanje opreme. Gruba struktura. Potrebna termika obrada.Zavarivanje u proizvodnim pogonima i gradilitima.Zavarivanje elektronskim snopomVelika dubina uvarivanja i produktivnost. Visok kvalitet zavarenih spojeva. Minimalna deformacija. Mogu da se zavare finalno obraeni sklopovi.Skupa oprema i zavarivanje. Dimenzije delova ograniene dimenzijama vakuum komora.Ograniena primena, za proizvodnju specijalnih delova.Zavarivanje laseromOmoguava primenu vrlo visoko koncentrisanih izvora toplote u bilo kojoj atmosferi.Visoki trokovi. Delovi sa povrinama koje reflektuju se ne mogu zavariti.Postupak je u fazi razvoja.

Tabela 1.1-9. Prednosti, nedostaci i primena postupaka zavarivanja u vrstom stanju

Postupak zavarivanjaPrednostiNedostaciPrimenaZavarivanje u vrstom stanjuav nema livenu strukturu. Mala promena osobina osnovnog materijalaOgranien izbor oblika spoja. Oprema glomazna, neprenosiva i skupa.Zavarivanje eksplozijomIzuzetno dobre osobine spoja. Pogodan za spajanje raznorodnih metala. Ne angauje veliki broj specijalizovanih zavarivaa pri zavarivanju.Ogranien izbor oblika spoja. Velika opasnost zbog korienja eksploziva.Plakiranje. Spajanje cevi za cevnu plou. Zavarivanje cevi na gradilitima.Zavarivanje trenjem Izuzetno dobre osobine spoja. Pogodan za spajanje raznorodnih metala. Mala potronja energije. Ogranien na sueone spojeve malih povrina. Neophodna naknadna mehanika obrada. Skupa oprema.Spajanje vijaka, spajanje okruglih ipki sa cevima. Zavarivanje cevi na gradilitima.Zavarivanje ultrazvukomVelika produktivnost. Mala potronja energije.Nedovoljna snaga izvora. Skupa oprema. Zavarivanje plastike i tankih metalnih delovaZavarivanje difuzijomOdsustvo metalurkih promena.Izuzetno skupa oprema. Dugotrajan proces.Spajanje delova od skupih legura

Tabela 1.1-10. Klasifikacija postupaka zavarivanja