Postupci zavarivanja

ZAVARIVANJE METALA

Postupci zavarivanja PRIT IS IS KO KO M

TALJE NJ NJE M

KOVAČKO DIFUZIONO

ISKRENJM

SUČEONO

SVORNJAKA

BRADAVIČASTO

KOLUTNO

TOČKASTO

ŽICOM

ŠAVNO

ALUMINOTERMITSKO

KISIK + PROPAN

LJEVAČKO

HLADNO

LASEROM

(TIG) NETALJIVOM ELEKTRODOM

PLAZMOM

POD ZAŠTITNIM PLINOM

ELEKTROLUČNO

EKSPLOZIJOM

UGLJENOM ELEKTRODOM TALJIVOM ELEKTRODOM

ULTRAZVUKOM TRENJEM

(REL) RUČNO

ALUMINOTERMITSKO

INDUKCIONO

KONTAKTNO

KISIK + VODIK

ELEKTRONSKIM MLAZOM

ELEKTROOTP.

FOLIJOM

KISIK + ACETILEN

(EPT) ELEKTRO ELEKTRO POD TR OSKOM OSKOM

PLINSKO

TUPO

PLINSKO

(MPL) MAGNET POKRETNIM LUKOM (VF) VISOKO FREKVENTNOM FREKVENTNOM STRUJOM

GRAVITACIONO KONTAKTNO

BEZ ZAŠTITNE ATMOSFERE PRAŠKOM PUNJENIM ŽICAMA GOLIM ELEKT ELEKT RODAMA UGLJENOM ELEKTRODOM

OBLOŽENIM OBLOŽENIM ELEKT RODAMA

POD LETVOM AT OMIZIRANI VODIK VODIK

PRAŽNJENJEM KONDENZATORA INERTNI P LINOVI LINOVI (MIG)

ELEKTROLUČNO SVORNJAKA INFRA CRVENIM ZRAČENJEM

POD ZAŠTITNIM PLINOM AKTIVNI PLINOVI (MAG) ELEKTRO PLINSKO

U HORIZONTALNOM POLOŽAJU U ZIDNOM POLOŽAJU

ŽICOM (EP) POD PRAŠKOM TRAKOM

Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

1

napr. vlaĉno v laĉno kidanje kidanje

Privlaĉne sile LO M

Zavarivanje pritiskom

Stanje ravnoteže rav noteže

MeĊuatomarni razmak

napr. kovaĉko zavarivanje

ĈEKIĆ

Odbojne sile

OSNOVNI METAL


OSNOVNI METAL

2

Zavarivanje taljenjem ENERGIJA ZA TALJENJE

Lice zavara zavara (površina (povr šina zavara) zavara) Rub zavara Zona taljenja ili metal zavara (ZT, M

Osnovni materijal (OM)

Nadvišenje u korijenu zavara

Zona utjecaja topline (ZUT) (ZUT)

Naliĉje aliĉje zavara (površina (po vršina korijenskog dijela zavara zavara - korij kor ijenska enska strana) stra na) Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

3

Elektrolučno Vrsta metala

Ručno elektrolučno zavarivanje (REL)

zavarivanje taljivom elektrodom u

zaštiti plina (MIG/MAG)

Zavarivanje

praškom punjenim

žicama (FCAW)

Elektrolučno zavarivanje

pod praškom (EP)

*

Aluminij

Zavarivanje netaljivom elektrodom pod

Zavarivanje netaljivom elektrodom pod

zaštitom plina

zaštitom plina

(AC-TIG)

(DC-TIG)

*

Legure magnezija

* *

Titan Bakar, mesing

*

*

Čelik

*

*

*

*

*

NehrĎajući čelik

*

*

*

*

*

*

*

*

Lijevano

željezo

*

*

Svi metali

* preporučeni postupak

Odabir postupka zavarivanja s obzirom na vrstu osnovnog materijala Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

4

Postupak zavarivanja

Debljina materijala, mm

Ultrazvučno

Do 1

Mikroplazma

0,25 – 2

Laser, 2kW

Do 3

Elektrootporno točkasto i šavno

0,25 –5

Plazmom

0,5 – 8

Plinsko (C2H2 + O2)

0,5 – 4 (4 – 8)

Laserom (do 20 kW)

0,15 - 15

MIG (kratki luk)

0,5 – 4 (4 – 15)

MIG (normalni luk)

2 – 8 (8 – 50)

Elektronskim mlazom (do 5 kW)

Do 30


1 do 75


5 do 300

TIG

Do 4 (4 – 10)

MAG

Do 3 (3 – 50)

REL

2 – 5 (5 – 150)

EPT

25 - 450

EP

2 – 25 (25 – 300)

Aluminotermijsko

> 10

Napomena: vrijednosti u zagradi odnose se na debljinu materijala koja se

zavaruje u više prolaza.

Orjentacijska primjena postupaka zavarivanja s obzirom na debljinu materijala koji se zavaruje 5 Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

Zavarivanje ugljenom elektrodom PLAME PLAMEN U EL.. LUKU

ELEKTRODA

TOK STRUJE U EL.. LUKU

~ = DODATNI MATERIJA MATERIJAL L

OSNOVNI METAL

Slika: Slika: ZAVARIV RIVANJE UGLJENOM UGLJENOM ELEKTRODOM LEKTRODOM

(Rusija) prvi koristi električni luk izmeĎu izmeĎu 1882. N.N. Bernardos (Rusija) ugljene elektrode i metala kao izvor energije za zavarivanje uz dodavanje žice u metalnu kupku. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

6

Zavarivanje golom elektrodom metalna( gola )

šipk ši pka a - elek el ektroda troda

struja

zavarivanje golom elektrodom


7

Arc Atom zavarivanje Volframova elektr. Dod. Do d. zica zica

H2

H2

Transformator

H2 Visoko kvalitetni postupak zavarivanja zavarivanja koji se i danas koristi za

materijale koji se teško zavaruju drugim postupcima zavarivanja. Vodik je u molekularnom stanju koji nije opasan za zavareni spoj. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

8

Plinsko zavarivanje 3 2

2

2- 4

1

4 1

4

3

5 6

7 6 5 8

1 – Metal zavara 1 – Acetilen 2 – Dodatni materijal 2 – Kisik 3 – Gorionik 3 – Regulator za protok kisika 4 – Plinski plamen 4 – Vodeni osigurač (acetilen) 5 – Zaštita procesa zavarivanja 5,6 – Kabeli plinovima kojiplamen su produkt 7 – Gorionik Primjena: Plinski se izgaranja primjenjuje za zavarivanje, navarivanje, – 6 Osnovni materijal 8 – Radno mjesto

lemljenje, nabrizgavanje, ravnanje, rezanje, površinsko čišćenje i duge vrste površinske obrade materijala. Za zavarivanje se koristi acetilen (kao gorivi plin) i kisik (kao plin koji podržava gorenje). 9 Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

Plinski plamen: Plamen acetilena i kisika daje maksimalnu temperaturu od 3100°C, dok plamen butana i propana sa kisikom daje maksimalnu temperaturu 2830, odnosno 2850 °C. Važnu ulogu kod zavarivanja ima pravilno reguliranje plinskog plamena. Neutralni plamen (C2H2 : O2 = 1:1), kod zavarivanja svih vrsta čelika, bakra, aluminija, nikla i njihovih legura.

Oksidirajući plamen (višak O2), kod zavarivanja mjedi.

Reducirajući plamen (višak C2H2), kod tvrdog navarivanja i zavarivanja sivog lijeva (gdje se traži prirast ugljika u zavaru)


10

Kisik:

Za zavarivanje i rezanje kisik se isporučuje u plavim bocama pod tlakom od 150 bara. Kisik se dobiva frakcionom f rakcionom destilacijom zraka (rijeĎe elektrolizom vode v ode – skuplji postupak).

Orjentacijska količina kisika – volumen (Vkisika , m3) u boci računa se pomoću sljedeće formule: Vkisika = volumen boce  tlak u boci (Pa)  koeficijent stlačenja kisika pri temp. 15°C Koeficijent stlačenja kisika pri temperaturi 15°C je 1,078  10-5. Volumen boce je 0,04 m3. Tako na primjer u punoj boci ima kisika: Vkisika =0,04  15  10-6  1,078  10-5 = 6,468 m3.

Kada se prazni boca kisika, mora se ostaviti odreĎena količina kisika u boci da se izbjegne prodor zraka i vlage u bocu (minimalno očitanje na regulacijskom ventilu – manometru 0,5 bara). Kod rukovanja sa bocama za kisik treba paziti da su uvijek čiste (ne smije biti nečistoća i masti oko rgulacijskog ventila), a otvaranje i zatvaranje boce mora biti pažljivo – najviše do pola okreta ventila za otvaranje i zatvaranje boce). Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

11

Suhi osigurač:

Acetilen:

Acetilen se isporučuje u bijelim bocama pod tlakom od 15 bara. Vrlo je nestabilan i eksplozivan u smjesi sa zrakom ili kisikom. Sa kisikom. Sa

povećavanjem tlaka eksplozivnost acetilena raste, tako da je dovoljno 3% acetilena u

smjesi sa zrakom da doĎe do eksplozije. Isto tako pri zavarivanju ili rezanju bakra (Cu) ili srebra (Ag) dolazi do reakcije acetilena i spomenutih elemenata, te nastaju spojevi koji

su eksplozivni pri udarcima ili povišenim temperaturama. Iz navedenih razloga potrebno

je pridržavati se pravila koja vrijede za rukovanje sa bocama acetilena i kisika u

proizvodnji, transportu i skladištenju.


12

Acetilen je plin iz grupe nezasićenih ugljikovodika, bezbojan je i neotrovan plin plin karakterističnog mirisa. U bocu za acetilen koja je volumena 40 litara, pri tlaku od 15 bara i temparaturi 20°C stane 6 m3 acetilena. Na izlazu iz boce postavlja se regulator tlaka (manometar) koji

snižava tlak acetilena na vrijednosti ispod 1,5 bara (ako je na izlazu iz boce tlak acetilena prelazi 1,5 bar bar može doći do stvaranja mjehurića mjehurića plina i spajanja sa zrakom, što može prouzročiti eksploziju plina). Približna količina plina u boci – volumen (Vacetilena, m3) može se odrediti pomoću sljedeće formule: Vacetilena = 0,35 volumen boce  rastvorljivost acetilena u acetonu pri 15°C  tlaku u boci (Pa)  10-5 Koeficijent rastvorljivost acetilena u acetonu pri 15°C je 23. Volumen Volumen boce je 0,04 m 3.

Tako je na primjer sadržaj acetilena u punoj boci: Vacetilena = 0,35  0,004  23 15  10 5 10-5 = 4,8 m3

Pri pražnjenu boce brzina istjecanja acetilena, odnosno protok acetilena mora biti manjo od 1 m 3/h da ne bi došlo do isparavanja acetona iz boce i smrzavanja redukcionog ventila (manometra). Isto tako, boca se ne smije potpuno isprazniti, već se mora ostaviti odreĎena količina acetilena koja odgovara tlaku na manometu 1 – 1,5 bara, ovisno o vanjskoj temperaturi. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

13

A – Tehnika zavarivanja u lijevo (tanki materijali,

metali s nižim talištem) B – Tehnika zavarivanja u desno (deblji materijali;

već od 3 mm, za zavarivanje cijevi u

tlačnim sustavima)

Kod lemljenja se umjesto acetilena često koristi propan-butan, ili propan-butan + kisik (tvrdo lemljenje). Ova kombinacija plinova koristi se i kod rezanja.

Zbog velikog postotka vlage, propan-butan se ne koristi kod zavarivanja.


14

Prednosti zavarivanja plinskim plamenom:

• moguće zavarivanje gotovo svih metala • prilagodljivost svim uvjetima i položajima zavarivanja • jeftina i jednostavna oprema za zavarivanje • ista oprema uz manje prilagodbe može se koristiti za lemljenje, rezanje i žlijebljenje nelegiranih i niskolegiranih čelika Nedostaci zavarivanja plinskim plamenom:

• najsporiji postupak zavarivanja • dovoĎenje velike količine topline u okolini mjesta zavarivanja (pojava zaostalih napetosti i grubozrnate strukture ZUT-a)

• postoji opasnost od požara i eksplozije kod rukovanja plinovima


15

Plinsko zavarivanje pritiskom učvršćen

bez raspora

pokretan

prstenasti plamenik

pritisak

zavar


16

Aluminotermijsko Aluminotermi jsko zavarivanje zavarivanje taljenjem Postupak se temelji na korištenju topline egzotermne reakcije redukcije Fe -oksida aluminijem. Aluminij oduzima kisik Fe oksidima, pri čemu nastaje željezo koje služi kao dodatni materijal:

3 FeO  2 Al  Al 2O3  3 Fe  Q1 Fe2O3  2 Al  Al 2O3  2 Fe  Q2 3 Fe3O4



8 Al  4 Al 2O3  9 Fe  Q3

OsloboĎena količina topline: Q1= 783 kJ/mol, Q2=758 kJ/mol, Q3=3012 kJ/mol.

Zavarivanje se provodi termitnom masom (praškasti aluminijev oksid (1/4) + Fe oksid (3/4) eventualno + legirajući elementi). Paljenje smjese vrši se barijevim super-oksidom ili magnezijevim praškom jer termitna masa reagira tek na temp. iznad 1300° C. Prije zavarivanja vrši se predgrijavanje plinskim plamenom na temp. 800°C. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

17

termit

troska

lonac

talina

kalup

traĉnica

zavareni spoj

predgrijavanje

Zavarivanje se provodi termitnom masom (praškasti aluminijev oksid (1/4) + Fe oksid (3/4) eventualno + legirajući elementi). Paljenje smjese vrši se barijevim super-oksidom ili magnezijevim praškom jer termitna masa reagira tek na temp. iznad 1300°C. Prije zavarivanja vrši vrši se predgrijavanje plinskim plamenom na temp. 800°C. Postupak je sličan lijevanju čelika. Pregrijana talina čelika (oko 2500°C) teče u kalup. Lonac na dnu ima čep koji se oslobaĎa tek nakon stvaranja i zagrijavanja cijele količine taline. Zbog vrlo visoke temperature taline dolazi do taljenja rubova osnovnog materijala, a talina popunjava zazore i formira se zavareni spoj.

Kalup se nakon hlaĎenja razbija, a uljevci odušci kalupa se odstranjuju Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

18


19

Varijante postupka: 1. Termitsko zavarivanje taljenjem. 2. Termitsko zavarivanje pritiskom. Egtotermička reakcija se koristi samo za

zagrijavanje do temperature kovanja sučeljenih dijelova, da bi kasnije zagrijani dijelovi silom pritiska spojili - zavarili. 3. Lemljenje. Pasta za čišćenje i dodatni materijal se postave na mjesto spoja, a

termitskom masom samo se vrši potrebno zagrijavanje na temperaturu lemljenja.

Aluminotermijsko Aluminoterm ijsko zavarivanje zavarivanje pritiskom uže

patrona

stezaljka

opruga


20

Elektrootporno zavarivanje zavarivanje pod troskom EPT postupak Elektrootporni postupak zavarivanja taljenjem.

Toplinska energija dobiva se prolaskom električne struje kroz taljevinu od rastaljene troske (nastaje taljenjem praška za zavarivanje), a ima odreĎeni električni otpor. Joulov zakon: Q = I 2 · R · t

Električni otpor rastaljene troske ujedno i štiti rastaljeni metal, a proces se odvija izmeĎu rubova komada koji se zavaruje i papuča za hlaĎenje i držanje taline. EPT je automatski postupak zavarivanja, a primjenjuje se za zavarivanje komada velikih debljina.


21

1

9

1

2 9

4

3 4

8

8

5

5

6 9

6 9

7

7

Zavarivanje pod zaštitom troske bez i sa taljivom sapnicom: 1 – elektrodna žica 2 – taljiva sapnica 3 – obloga sapnice 4 – bakrene ploče hlaĎene vodom (kalupi) 5 – rastaljena troska 6 – rastaljeni metal 7 – zavar 8 – rashladna voda 9 – osnovni materijal Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

22


23

Prednosti zavarivanja pod troskom:

• visokoučinski postupak zavarivanja (čak do 35 kg/h), • u jednom prolazu mogu se zavarivati limovi debljine od 8 do 1000 mm, • male deformacije zavarenih spojeva, spojeva ,

• moguće paralelno zavarivanje sa više žica, • nije potrebna obrada rubova kod pripreme za zavarivanje, zavarivanje, • automatski postupak zavarivanja (bez zavarivanja (bez ljudskog utjecaja), • manja potrošnja električne energije po jedinici deponiranog metala nego kod ostalih postupaka zavarivanja. Nedostaci zavarivanja pod troskom:

• nevidljiv proces deponiranja metala, • struktura zavara i ZUT-a ZUT-a je krupnozrnata (veličina zrna slična primarnoj ljevačkoj strukturi), • može se zavarivati samo u okomitom položaju , • slaba mehanička svojstva, posebno žilavost Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

24

Ručno elektrolučno zavarivanje (REL) Princip: Električni luk se uspostavlja kratkim spojem – kresanjem izmeĎu

elektrode i radnog komada, tj. priključaka na polove električne struje (istosmjerne – Direct Current ili izmjenične – Alternating Current). Nakon Current). Nakon toga sljedi ravnomjerno dodavanje elektrode u električni luk od strane zavarivača, te taljenje elektrode i formiranje zavarenog spoja. obloga

žica

troska

radni komad

zavar

zaštitni plin iz obloge

prelaz materijala u

električnom luku

troska


25

Primjena: REL postupak ima široke mogućnosti primjene: kod

proizvodnih zavarivanja, navarivanja i reparaturnog zavarivanja većine metalnih materijala. Ipak zbog ekonomičnosti (male brzine zavarivanja i orjentacijski 1,5 do 2 kg/depozita na sat) se primjenjuje za izvoĎenje kraćih zavara, obično debljine ne iznad 15 mm (20 mm) kod sučeonih zavarenih spojeva, te kraćih kutnih spojeva manje debljine zavara (gdje se obično ne traži pojačana penetracija u korijenu zavara). Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

26

Uloga zaštite električnog luka i rastaljenom materijala pri zavarivanju Pri zavarivanju elektrolučnim postupcima zavarivanja uloga zaštite je dvostruka, odnosno trostruka (ovisno o tome radi li se o zaštiti od obložene elektrode, praškom punjenoj žici, zaštitnom prašku kod EP zavarivanja ili zaštitnom plinu / plinskoj mješavini). Tako npr., funkcije obložene elektrode su:

1. Fizikalna

2. Električna 3. Metalurgijska


27

1. Fi Fizi zika kaln lna a funkc funkcij ija: a: a) Stvaranje zaštitne atmosfere, koja svojim prisustvom

onemogućava nepovoljan utjecaj O, N i H na rastaljeni metal. b) Prisustvo sloja rastaljene viskozne troske oko kapljice i na površini kupke zaštićuje rastaljeni metal. Svojim prisustvom,

troska tlači metal i skrutnuti metal dobiva glatku površinu ispod troske.


28

2. Električna funkcija

Već je Kjelberg 1908. g. otkrio da obloga elektrode daje električki stabilniji luk. Električno luk lakše se pali i lakše održava. Potrebno je u oblogu elektrode dodati stabilizatore električnog luka: Cs, K, Ca ili druge elemente koji imaju nisku energiju ionizacije.


29

3. Metalurgijska funkcija a) Rafiniranje rastaljenog metala odstranjivanjem S i P, P, tvorbom

sulfida i fosfida, koji isplivaju na površinu metalne kupke i odstranjuju se s troskom. b) Vezanje vodika npr. vodika npr. u HF, koji izlazi iz rastaljenog metala, a time se smanjuje opasnost hladnih pukotina. c) Dolegiranje elemenata, koji izgaraju u električnom luku (Cr, Ni, Mn, Si). Obično se u oblogu dodaju fero - krom, fero - nikl, fero mangan i fero - silicij. d) Dodavanje elemenata za stvaranje finog zrna: zrna : Ti, Al, jer ovi

elementi tvore tvore puno klica kristalizacije u fazi skrućivanja. e) Dodavanje elemenata za dezoksidaciju rastaljenog metala: metala : Al, Si, Mn. f) Dodavanje Fe praha za povećanje proizvodnosti (randmana) -

količine rastaljenog depozita. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

30

Vrste obloge elektrode prema sastavu obloge

......................kisela .kisela obloga, obloga, • A (Acide) ..................... • B (Basic (Basic)) ...... ......... ...... ...... ...... ...... ....ba .bazič zična na oblo obloga ga ................celulozna • C (Cellulosic) ................celulozna • R (Rutile) ......................rutilna (rutil =TiO 2) • O (O (Oks ksid idne ne)) …… ………… …….. .. Fe FeO, O, Si SiO O2


31

KISELE ELEKTRODE nije preporučljivo koristiti za zavarivanje čelika sa višim sadržajem sumpora radi opasnosti od toplih pukotina. Ove se

elektrode mogu koristiti u svim položajima zavarivanja uz primjenu istosmjernih ili izmjeničnih izvora struje za zavarivanje. Ove elektrode u normalnim uvjetima zavarivanja (bez vlažnosti okoline, uz dobro skladištenje i rukovanje elektrodama) nije potrebno sušiti.

BAZIČNE ELEKTRODE daju zavareni spoj dobrih mehaničkih svojstava (posebno izduženje i žilavost), a zbog manje prisutnosti štetnih plinova i nemetalnih uključaka (sastav troske veže O2, H2, S i P), manja je sklonost pukotinama i poroznosti. poroznosti . Nedostaci primjene ovih elektroda su :

teže čišćenje troske, poroznost u korijenu zavara ako je dulji električni luk (zavarivanje pod 90° !), nešto grublji izgled lica zavara, slabija stabilnost električnog luka kod zavarivanja, (zbog visokog sadržaja CaF2), velika ovisnost svojstava zavara o zavarivaču. Ove se elektrode koriste kod zavarivanja zahtjevnih zavarenih konstrukcija.


32

RUTILNE ELEKTRODE se mnogo koriste zbog dobrih mehaničkih

svojstava zavara, stabilnosti električnog luka, mogućnosti korištenja DC i AC struje zavarivanja, lijepog izgleda zavara, lakog čišćenja troske. Nedostatak primjene ovih elektroda očituje se kod zavarivanja čelika sa višim sadržajem sumpora, mogućnosti nastajanja toplih pukotina, slabije žilavosti zone taljenja u odnosu na bazične elektrode. CELULOZNE ELEKTRODE se koriste za zavarivanje u svim položajima DC i AC strujom. Brzina taljenja im je velika, a nastala se troska lako odvaja. Radi velikog provara provara koriste se za zavarivanje zavarivanje korijena u cijevi. OKSIDNE ELEKTRODE se ELEKTRODE se rabe za zavarivanje manje zahtjevnih spojeva

kada je izgled zavara važniji od njegovih mehaničkih svojstava.


33

Tip

Obloga

Razvija

zaštitne

Difuzijski H ml/100g Fe

Karakteristike

plinove A

B

C

R

Oksidi i karbonati Fe i Mn sa silikatima.

40% H2 40%(CO+CO 2) 20% H2O

10 - 20

60% CaCo 3, 30% CaF2, Kvarc, rutil, ferolegure u ostatku.

80% CO 20%CO2

0.5 - 7.5

40% Celuloza, 25% TiO2, 20%MgSiO3,15 % Fe Mn vezani s K i Na silikatima.

40% H2 40%(CO+ CO2) 20% H2O

15 - 30

50% Ti; 20% tinjac, 10% FeMn, 6% SiO 2; 4% celuloza.

40% H2 40%(CO+CO 2) 20% H2O

Glatka površina. Lako odstranjivanje troske. Niska

udarna žilavost. Čista ZT. Niski sadržaj vodika. Dobra udarna

žilavost. Teško se odstranjuje troska. Hrapava i izbočena površina. Elektrode za zavarivanje cijevi "odozgo - dole". Velika penetracija.. Koriste se i za penetracija

rezanje. Visok sadržaj vodika 30-100 ppm. 10 - 30

Stabilan električni luk. Koriste se za razne namjene.


34

Zahtjevi za elektrode: 1. Zavarivački dobro paljenje i

2. Ekonomski

3. Metalurgijski

dobra mehanička

održavanje luka,

dobra proizvodnost

stabilan luk;

(količina depozita);

zavarivanje u prisilnim

malo prskanje kapljica;

mala osjetljivost na

lako odstranjivanje troska;

otpornost pojavi

položajima;

mala količina dimova, otrovnih plinova i para; obloga koja ne otpada;

svojstva;

rĎu (cunder), masnoće i druge nečistoće površine; hladnih i vrućih pukotina, te poroznosti;

glatka površina

mala osjetljivost

zavara;

prema vlažnosti obloge;


35

Parametri: Glavni parametri kod REL zavarivanja su:

• napon zavarivanja (U (U ), koji ), koji se tijekom zavarivanja orijentacijski kreće od 18 do 26 V; • jakost struje zavarivanja (I (I ), ), koja se pri zavarivanju kreće ovisno o promjeru elektrode (orijentacijske (orijentacijske vrijednosti 40   elektrode, elektrode, A) A)

• brzina zavarivanja (v (v ), ), koja se kreće ovisno o primijenjenoj tehnici zavarivanja (povlačenje ili njihanje elektrode), promjeru elektrode i parametrima zavarivanja orijentacijski od 1,5 do 2,5 mm/s.

Napon praznog hoda je najčešće 60 V. Stupanj iskorištenja energije za taljenje 0,75 – 0,85. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

36

Prednosti:

• raz razvij vijen en širo širokk spekt spektar ar doda dodatni tnih h mater materija ijala la za za zavar zavariva ivanje nje, • manja cijena opreme za zavarivanje (ureĎaja za zavarivanje) u odnosu na MAG i EP postupak zavarivanja,

• pogodan za manja proizvodna i reparaturna zavarivanja, • mog mogućn ućnost ost zav zavari arivan vanja ja u svim svim pol položa ožajim jima a zava zavariv rivanj anja, a, • po pogo goda dan n za rad rad na na tere terenu nu,, naro naroči čito to tam tamo o gdje gdje nem nema a električne energije (agregati), • vrlo jednostavno rukovanje opremom, opremom , • do dobr bra a meh mehan anič ička ka sv svoj ojst stva va za zava vara ra.


37

Nedostaci:

• mala brzina zavarivanja i niska produktivnost u produktivnost u odnosu na MAG i EP,

• kvalit kvaliteta eta zav zavara ara zna značaj čajno no ovi ovisi si o vješ vještin tinii zava zavariv rivača ača - čovjeka, • vr vrijijem eme e za izo izobr braz azbu bu dob dobro rog g zava zavari riva vača ča je je dugo dugo,, • ne neiz izbj bjež ežan an je ot otpa pad d el elek ektr trod ode e – »čik« (8-10%), te gubitak mat. zbog prskanja u okolinu,

• teže teže čišće čišćenje nje tro troske ske nak nakon on zava zavariv rivanj anja a i gubi gubitak tak vre vremen mena a zbog čišćenja troske, • dolazi do jakog bljeskanja pri zavarivanju, razvijaju se štetni plinovi (potrebna plinovi (potrebna dobra ventilacija prostora),

• dugotr dugotrajn ajnii rad rad može može ost ostavi avititi štet štetne ne posl posljed jedice ice na zdra zdravlj vlju u zavarivača (reuma, oštećenja dišnog sustava...) Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

38

L

L

L

elektrolu čnog zavarivanja Površine koje treba čistiti na duljini L prije elektrolu

Mehanizirani postupci zavarivanja obloženom elektrodom Gravitacijsko zavarivanje Kontaktno zavarivanje Zavarivanje pod bakrenom letvom Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

39

REL postupak zavarivanja cjevovoda (silazna tehnika zavarivanja)


40

Gravitacijsko Gravitacijs ko zavarivanje

OKVIR

ELEKTRODA

IZVOR STRUJE

ELEKTRODA 

OKVIR 

ELEKTRODA

   

LINIJA ZAVARA

 

 

mijenja se u ovisnosti o duljini zavara

10 do 6 0 odreĊen kutom držaĉa el ektrode ektrode









50 do 90 35 do 40

- Električni luk se pomiče radi djelovanja gravitacijske sile. - Postupak se koristi kod zavarivanja kutnih spojeva. - Istodobno može raditi više ureĎaja. - Za zavarivanje se koriste obložene elektrode promjera 5 – 8 mm, duljine 700 – 900 mm. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

41

Kontaktno zavarivanj zavarivanje e ELEKTRODA

- UreĎaj se sastoji od magnetnih držača i polužnog opružnog mehanizma

koji održava potreban nagib elektrode. - Za zavarivanje se koriste elektrode slične kao i za gravitacijsko zavarivanje, ali prilagoĎene manjem nagibu elektrode.


42

Zavarivanje pod bakrenom letvom letvom - EHV (Elin - Hafergut Schweißverfahren) 1

1

1

2

3 2

3 Kutni spoj

3

2 Kutni "T" spoj

1. bakrena letva 2. obložena elektroda 3. zavarivani komadi

3

2 3 Sučeljeni spoj

- Primjenjuje se za preklopne, sučeljene i kutne spojeve duljine do 2 m. - Elektrode se polažu uzduž spoja i pokrivaju bakrenom letvom. - Jedan kraj elektrode se spaja sa izvorom struje, dok se izmeĎu drugog

kraja i radnog komada uspostavlja električni luk pokriven troskom. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

43

Elektrolučno zavarivanje taljivom elektrodom pod zaštitom plina (MAG/MIG) Regulatori tlaka i protoka plina

Valjčići za ravnanje i pogon žice,

Kalem i žica za zavarivanje

elektromotor za pogon dovod dovodaa

žice

Zaštitni plin Čelična boca i zaštitni plin

Izvor struje

Upravljački ormarić

Oprema za MIG/MAG zavarivanje sastoji se od gorionika za zavarivanje, izvora struje za zavarivanje, boce sa zaštitnim plinom i pripadajućeg sustava za dovod zaštitnog plina, plina, sustava za dovod žice te upravljačkog sustava koji kontrolira uključivanje struje zavarivanja, dovoda žice i plina. Osim toga, kod zavarivanja pri većim jakostima struje nužan je i sustav hlaĎenja gorionika i ureĎaja vodom. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

44

Princip rada: Kod MAG zavarivanja električni luk se uspostavlja kratkim spojem –

kresanjem izmeĎu žice za zavarivanje i radnog komada, tj. priključaka na polove električne struje (istosmjerne – Direct Current) u atmosferi aktivnog plina. Nakon toga slijedi ravnomjerno

dodavanje žice za zavarivanje u električni luk, luk, te taljenje žice i formiranje zavarenog zavarenog spoja.


45

Primjena:

• MAG postupak postupak ima ima široke široke mogućnosti mogućnosti primjen primjene: e: kod proizvodnih zavarivanja, navarivanja i reparaturnog zavarivanja većine metalnih materijala.

• Ima prednost prednost pred REL zavarivan zavarivanjem jem sa stajališta stajališta ekonomičnosti ekonomičnosti (više (više kg/depozita na sat, veća intermitencija pogona – nema zastoja za izmjenu elektroda kao kod REL postupka, manje čišćenje zavara). • Primj Primjenjuj enjuje e se za zavarivanje zavarivanje limova limova i cijevi debljine debljine od 1 mm obično do debljine 20 mm (u nekim slučajevima i daleko iznad tih debljina, kada je ekonomski i tehnološki opravdana primjena MAG postupka. • Kod većih većih debljina debljina osnov osnovnog nog materij materijala ala i veće veće duljine duljine zavar zavarenih enih spojev spojeva a ekonomičnije je koristiti EP postupak (samostalno ili u kombinaciji sa MAG ili REL postupkom, npr. za provarivanje korijena).

• MAG postupak postupak je izvorno izvorno poluautomatsk poluautomatskii postupak, postupak, ali se vrlo često koristi kao automatski i robotizirani postupak zavarivanja. Značajan je udio robota za MAG zavarivanje u automobilskoj industriji. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

46

Prijenos metala kratkim spojevima

Prijenos metala impulsnim strujama

Prijenos metala štrcajućim lukom

Rotirajući luk


47

Parametri:

• napon zavarivanja (U (U ), koji ), koji se tijekom zavarivanja orijentacijski kreće od 16 do 26 V; V; • jakost struje zavarivanja (I (I ), ), koja se pri zavarivanju kreće ovisno o promjeru žice za zavarivanje (orijentacijske vrijednosti 80 do 180, A) A)

• brzina zavarivanja (v (v ), ), koja se kreće ovisno o primijenjenoj tehnici zavarivanja (povlačenje ili njihanje), promjeru žice za zavarivanje i parametrima zavarivanja orijentacijski od 2 do 4 mm/s.

Napon praznog hoda je najčešće 60 V. Stupanj iskorištenja energije za taljenje 0,75 – 0,85. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

48

Prednosti:

• širo širokk rasp raspon on mat mater erijijal ala a koji koji se se mogu mogu zav zavar ariv ivat atii (kvalitetni zavari na gotovo svim komercijalno važnijim metalima), • razvijen dovoljno širok spektar dodatnih materijala za zavarivanje , • je jedn dnos osta tavn vna a obu obuka ka za zava vari riva vača ča,, • man manja ja cije cijena na opre opreme me za za zavar zavariva ivanje nje (ur (ureĎa eĎaja ja za za zavar zavariva ivanje nje)) u odnosu na EP postupak zavarivanja (ali ipak nešto veća u odnosu na REL),

• mog mogućn ućnost ost zav zavari arivan vanja ja u svim svim pol položa ožajim jima a zava zavariv rivanj anja, a, • pog pogoda odan n za poj pojedi edinač načnu nu i masov masovnu nu proi proizvo zvodna dna,, te rep repara aratur turna na zavarivanja,

• manji manji gubic gubicii vreme vremena na zavar zavariva ivača ča (nema (nema izmj izmjene ene elek elektro trode de kao kao kod kod REL zavarivanja, manje čišćenje zavara), te dobra produktivnost, • pogodan za automatizaciju i robotizaciju, • dob dobra ra kva kvalit liteta eta i meha mehanič nička ka svo svojstv jstva a zava zavaren renog og spo spoja. ja. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

49

Nedostaci:

• kod polu poluaut automa omatsk tskog og zavar zavariva ivanja nja kval kvalite iteta ta zavar zavara a još uvi uvijek jek ovi ovisi si o vještini zavarivača – čovjeka (ali ipak manje nego kod REL zavarivanja),

• vri vrijem jeme e za izob izobraz razbu bu dobr dobrog og zava zavariv rivača ača je dulj dulje e nego nego kod kod REL REL zavarivanja, jer je praksa da MIG/MAG zavarivači prvo nauče REL postupak zavarivanja,

• pojava jakog bljeskanja pri zavarivanju, • osl osloba obaĎaj Ďaju u se već veće e količ količine ine pli plinov nova a pa je pot potreb rebna na dobr dobra a ventilacija prostora,

• u sluča slučaju ju nedo nedoslj sljedn ednog og pošt poštiva ivanja nja pro propis pisa a o zašt zaštiti iti na radu radu,, dugotrajni rad može ostaviti štetne posljedice na zdravlju zavarivača (reuma, oštećenja dišnog sustava...).


50

Zaštitni plinovi za MIG/MAG postupak postupak zavarivanja Plinovi taline koji sei kapljica koriste pri MIG/MAG postupku zavarivanja su argon Zaštita rastaljenog metala za vrijeme prolaska kroz (Ar), helijluk (He), 2), kisik (O 2), dušik (N 2) i vodik električni od ugljični štetnogdioksid utjecaja(CO atmosfere (oksidacije) kod da se kisik, dušik i vodik ne koriste samostalno (H2), s napomenom MIG/MAG postupka zavarivanja provodi se upotrebom nego kao dodaci u plinskim mješavinama. odgovarajućih plinova i njihovih mješavina. Okolina zavara

Zaštitni plin ima utjecaj

Žica za

Protok zaštitnog

Izgled površine zavara

zavarivanje

plina

Količina prskotina i šljake ovisi o plinskoj zaštiti.

na emisiju produkata izgaranja.

Metalurška i mehanička svojstva

Zaštitna uloga Rastaljeni i zagrijani materijal

Zaštitni plin utječe na izgaranje legirnih elemenata i reakcije s kisikom, dušikom i ugljikom. Ovo ima utjecaj na mehanička svojstva.

zaštićen je od okolne okolne atmosfere. atmosfere. Prijenos metala

Način prijenosa metala uvelike uvelike ovisi o vrsti zaštitnog plina. Zaštitni plin utječe na sile koje djeluju na kapljicu u električnom luku.

Stabilnost luka Paljenje luka i njegova stabilnost

Geometrija zavara

Zaštitni plin utječe na oblik završnog prolaza te na penetraciju.

Radni komad

ovise o zaštitnom plinu.


51

Argon/O 2

Argon

Helij/Argon

Helij

Oblik penetracije zavarenog spoja ovisno o primijenjenoj plinskoj zaštiti

Izbor plinske zaštite ima značajan utjecaj na tehnološke parametre procesa zavarivanja; neke plinske zaštite će dati veću ili manju širinu zavara, omogućit će veće brzine zavarivanja ili će utjecati na potrebu predgrijavanja radnog komada. Osim toga, dobar izbor

zaštitnog plina i elektrode može smanjiti troškove izrade zavarene konstrukcije povećavanjem brzine zavarivanja te smanjivanjem troškova čišćenja.


52

Zavarivanje praškom punjenom žicom Za zavarivanje praškom punjenimpunjenom žicama koristi se isti ureĎaj oprema kao žicom sličan Princip rada MAG zavarivanja je iprincipu rada iMAG kod MAG zavarivanja punomžicom, žicom,auzmože preporuku proizvoĎača opreme i zavarivanja punom se podijeliti na zavarivanje dodatnih materijala da se pogonski kotačićižicom dodavača žice s glatkimpraškom "samozaštitnom" praškom punjenom i zavarivanje površinama, koji transportiraju punu žicu, punjenom žicom uz plinsku zaštitu . zamijene kotačićima s nazubljenom površinom radi veće elastičnosti i manjeg otpora guranju/povlačenju u slučaju punjenih žica

Zavarivanje samozaštitnom praškom punjenom punjenom žicom

Zavarivanje praškom punjenom žicom uz plinsku zaštitu zaštitu


53

Različiti presjeci praškom punjenih žica

Prema sastavu jezgre praškom punjene žice se dijele na punjene žice s jezgrom sastavljenom pretežito od mineralnih tvari i punjene žice s jezgrom od metalnog praha. Punjene žice s jezgrom sastavljenom pretežito od mineralnih tvari dijele se na žice s rutilnim, bazičnim i mješovitim tipom jezgre. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

54

Prednosti primjene praškom punjenih žica • kvaliteta zavarenog spoja jednaka je kao kod REL zavarivanja zavarivanja obloženom elektrodom, a bolja nego kod MAG zavarivanja punom žicom , • odlič odlična na penetracij penetracija a i lijep lijep izgled površin površine e zavara zavara (glatkoća i uniformnost), • produ produktivn ktivnost ost pri zavarivanj zavarivanju u praškom punjeno punjenom m žicom je veća nego kod zavarivanja punom žicom; moguć je rad s visokim vrijednostima jakosti struje što omogućava postizanje visokog učinka taljenja, • manja sklonost sklonost greškama greškama u zavaru kao što što su poroznost i naljepljiv naljepljivanje, anje, • manje prskanje prskanje kod zavarivan zavarivanja ja pri zaštiti ugljični ugljičnim m dioksidom, dioksidom, te još manje kod primjene plinskih mješavina, • manja osjetlji osjetljivost vost na nečistoće nečistoće na mjestu mjestu zavarivanj zavarivanja, a, • primj primjenjiv enjivost ost u svim svim položajima položajima zavari zavarivanja vanja,, • široke moguć mogućnosti nosti autom automatiza atizacije, cije, • visok visoka a stabilno stabilnost st elektr električnog ičnog luka, • lako čišćenje čišćenje troske, troske, a kod primjene metalnim metalnim praškom praškom punjenih punjenih žica troske i nema, • dobro provarivanje korijena zavara,

• dobar oblik oblik kutnih kutnih zavara zavara izvedenih izvedenih u zidnom zidnom položaju, položaju, • široko pod područje ručje i jednostavno jednosta vno namještanj namještanje e parametara parametara zavarivanj zavarivanja, a, Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

55

Nedostaci: Neki od nedostataka primjene praškom punjenih žica su veća cijena opreme nego kod REL postupka, postupka, veća cijena praškom punjene žice u odnosu na punu žicu, ograničenje rada na većim udaljenostima od mogućnosti dotura žice, velika količina plinova (potrebna specijalna usisna oprema), a u nekim je slučajevima potrebno čišćenje troske izmeĎu prolaza.


56


57

Rashladna voda TIG

zavarivanje Komandni ormarić Kabel (struja, voda, upravljanje)

Izvor struje

Zaštitni plin

VF generator

(Ar)

Pištolj za zavarivanje

~ = Dodatni materijal


A

58

Princip

Električni luk se uspostavlja pomoću VF generatora koji se uključuje samo u djeliću sekunde, neposredno pred zavarivanje. z avarivanje. Nakon uspostavljanja električnog luka izmeĎu netaljive volframove elektrode i radnog komada, tj. priključaka na polove električne ele ktrične struje (istosmjerne – DC ili izmjenične – AC), VF generator se isključuje, a proces zavarivanja se odvija sa ili bez dodavanja dodatnog materijala (žice) u električni luk. Zaštitni plin

Nakon toga slijedi taljenje

ivica žlijeba za zavarivanje, odnosno ravnomjerno ručno dodavanje žice za zavarivanje u električni luk, te taljenje žice i formiranje

Elektroda (volfram)

Izvor struje ~

Dodatni materijal Osnovni materijal

Električni luk Metal zavara

zavarenog spoja. Rastaljeni metal


59

Parametri

Orijentacijski podaci za TIG zavarivanje nehrđajućeg čelika. Ručno zavarivanje. Istosmjerna struja W-elektroda minus pol Debljina lima u mm 1,5

Oblik spoja

I-spoj Preklopni spoj Kutni spoj

3,0


5,0


6,0

I- spoj Preklopni spoj Kutni spoj

W-elektroda, ø mm

1,6

2,4

3,2

3,2

Žica,

Jakost struje, A

Argon l/min

1,6

40-60 50-70 50-70

7

2,5

65-85 90-110 90-110

7

3,0

100-125 125-150 125-150

10

3,0

135-160 160-180 160-180

10

ø mm


60

Orijentacijski podaci za TIG zavarivanje aluminija. Ručni postupak. Izmjenična struja

Debljina lima u mm 1,5

Oblik spoja


3,0


5,0


6,0

I- spoj Preklopni spoj Kutni spoj

W-elektroda, ø mm

1,6

2,4-3,2

3,2-4,0

4,0

Žica,

Jakost struje, A

Argon l/min

1,6

60-85 70-90 75-100

7

2,4

125-150 130-160 130-160

10

3,2

180-225 190-240 190-240

10

3,2

240-280 250-320 250-320

12

ø mm


61

Orijentacijski podaci za TIG zavarivanje bakra i legura bakra Materijal

Debljina lima u mm

Oblik spoja

Čisti bakar

1,5 3,0 6,0

I I V

Aluminijska bronca

1,5 3,0 6-8

Silicijska bronca

Žica,

Jakost struje

Argon l/min

2 2 2

120-140 180-200 120 i 200

7-8 7-8 7-8

I I V

2 2 3,2

60-80 120-150 100 i 160

8 8 8

1,5 3,0 6,0

I I V

2 3,2 3-4

60- 80 100-130 100 i 200

8 8 8

Mjedi

2-6 6-12

I V

2-3,2 3,4

80-160 160-190

8 8-10

Bakar-nikl legure

1,5-2 3-4 5-6

I V V

2 3,2 3-4

100-130 150-200 150-250

8 8 8-10

ø mm


62

Primjena

TIG postupak se takoĎer široko primjenjuje: kod proizvodnih zavarivanja, navarivanja i reparaturnog zavarivanja aluminijskih

legura i drugih nehrĎajućih materijala i legura.

On se uglavnom usporeĎuje sa MIG i plazma postupkom zavarivanja.

Primjenjuje se za zavarivanje limova i cijevi debljine debljine do debljine 6 mm.

TIG postupak je izvorno ručni postupak. Koristi se i kao automatski i robotizirani postupak zavarivanja, ali je primjena tih ureĎaja kompleksnija i skuplja.


63

Prednosti

• Kvaliteta zavarenog spoja vrlo visoka (kako visoka (kako u pogledu broja grešaka u zavarenom spoju, tako i sa stajališta estetskog izgleda i mehaničkih svojstava zavara), • pogodan za reparaturna zavarivanja, • mog mogućn ućnost ost zav zavari arivan vanja ja u svi svim m polo položaj žajima ima zav zavari arivan vanja, ja, • primjenjiv je za sve metale i oblike radnog komada.


64

Nedostaci

• Vi Viša ša ci cije jena na op opre reme me za za zava vari riva vanj nje e (ureĎaja za zavarivanje) u odnosu na MIG postupak zavarivanja,

• kvalit kvaliteta eta zav zavara ara uve uvelik like e ovis ovisii o vje vješti štini ni zav zavari arivač vača a, • manje pogodan za automatizaciju i robotizaciju, • vr vrijijem eme e za izo izobr braz azbu bu dob dobro rog g zava zavari riva vača ča je je dugo dugo (mada je praksa da TIG zavarivači prvo nauče REL i MAG/MIG postupak zavarivanja),

• dale daleko ko man anja ja uči čink nkov ovititos ostt (kg depozita/h) u odnosu na MIG i plazma zavarivanje, neekonomičan za zavarivanje materijala veće debljine od 6 mm, • dolazi do jakog bljeskanja pri zavarivanju, pri zavarivanju se oslobaĎaju plinovi (potrebna dobra ventilacija prostora), • dug dugotr otrajn ajnii rad rad može može osta ostavit vitii štetn štetne e posl posljed jedice ice na zdra zdravlj vlju u zavarivača (reuma, oštećenja dišnog sustava...), • vis visoka oka cij cijena ena zaš zaštitn titnog og pli plina na i oteža otežan n rad rad na na otvor otvoreno enome me, • vis visoki oki zah zahtje tjevi vi s obz obziro irom m na kva kvalit litetu etu obr obrade ade i čisto čistoću ću u pripremi spoja.


65


66


67

EPP (EP) postupak

Motor za pogon žice

~ = Prašak Smjar zavarivanja zavarivanja

Dovod struje

O.M


68

25% 25 % 25% 25 % KRUTA TROSKA

PRAŠAK TROSKA Gubici

5%

45%

TALINA

MET AL ZAVARA ZAVARA

OSNOVNI OSNOVNI M AT ERIJAL ERIJAL

Princip:

Električni se luk uspostavlja pomoću visokofrekventnog generatora (VF generator) koji se uključuje samo u djeliću sekunde, neposredno pred zavarivanje. Nakon uspostavljanja električnog luka, VF generator se isključuje, žica za zavarivanje kontinuirano dolazi u električni luk, tali se i sudjeluje u formiranju zavarenog spoja. Proces se odvija pod zaštitnim praškom. To To je automatski postupak zavarivanja. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

69

Primjena: EP postupak se koristi za zavarivanje i navarivanje gdje se traži velika količina deponiranog materijala (zavara) ili kod velikoserijske proizvodnje (napr.. kružni zavareni spojevi na propan/butan bocama za domaćinstvo). (napr Zavarivanje se izvodi u horizontalnom položaju (iznimka Circomatic postupak – zavarivanje kružnih zavarenih spojeva na cilindričnim posudama pod tlakom u zidnom položaju). Značajna je primjena ovog postupka kod zavarivanja debelostjenih posuda pod tlakom, te debelostjenih limova (napr. postolja lokomotiva, sekcije mostova),


70

Parametri: Glavni parametri kod EP postupka zavarivanja su: - napon zavarivanja (U), koji (U), koji se tijekom zavarivanja orjentacijski kreće od 26 do 40 V; - jakost struje zavarivanja zavarivanja (I), koja se pri zavarivanju kreće ovisno o promjeru elektrode (od ( od 100 10 0 A do 1000 100 0 A; prema A; prema nekim literaturnim

podacima i do 5000 A). Zbog manje duljine slobodnog kraja žice moguće je iste promjere žice za zavarivanja opteretiti puno većim strujama nego kod REL postupka (gdje je duljina slobodnog kraja praktično duljina elektrode koja se koristi za zavarivanje). - br brzi zina na za zava vari riva vanj nja a (v) (v),, je značajno veća u odnosu na REL i MAG postupak (orjentacijske (orjentacijske vrijednosti 200 do 600 mm/min ).

Napon praznog hoda je 100 V (veći nego kod REL postupka iz razloga što se kod EP postupka teže uspostavlja električni luk).


71

Prednosti: - velike brzine zavarivanja i daleko veća produktivnost u odnosu na REL i MAG postupak zavarivanja, - budući da se radi o automtaskom postupku zavarivanja, kvaliteta ne ovisi operateru (jednom (jednom uspostavljeni parametri zavarivanja daju o čvjeku – operateru konstantnu kvalitetu zavarenih spojeva), - visok stupanj iskorištenja energije za taljenje (0,9 - 0,95), - kvalitetan estetski izgled zavara, - nema otpada žice (»čik -a«), te gubitaka zbog prskanja kapljica u okolinu, - lako čišćenje troske i mogućnost recikliranja troske, - vrijeme za izobrazbu operatera je puno kraće od izobrazbe dobrog

zavarivača za REL,


72

Nedostaci: - veća cijena opreme za zavarivanje (ureĎaja za zavarivanje) u odnosu na MAG i REL postupak zavarivanja, - slabija mehanička svojstva zavarenog spoja u odnosu na REL i MAG zavarivanje (brže hlaĎenje veće količine deponiranog materijala – krupnozrnata struktura), - nema vizualnog nadzora električnog luka tijekom zavarivanja, - postupak nije primjenjiv za sve položaje zavarivanja, - postupak nije pogodan za tanje limove i kraće zavare, - u tehnološkoj liniji koja koristi EP automate obično je potrebna dodatna mehanizacija (okretaljke, mehanizacija (okretaljke, okretno-nagibni stolovi, pozicioneri, konzole,

podloške ...),


73


74



CIRCOMATIC POSTUPAK (automatski EP postupak u zidnom



EM

EM

= DC

= DC

položaju) 



Vertikalni zavareni spojev

Kružni Kružni (cirkulatni) zavareni spojev i

Cilindriĉni stojeći spremnik (posuda pod tlako


75

Elektroplinsko zavarivanje (VERTOMATIC) Elektroda 1

Plin

2 9

3

6 7 8 4

1 – Vodilica za žicu 2 – Punjena žica 3 – Klizne Cu papuče za voĎenje 4 – Zavar 5 – Osnovni materijal 6 – Plinska zaštita 7 – Električni luk 8 – Rastaljeni metal 9 – Zaštitni plin CO2

5


76

Elektroplinsko zavarivanje se razvilo iz MAG postupka zavarivanja,, te se primjenjuje u brodogadnji te kod proizvodnje zavarivanja silosa i spremnika za naftu kod zavarivanja; vertikalni zavareni

spojevi na cilindričnim posudama i posudama pod tlakom. Postupak je sličan EPT postupku zavarivanja.


77

Zavarivanje plazmom

Prikljuĉak Prikljuĉak na mrežu

Gorionik

izvor struje sa komandom

H2

A r

O.M.

Papuĉica za ukljuĉivanje


78

-

-

VF + VF

R Plazm Plazm a plin

Plazma +

a)

voda hlaĊenje

b)

Elektriĉni luk

Za stvaranje plazme električni luk se uspostavlja izmeĎu elektrode (spojene na “-” Plazma postupak se najčešće primjenjuje za zavarivanje visokolegiranih v isokolegiranih čelika i Ti pol) i osnovnog materijala (preneseni luk) ili izmeĎu elektrode i hlaĎene sapnice legura, a za zavarivanje tankih folija i limova koristi se mikroplazna postupak (nepreneseni luk). Postupak se provodi bez ili uz dodatni materijal. Za plazma (jakosti struje samo nekoliko A).

zavarivanje koriste se plazmeni plinovi (argon, vodik, dušik, helij i njihove mješavine ili zrak), i zaštitni zašt itni plinovi (argon, helij i njihove mješavine). Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

79

Prednosti plazma postupka: -

električni luk je stabilan,

-

veli ve lika ka brz rzin ina a zav zavar ariv iva anj nja, a,

-

dubo du boko ko i pot potpu puno no pro prota taljljiv ivan anje je u jed jedno nom m prol prolaz azu, u,

-

usk us ka zon zona a utj utjec eca aja to topl plin ine. e.

Nedostaci plazma postupka: -

osje os jetl tlji jivo vost st opr oprem eme e za za zava zavari riva vanj nje, e,

nužno je hlaĎenje vodom, - nužno je vrlo precizno održavanje razmaka izmeĎu vrha elektrode i -

sapnice


80

Zavarivanje mlazom elektrona 1

-

+

NAPAJANJE KATODE

2

+

3

+ ELEKTRI Č NO POLJE

4

MAGNETNO POLJE

5

1 – Užarena elektroda – emitira elektrone 2 – Anoda s otvorom (kontrakcija) 3 – Magnetska leća (fokusiranje) 4 – Dodatni magnetski sustav 5 – Radni komad Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

81

Pri zavarivanju se materijal u području spoja zagrijava do vrlo visokih temperatura koje dovode do gotovo trenutačnog isparavanja dijela na mjestu udara snopom elektrona. Na taj način se stvara duboki i uski krater ispunjen metalnom parom oko kojeg dolazi do taljenja materijala. Tako Tako se ostvaruje potpuna penetracija zavarenog spoja jednim prolazom.

Postupak se provodi u vakuumiranoj ili

(rjeĎe) u plinom ispunjenoj zatvorenoj komori. Zavarivanje mlazom elektrona je potpuno automatizirano, a parametri zavarivanja se

nadziru računalom. Glavna područja primjene ovog postupka su automobilska, zrakoplovna industrija, gradnja nuklearnih i konvencionalnih energetskih postrojenja, zavarivanje u elektronici itd.

Usporedba oblika zavara kod (a) zavarivanja elektronskim mlazom i (b) konvencionalnog TIG postupka. Source Source:: American Welding Society Society,, Welding Handbook , 8th ed., 1991.


82

Prednosti zavarivanja elektronskim mlazom: - velika penetracija što dopušta provarivanje čeličnih komada čak do -

debljine 1 m (u praksi se provodi zavarivanje u jednom prolazu do debljine 200 mm), defo de form rmac acijije e zbo zbog g zav zavar ariv ivan anja ja su ne nezn znat atne ne,,

velika točnost voĎenja elektronskog mlaza, auto au toma mati tizi zira rani ni pos postu tupa pak k zava zavari riva vanj nja a.

Nedostaci zavarivanja elektronskim mlazom: -

vrlo vr lo vi viso soka ka ci cije jena na op opre reme me za za zava vari riva vanj nje, e,

-

potrebna obuka rukovateljem ureĎajem,


83

Zavarivanje laserom 2

1

10

1

4

3

11

6 8 7 9 Elektriĉno napajanje

Elektriĉno napajanje

12

13 1. Optiĉki rezonator formiran od zrcala

7. Elektrode

2. Voda za hlaĊenje

8. Struja plina ( CO2 )

3. Omotaĉ Omotaĉ z a cirkul c irkulaciju aciju vode

9. Plin ( CO2 )

4. Djelom Djelomiĉno iĉno propusno propus no ravno rav no zrcalo zr calo

10. Konkavno zrcalo potpune refleksije

5. Izlazna zraka

11. Ravno zrcalo potpune reflekcije

6. Plin za elektriĉno pražnjenje

12. Optiĉka leća 13. Radni komad


84

Laser je koncentrirana zraka monokromatske svijetlosti koja nastaje tijekom stimul iranog i kontroliranog prijelaza elektrona- atoma i molekula iz višeg (pobuĎeno stanje) u niže energetsko

stanje (normalna razina). Fokusirana laserska zraka ima nešto manju gustoću snage nego mlaz elektona.

Laserski ureĎaji proizvode lasersku zraku u odreĎenom mediju. Za primjenu u obradi m etala primjenjuju se: laseri s krutim medijem (rubinski laser, Nd/staklo i Nd/YAG) Nd/YAG) i plinski laseri l aseri (CO 2 laseri) s medijem od mješavine CO2, He i N2 u staklenoj cijevi. Za zavarivanje se primjenjuju plinski CO2 laser (snage do 25 kW) i kruti kruti Nd-YAG Nd-YAG laser (srednje snage snopa do 3 kW). Glavna svojstva laserom zavarenih spojeva su: - vrlo uski zavari i uska zona utjecaja topline - mali unos toplinske energije - male deformacije - zavarivanje neovisno o položaju - mogućnost zavaravanja sklopova s otežanim pristupom pri stupom - velika produktivnost - brzo zavarivanje - jednostavno spajanje raznorodnih materijala


85


86

Pitanja 1.

Nave Na vedi dite te 3 pos postu tupk pka a zava zavari riva vanj nja a prik prikla ladn dna a za zav zavar ariv ivan anje je

2. 3.

nehrĎajućeg čelika. Navedite funkcije obložene elektrode. Koji se plinovi koriste kao zaštita kod MIG/MAG postupka

4.

Kakva svojstva imaju bazične elektrode kod REL postupka

5. 6. 7. 8. 9.

zavarivanja?

zavarivanja? Nave Na vedi dite te pre predn dnos osti ti i nedo nedost stat atke ke EPP EPP pos postu tupk pka a zava zavari riva vanj nja. a. Koji Ko ji se se plin plinov ovii kori korist ste e kod kod plaz plazma ma pos postu tupk pka a zava zavari riva vanj nja? a?

Područja primjene zavarivanja mlazom elektrona. Gla lav vna sv svoj ojst stva va la lase serrom za zav var aren enih ih sp spoj ojev eva. a.

Koji su mehanizirani postupci zavarivanja obloženom

elektrodom? 10. Ski Skicir cirajt ajte e proce proces s alumin aluminote otermi rmijsk jskog og zava zavariv rivanj anja a taljenj taljenjem. em. 11. Gdj Gdje e se pri primje mjenju njuje je ele elektr ktropli oplinsk nsko o zav zavari arivan vanje? je?


87

Postupci zavarivanja pritiskom Kovačko zavarivanje

ĈEKIĆ

OSNOVNI METAL

OSNOVNI METAL

Kod kovačkog zavarivanja se krajevi dva dijela koje želimo zavariti - spojiti zagriju u kovačkoj vatri do bijelog usijanja i ako je potrebno pospu odreĎenim prahom (pijeskom) za “čišćenje". Čekićanjem spoja istiskuju se s dodirnih površina rastaljeni oksidi ili troska, te se sučeljavaju čiste metalne površine kada počinju djelovati meĎuatomske sile dvaju dijelova i dolazi do čvrstog zavarenog spoja. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

88

Hladno zavarivanje

preklopni sp oj

s

s

s (smjer sabija sabijanj nja) a)

Hladno zavarivanje pritiskom provodi se u čvrstom stanju pri čemu izmeĎu čistih površina približenih na udaljenost djelovanja meĎuatomarnih sila nastaje čvrsti zavareni spoj. Ovaj postupak se provodi pomoću neposrednog pritiska dijelova koji se zavaruju.


89

Difuzijsko zavarivanje T>> t>>

Vakuum

komora za difuziono zavarivanje

F

tlaĉni cilindar osnovni materijal

Vakuum pumpa

podloga

Ovim postupkom mogu se spajati sve vrste čelika, neželjezni materijali, te kombinacije raznorodnih materijala. Postupak se primjenjuje za zavarivanje materijala od 1 do 100 mm debljine. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

90

Zavarivanje eksplozijom 5 1 2 3

4

D

5

4

1 2a

5 4 1 2 3

1. Ploĉa kojom se zavaruje 2. Ploĉa koja se zavaruje

3. Podloga

5. Eksplo Eks ploziv ziv

4. MeĊuspoj

Ovaj se postupak najčešće primjenjuje za platiniranje većih površina te za izradbu višeslojnih materijala. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

91

(c)

(d)

Presjek spoja zavarenog eksplozijom:

(gornji) + ugljični čelik (donji) a) Titan (gornji) b) Inco Incolo loy y 800 800 (legura na bazi željeza i nikla) + niskougljični čelik Source: Source: Courtesy of E. I. Du Pont de Nemours & Co.


92

Zavarivanje trenjem koĉnica

stezna glava radni komad

stezna glava cilindar za pritisak

kvaĉilo pogonski motor


93


94


95

Zavarivanje Zavarivanj e ultrazvukom p 1

~ 6 4

5

3

2

7

1 – Gornja elektroda 2 – Radni komad 3 – Donja elektroda 4 - Prijenosnik

5 – Namotaj visokofrekventne struje 6 – Vibrator 7 – Mehanički prijenos sile pritiska p - Pritisak


96

Spojevi zavareni postupkom ultrazvučnog zavarivanja imaju veliku smicajnu i vlačnu čvrstoću (zavareni spoj nastaje uzajamnim djelovanjem mehaničkih vibracija visoke frekvencije i relativno malog pritiska na zavareni komad).

Ovim postupkom se dobro zavaruju uglavnom neželjezni materijali (Cu, Al, Ti, plastične mase, mase, staklo, raznorodni raznorodni materijali), a loše npr. alatni čelici. Primjena: zavarivanje tankih žica i metalnih folija meĎusobno ili na deblje dijelove (izrada instrumenata, elektronska industrija, zrakoplovna i automobilska industrija, kod materijala osjetljivih na pregrijavanje).


97


98

Plinsko zavarivanje pritiskom učvršćen

bez raspora

pokretan

prstenasti plamenik

pritisak

zavar


99

Alumminotermitsko Alumminotermi tsko zavarivanje zavarivanje pritiskom u že

patrona

stezaljka


opruga

100

Elektrolučno zavarivanje svornjaka +

Parametri procesa: • Jakost struje, A • Napon, V Trajanje nje zavarivanja, ms • Traja

• Nap apuš ušta tanj nje e svo svorn rnjjak aka a (Hu (Hub) b) - P, mm • Posmak (Űberstand) - L, mm • Brzina uranjanja svornjaka, mm/s


101

Primjena postupka zavarivanja svornjaka motor vehicle industry industry steamconstruction boiler production shipbuilding bridge

http://www.nelsonstud.com/automotive.htm

http://www.dabotek.dk/skibsprog-pl/shipbuilding.htm


102


103


104

Zavarivanje magnetski pokretanim lukom (MPL) xxx xxx xxx

x x xx xx xxx

Visokoučinski postupak zavarivanja cijevi Postupak zavarivanja pokretanim električnim lukom je zavarivanje koje se ostvaruje pritiskom, nakon omekšavanja osnovnog materijala (dviju cijevi) uslijed djelovanja električnog luka koji se rotira u zazoru žlijeba ž lijeba za zavarivanje. Rotacija električnog luka u zazoru žlijeba za zavarivanje je rezultat djelovanja suprotnih s uprotnih magnetskih polja na cijevima koje se zavaruju, nakon uspostavljanja električnog luka pomoću pomoćnog magnetskog polja. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

105

1. Početni položaj a) ra radn dnii koma komadi di su su u kont kontak aktu tu b) pokreću se struja zavarivanja i magnetsko polje

2. Početak zavarivanja a) ra radn dnii koma komadi di se se razd razdvo voje je – paljenje luka 3. Zagrijavanje a) luk rotira b) površine spoja se zagrijavaju

4. Završetak zavarivanja a) koma komadi di se se dovo dovode de u kon konta takt kt b) str struja uja zava zavariv rivanj anja a i magnets magnetsko ko polje polje se gase gase Osnovni su parametri zavarivanja: • jakost struje zavarivanja,

• vrijeme gorenja električnog luka (rotacije), • sila i vrijeme sabijanja. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

106

Primjena: MPL postupak zavarivanja služi za zavarivanje cijevi, prirubnica, šupljih profila itd.

Općenito nema ograničena za promjer cijevi, odnosno radnog komada, jer on ovisi o snazi i karakteristikama izvora zavarivanja (istosmjerna struja), te sili sabijanja.

Obično se ne zavaruju cijevi veće debljine stjenke od 8 mm. Proces se odvija automatski bez dodatnog materijala, sa strujom zavarivanja 200 – 250 A i silom sabijanja sučeljenih cijevi od 60 – 80 N/mm2. Za svaki oblik i dimenzije kontrure zavarenih dijelova potrebna je nova zavojnica.


107


108

Elektrootporno zavarivanje

• Por Pored ed MAG MAG post postupk upka, a, elek elektro trootp otporn orno o zavar zavariva ivanje nje je najv najviše iše robotiziran postupak zavarivanja • Zastupljenost postupaka elektrootpornog zavarivanja je oko 30 % (u odnosu na druge postupke zavarivanja)

• Nem Nema a pojav pojave e elek elektri trično čnog g luka luka;; meta metall se zag zagrij rijava ava top toplin linom om koja nastaje zbog otpora prolazu struje, a za dobivanje

zavarenog spoja uz toplinsku potreban je i mehanička energija.

OsloboĎena toplinska energija odreĎuje se prema Jouleovom zakonu:

Q = I 2 ·R·t

• Tije ijekom kom zav zavari arivan vanja ja nast nastoji oji se radi radititi s jač jačim im stru strujam jama a u što što kraćem vremenu, a kao izvor struje obično se koristi izmjenična struja (transformatori) ali se mogu koristiti i istosmjerni izvori struje. Postupci elektrootpornog zavarivanja: točkasto, bradavičasto,

šavno ili kolutno, zavarivanje iskrenjem, sučeljeno elektrootporno zavarivanje pritiskom, visokofrekven elektrootporno visokofrekventno tno Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu zavarivanje itd. zavarivanje itd.

109

Sučeono elektrootporno zavarivanje pritiskom (tupo) 3 1

2

2

Sučeljeno - pritiskom 1 – Transformator za zavarivanje 2 – Čeljusti 3 – Radni komadi


110

Sučeono elektrootporno zavarivanje iskrenjem Predgrijavanje i iskrenje

Sabijanje El. lukovi

Suĉeljeno Suĉeljeno - iskrenjem


111

Elektrootporno točkasto zavarivanje

(a) Shematski prikaz elektrootpornog točkastog zavarivanja . (b) Presjek točkastog zavara.


112

Primjena: - zavarivanje ugljičnih i visokolegiranih čelika - NiNi-leg legura ura i AlAl-leg legura ura - spaja spajanje nje tankih tankih limova limova u automob automobilskoj ilskoj,, zrakoplovnoj, proizvodnji bijele tehnike i sl.

(svaki automobil ima desetak tisuća zavarenih spojeva točkastim zavarivanjem)

(a) Shematski prikaz ureĎaja za elektrootporno zavarivanje (b) Prikazi konstrukcije elektrode radi lakšeg pristupa zavaru . Source: Source: American Welding Society. Society. Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

113


114

Elektrootporno šavno zavarivanje 2

3

1

2

1 – izvor struje za zavarivanje 2 – elektrode 3 – zavarivani komad

Primjena: proizvodnja cijevi od visokougljičnih čelika, spremnika za gorivo, radijatora, izmjenjivača topline i sl.


115


116

Elektrootporno bradavičasto zavarivanje 2

F

3

2

1

1 – izvor struje za zavarivanje 2 – elektrode 3 – zavarivani komad

F

Prednosti u odnosu na točkasto zavarivanje: -manje trošenje elektroda, -manja deformacija površina zavarenih komada, -manja osjetljivost na nečistoće na kontaktnim površinama. Nedostaci: -potrebna je oprema velike snage, -nešto skuplji postupak (trošak izradbe bradavica). Katedra za zavarivanje i površinsku zaštitu

117

Zavarivanje visoko frekventnom strujom (VF) - (a kontaktno i b indukcijsko )

Primjena : za zavarivanje tankostjenih zatvorenih profila (debljine ispod 5 mm); cijevi, profila i ostalih poluproizvoda


118

Postupci zavarivanja

Recommend Documents