1. UVOD 1.1 PODJELA POSTUPAKA · PDF filePrimjena CNC automata za zavarivanje čeličnih naplataka plazma postupkom 2 1.2 OPĆENITO O PLAZMI Prva tri agregatna stanja su kruto, tekuće

Primjena CNC automata za zavarivanje čeličnih naplataka plazma postupkom 1

1. UVOD

1.1 PODJELA POSTUPAKA ZAVARIVANJA

Prema načinu ostvarivanja zavarenog spoja, postoje postupci zavarivanja taljenjem (slika 1.1)

i postupci zavarivanja pritiskom (slika 1.2).

ZAVARIVANJE TALJENJEM

PLINSKO ZAVARIVANJE ELEKTROLUČNO

ZAVARIVANJE

ZAVARIVANJE ELEKTRONSKIM

MLAZOM ZAVARIVANJE

PLAZMOM

ELEKTROLUČNO

ZAVARIVANJE POD TROSKOM

ALUMINOTERMIJSKO ZAVARIVANJE LJEVAČKO

ZAVARIVANJE ZAVARIVANJE LASEROM

TALJIVOM ELEKTRODOM NETALJIVOM ELEKTRODOM

OBOLOŽENOM ELEKTRODOM POD PRAŠKOM

EPP PRAŠKOM PUNJENIM ŽICAMA POD ZAŠTITOM

PLINOVA RUČNO

REL GRAVITACIJSKO I KONTAKTNO

POD LETVOM

INERTNI PLINOVI TIG I MIG AKTIVNI

PLINOVI MAG

Slika 1.1 Podjela postupaka zavarivanja taljenjem

ZAVARIVANJE PRITISKOM

KOVAČKO ZAVARIVANJ

E

PLINSKO ZAVARIVANJ

E

ALUMINOTERMIJSKO ZAVARIVANJE ELEKTROOTPORN

O ZAVARIVANJE

DIFUZIJSKO

ZAVARIVANJE INDUKCIJSKO ZAVARIVANJE

HLADNO ZAVARIVANJE ZAVARIVANJE

TRENJEM

ZAVARIVANJE ULTRAZVUKOM

ZAVARIVANJE ROTIRAJUĆIM

LUKOM

ZAVARIVANJE EKSPLOZIJOM

PREKLOPNI SPOJEVI SUČELJENI SPOJEVI

TOČKASTO ŠAVNO BRADAVIČASTO EO

ZAVARIVANJE PRITISKOM

EO

ZAVARIVANJE ISKRENJEM

Slika 1.2 Podjela postupaka zavarivanja pritiskom


1.2 OPĆENITO O PLAZMI

Prva tri agregatna stanja su kruto, tekuće i plinovito. Primjeri za to su led, voda i para. Ako se

plinu nastavi dovoditi energija on prelazi u četvrto agregatno stanje ili plazmu (slika 1.3).

Ionizacija plinova proizvodi slobodne negativne čestice ili elektrone i pozitivne ione u

atomima plina. Time plin postaje električni vodič i struja može poteći. Takvo stanje plina zove se

plazma.

Ionizacija plinova može se izvesti na različite načine. Plazma rezanje postiže se ionizacijom

kod visokih temperatura plina pri čemu električna struja grije plinski mlaz.

Primjer gdje se plazma susreće u prirodi je munja. Zbog različitog električnog naboja oblaka

nastaju vrlo visoki naponi koji se prazne kroz kratkotrajne munje uz visoke struje. To se

omogućava ionizacijom zraka ili plazmom. Razlika prirodne plazme u odnosu na plazmu za

zavarivanje i rezanje je u tome što se u slučaju plazme u gorioniku cijeli proces izvodi

kontrolirano.

Slika 1.3 Shematski prikaz plazme kao četvrtog agregatnog stanja

Plazma

Plinovito

Tekuće Energija

Čvrsto


1.3 REZANJE PLAZMOM

Rezanje plazmom je postupak koji iskorištava optimirani otvor sapnice kako bi se ionizirani

plin visoke temperature jako koncentrirao i priveo ga izratku kojeg želimo rezati. Taj jako

koncentrirani mlaz plazme služi istovremeno za taljenje materijala i za ispuhivanje rastaljenog

metala iz reza. Upotrebljava se za rezanje električki vodljivih materijala. Mlaz plazme topi

metal, a brzi plin ga izbacuje iz rezne fuge.

Izbor odgovarajućih plinova je vrlo važan kako bi se postigao najveći učinak za dobivanje

kvalitetnog reza.

Plazma plin naziva se još i plin za rezanje. Kod postupka rezanja plazmom ionizirani plin

izlazi kroz sapnicu. Primjer plina za rezanje je kisik, dušik ili mješavina argon-vodik-zrak.

Sekundarni plin oplakuje električni luk, podupire stezanje luka, pripomaže kod hlađenja i ima

znatan učinak na kvalitetu reza. Primjeri sekundarnog plina su zrak-zrak/metan, dušik/kisik-

dušik, metan, CO2

elektroda Sapnica Plazma plin Sekundarni plin Zaštitna kapa Izradak

Slika 1.4 Prikaz sapnice za rezanje plazmom


1.4 ZAVARIVANJE PLAZMOM [1]

Kako je ranije opisano porastom tlaka plina koji prolazi električnim lukom stvaraju se uvjeti

za nastanak plazme. Mlaz plazme je mlaz vrućih plinova koji na površini predmeta proizvodi

koncentriranu gustoću snage do 500 W/mm2. U plinu koji prolazi električnim lukom dolazi do

disocijacije i ionizacije zbog energije električnog luka. Temperatura u električnom luku vrlo je

visoka jer je električni luk oblikom sapnice koncentriran na usko područje. Plin pretvoren u

plazmu nakon izlaska iz sapnice koju napušta velikom brzinom, vraća se u stabilno stanje,

prenoseći energiju preuzetu iz električnog luka na osnovni materijal.

Za stvaranje plazme (slika 1.5) električni luk se uspostavlja između W elektrode (″-″pol) i

osnovnog materijala (preneseni luk) i između W elektrode i hlađenih usta sapnice pištolja

(nepreneseni luk). Postupak plazma zavarivanja prenesenim lukom sličan je zavarivanju

netaljivom elektrodom, ali je električni luk znatno uži, bolji je prijenos topline, veća penetracija i

brzina zavarivanja. Plazma zavarivanjem neprenesenim lukom toplina se na zavareni dio prenosi

samo plazmom, a velika je prednost što zavarivani komad nije uključen u strujni krug i ne mora

biti električni vodič.

Slika 1.5 Shematski prikaz plazme sa prenesenim a) i neprenesenim lukom b) na osnovni

materijal

Uređaj za plazma zavarivanje čini izvor struje, boca plazmenog i zaštitnog plina i plazma

pištolj. Izvor struje uglavnom je istosmjerni sa strmom padajućom statičkom karakteristikom i


vrlo visokim naponom (100-400V) potrebnim za namještanje električnog luka na povišenom

tlaku.

Plazma pištolj sličan je onome za TIG zavarivanje, ali je W elektroda uvučena u sapnicu, te

ima kanal za plazmeni plin i sustav za hlađenje vodom. Tijekom vodenog hlađenja stupa

električnog luka u otvoru dolazi do suženja luka, pojačava se gustoća snage mlaza plazme i

temperatura poraste na 10000-20000 K. U usporedbi s otvorenim električnim lukom kod TIG

postupka zavarivanja mlaz plazme daje bolji prijenos topline, veću brzinu zavarivanja i dublju

penetraciju. Koncentrirani mlaz vrućih plazmenih plinova tali osnovni materijal i oblikuje talinu

zavarenog spoja.

Ovaj postupak zavarivanja provodi se bez dodatnog materijala (protaljivanje spajanih rubova)

ili uz dodatni materijal (žica). Za plazma zavarivanje koriste se plazmeni i zaštitni plinovi.

Plazmeni plinovi su uglavnom argon, vodik, dušik, helij ili njihove mješavine. U novije vrijeme

sve više se koriste plazma uređaji koji kao zaštitni plin koriste zrak, ali je u tom slučaju elektroda

od cirkonija i drugačijeg je oblika. Kao zaštitni plin koriste se argon, helij ili njihove mješavine,

ponekad uz dodatak male količine nekih aktivnih plinova.

Kod plazma postupka zavarivanja koriste se tehnika taljenja i tehnika protaljivanja. Kod

tehnike taljenja materijal se topi kao kod TIG zavarivanja, npr. kod vrlo tankih limova, višeslojnih

i kutnih spojeva. Kod tehnike protaljivanja (slika 1.6) plazmeni mlaz protaljuje čitavu debljinu

osnovnog materijala (obično 1,5-12 mm) stvarajući u materijalu otvor oblika ključanice, a

zavareni spoj nastaje tako što rastaljeni materijal zbog površinske napetosti zatvara taj otvor.

Ovom tehnikom mogu se u jednom prolazu zavarivati Al legure debljine do 12 mm, nije potrebno

skošavanje rubova, može se raditi ručno ili mehanizirano u svim položajima zavarivanja.

Iako se ovaj postupak ne koristi za zavarivanje svih materijala, treba naglasiti da je pogodan

praktički za sve tehničke materijale. Plazma postupkom najčešće se zavaruju visokolegirani čelici

i Ti legure. Budući da su prisutne visoke gustoće snage, materijal se u blizini zavarenog spoja

slabo zagrijava, pa su i deformacije minimalne. Zavareni spoj priprema se kao sučeljeni. Pri


zavarivanju Ti legura od oksidacije je nužno štititi zagrijano područje iza i ispod zavara

(upuhivanjem mješavine argona i 25-50% He).

Slika 1.6 Shematski prikaz principa zavarivanja mlazom plazme sa stvaranjem ključanice

Zavarivanje plazmom koristi se za materijale prosječne debljine veće od 2,5 mm. Korištenjem

tzv. mikroplazma postupka (struja 0,05-50 A, impulsni luk frekvencije 1-10 kHz) mogu se

zavarivati tanke folije i limovi 0,05-2,5mm). Mikroplazma se dosta primjenjuje u proizvodnji

medicinske i optičke opreme, te za izradu nakita. Zavarivanje plazmom se uglavnom koristi za

zavarivanje tanjih materijala i mehanizirano zavarivanje. Vrlo tanki limovi i folije mogu se

zavarivati i ručno (strujama jakosti nekoliko A). Za zavarivanje tankih limova električni luk se

zatvara preko sapnice, a prema van struji samo užarena plazma. To je posebno pogodno za ručno

zavarivanje, jer se udaljavanjem od zavarivanog predmeta ne prekida električni luk.

W elektroda u pravilu se spaja na ″-″ pol istosmjerne struje koji je hladniji od ″+″ pola. Pri

strujama višim od 100 A i spoju elektrode na ″-″ polu brzo bi došlo do oštećenja elektrode. Za

zavarivanje aluminija i magnezija elektroda se priključuje na ″+″ pol, ali se u tom slučaju

elektroda brže troši i oštećuje.


Dobre strane zavarivanja plazmom su: razmak između pištolja i osnovnog materijala nije

kritična veličina, električni luk je stabilan, velika brzina zavarivanja. Duboko i potpuno

protaljivanje u jednom prolazu i uska zona utjecaja topline.

Loše strane zavarivanja plazmom su: velika osjetljivost plazma pištolja u usporedbi s TIG

pištoljem, pištolj se mora hladiti vodom (pripremljena voda bez kamenca) i nužno je vrlo točno

održavanje razmaka između vrha elektrode i sapnice.


2. PROIZVODNJA NAPLATAKA

2.1 OPIS I PRIMJENA NAPLATAKA

Naplatci koji će biti opisani u ovom radu imaju raznoliku primjenu i proizvode se ovisno o

njihovoj namjeni u velikom rasponu dimenzija, od 4.00″ do 20.00″. Navedeni naplatci se

primjenjuju kod:

1. strojeva za hortikulturu i uređivanje zelenih površina, dimenzije naplataka od 4.00″

do 20.00″ (Slika 2.1),

2. kod raznih vrsta kolica, dimenzija naplataka od 4.00″ do 10.00″ (Slika 2.2),

3. strojeva za agrikulturu, sijačica i sl. (slika 2.3),

4. raznih terenskih vozila, dimenzije naplataka od 6.00″ do 12.00″ (slika 2.4),

5. prikolica, kamp kučica, statičnih stambenih prikolica (″static caravan″), prikolica

za stoku, dimenzija 8.00″ do 15.00″ (slika 2.5),

6. lakih građevinskih strojeva za iskope i prijevoz zemlje, viljuškara i slično,

dimenzija 10.00″ do 20.00″ (slika 2.6).

Slika 2.1 Primjer primjene naplataka kod vozila za hortikulturu i uređivanje travnjaka

Slika 2.2 Primjer primjene naplataka kod raznih vrsta kolica


Slika 2.3 Primjer primjene naplataka kod raznih poljoprivrednih strojeva

Slika 2.4 Primjer primjene naplataka kod raznih terenskih vozila

Slika 2.5 Primjer primjene naplataka kod raznih vrsta prikolica

Slika 2.6 Primjer primjene naplataka kod manjih građevinskih strojeva


Općenito se može reći da je proizvodnja naplataka prilagodljiva zahtjevima kupaca i prema

potrebi za vozila specifične namjene, kao što su sportski naplatci za ford formulu, cartring, i sl.

(slika 2.7).

Slika 2.7 Primjer primjene naplataka kod vozila za specijalne namjene


2.2 MATERIJAL ZA PROIZVODNJU NAPLATAKA

Najčešće primjenjivani materijal u proizvodnji svih dijelova i vrsta naplataka pa tako i

plašteva je toplo valjani čelik oznake DD11 prema EN 10111. Može se zahtijevati nauljeni ili ne,

ali uglavnom se upotrebljava nauljeni. U slučaju da lim nije isporučen kao nauljeni, što se nekad

zahtijeva za proizvodnju nekih vrsta diskova, tada se nakon sječenja lima, trake odvoze na

pjeskarenje pa tek nakon te operacije lim ide dalje u proizvodnju. Mehanička i kemijska

svojstva navedenih materijala propisani su normom EN 10111, a tolerancije mjera i debljina EN

10051. U tablici 2.1 nalazi se prikaz usporednih oznaka prema nekim drugim standardima, a u

tablici 2.2 kemijski sastav i mehanička svojstva navedenog, ali i nekih materijala koji se također

nekada primjenjuju u proizvodnji naplataka.

Tablica 2.1 Usporedne oznake čelika primjenjivanih u proizvodnji naplataka

Njemačka Velika Britanija Italija USA Japan HRNEN 10111

(98) W.Nr. DIN1614/2 (98) BS 1449/1 UNI 5867

(73) ASTM

(96) JISG3131

(96)

DD10 - - HR4 FeP10 -

DD11 1.0332 StW22 HR3 FeP11 A569 HRCQ SPHC Č0146

DD12 1.0398 RRStW23 HR2 FeP12 A621 HRDQ SPHD

DD13 1.0335 StW24 HR1 FeP13 A622HRDQSK SPHE

DD14 1.0389 - - -

Tablica 2.2 Kemijski sastav i mehanička svojstva čelika primjenjivanih u proizvodnji naplataka

Kemijski sastav Mehanička svojstvaC Mn P S Re Rm Oznaka

materijala ≤% ≤% ≤% ≤% MPa MPa

DD10 0,120 0,060 0,050 0,050 DD11 0,120 0,060 0,045 0,045 170-360 440 DD12 0,100 0,450 0,035 0,035 170-340 420 DD13 0,080 0,400 0,030 0,030 170-330 400 DD14 0,080 0,350 0,025 0,025 170-310 380


2.3 OPIS TEHNOLOŠKOG PROCESA IZRADE ČELIČNIH NAPLATAKA

RAZLIČITIH OBLIKA I DIMENZIJA

Proizvodnja naplataka odvija se u nekoliko proizvodnih linija.

Na tzv. ″A″ proizvodnoj liniji proizvode se naplatci za razne vrste kolica. Shematski prikaz

proizvodnje na A liniji prikazan je na slici 2.8.

TEHNOLOŠKA OPERACIJA

RADNO MJESTO (ALAT)

Prvo oblikovanje

otpreska

Hidraulična preša 250t, alat za prvo

oblikovanje otpreska Opsijecanje otpreska

na potrebnu mjeru i utiskivanje žiga

Mehanička preša 160 t, alat za opsijecanje i

utiskivanje žiga Probijanje centralne

rupe i predsavijanje ruba otpreska TEHNOLOŠKA

OPERACIJA RADNO MJESTO

(ALAT)

Rezanje cijevi na potrebnu mjeru

Automatska pila za rezanje

Završno oblikovanje i konačno savijanje

ruba

Mehanička preša 125t, dupli alat, lijeva

strana alata za probijanje centralne rupe i predsavijanje,

desna strana za završno oblikovanje i

savijanje ruba otpreska

Uklanjanje oštrih rubova sa krajeva

cijevi

Alat za uklanjanje oštrih rubova

Probijanje rupe za ventil

Preša 25t, alat za probijanje rupe za

ventil

Zavarivanje polutki međusobno Zavarivanje cijevi sa prethodno zavarenim

polutkama

Aparati za MAG zavarivanje, okretne naprave za pozicioniranje

čišćenje, odmašćivanje i plastificiranje

naplataka Linija za čišćenje, odmaščivanje i plastificiranje

Postavljanje ležajeva, plastičnih čahura i

ventila ovisno o vrsti i namjeni naplataka te slaganje na drvene palete i umatanje folijom

Linija za sastavljanje i pakovanje naplataka

Slika 2.8 Shematski prikaz proizvodnje naplataka na A liniji


Dimenzije navedenih naplataka su 2.50 x 8″. Proizvodnja se odvija tako da se na početku

proizvodne linije iz koluta lima debljine 1 mm (slika 2.10) na hidrauličnoj preši štancaju otpresci

(slika 2.11).

Slika 2.10 Materijal za proizvodnju polutki na A liniji

Slika 2.11 Početak proizvodnog procesa na A liniji


Nakon te operacije na drugoj preši izvodi se opsijecanje otpresaka na potreban promjer i u isto

vrijeme sa istim alatom utiskivanje žiga koji se sastoji od dimenzije naplatka, naziva

proizvođača, datuma te maksimalnog tlaka koji može izdržati naplatak da ne dođe do pucanja.

Iza te operacije izvodi se probijanje centralne rupe i savijanje ruba otpreska na jednoj strani

duplog alata dok se na drugoj strani izvodi završno formiranje ruba i oblika otpreska. Na drugom

mjestu u proizvodnji režu se cijevi na potrebnu mjeru i obrađuju njeni rubovi koje kasnije

zajedno s polutkama dolaze do mjesta na kojem se zavaruju. Zavarivanje se obavlja

automatizirano aparatima za MAG zavarivanje. Zavarivanje se odvija u dvije faze. U prvoj

kabini se zavaruju međusobno polutke (slika 2.12 a), a zatim se u drugoj kabini u centralnu rupu

umeće cijev i zavaruje prvo sa jedne strane s polutkama, a zatim sa druge strane (slika 2.12 b).

Slika 2.12 a Zavarivanje polutki Slika 2.12 b Zavarivanje cijevi sa polutkama Kao zaštitni plin za zavarivanje upotrebljava se mješavina argona (82%) i CO2 (18%). Žica

za zavarivanje je u klasi SG2 prema DIN 8559. Nakon zavarivanja naplatci odlaze na liniju za

fosfatiranje i plastificiranje (slika 2.13). Na toj liniji naplatci se prvo mehanički čiste od

posljedica zavarivanja te se skidaju srhovi koji su eventualno ostali nakon oblikovanja na

prešama, zatim prolaze kroz komoru fosfatiranja gdje se uklanjaju masnoće, zatim ulaze u

kabinu gdje se nanosi boja i na kraju prolaze kroz peć za sušenje i pečenje boje. Tako obojane se

skidaju sa linije i stavljaju na palete.


Slika 2.13 Linija za plastificiranje

Nakon plastificiranja izvodi se završno kompletiranje naplataka sa ležajevima koji su ovisno o

vrsti naplatka igličasti ili kuglasti. Igličasti ležajevi se postavljaju na sredinu cijevi, dok se na

krajeve postavljaju plastične čahure. Između kuglastih ležajeva koji se postavljaju na krajeve

cijevi postavlja se distancna cijev. Ako se na naplatke montiraju tubeles gume tada se izvodi i

postavljanje ventila. Neke vrste naplataka na krajevima cijevi imaju samo plastične čahure

umjesto ležajeva. Kada su kompletirani prema zahtjevima kupca naplatci se slažu na palete i

omataju folijom te se obilježavaju i odlažu na skladište (slika 2.14) te transportiraju kupcu.

Slika 2.14 Skladište gotovih naplataka

Na tzv. ″B″ proizvodnoj liniji se proizvode dvije vrste naplataka, sa centralnom cijevi tzv.

″static caravan″ (STC) i bez nje tzv. ″high speed″ (HS). Ovi se naplatci primjenjuju za brzine do

140 km/h. Shematski prikaz proizvodnje STC prikazan je na slici 2.15, a HS na slici 2.17.



RADNO MJESTO (ALAT)

Sječenje traka iz tabli

lima Škare za lim

Prosijecanje rondela

Mehanička preša 250t, alat za

prosijecanje rondela.

Prvo oblikovanje otpreska

Mehanička preša 160t, alat za prvo

oblikovanje otpreska

Opsijecanje na potrebnu mjeru i

probijanje centralne rupe

Mehanička preša 250 t, alat za opsijecanje i probijanje centralne

rupe


RADNO MJESTO (ALAT)

Završno oblikovanje polutke i formiranje

centralne rupe

Hidraulička preša 160t, alat za završno oblikovanje otpreska

Rezanje cijevi na potrebnu mjeru

Automatska pila za rezanje

Završno oblikovanje ruba otpreska

Hidraulička preša 100t, alat za završno

oblikovanje ruba

Obrada krajeva cijevi CNC tokarilica


Mehanička preša 63t, alat za probijanje

rupe ventila

Zavarivanje polutki međusobno Zavarivanje cijevi sa prethodno zavarenim

polutkama

Aparati za MAG zavarivanje, okretne naprave za pozicioniranje

čišćenje, odmašćivanje i plastificiranje naplataka Linija za čišćenje, odmašćivanje i plastificiranje

Postavljanje ležajeva te slaganje na drvene palete i umatanje folijom Linija za sastavljanje i pakovanje naplataka

Slika 2.15 Shematski prikaz proizvodnje STC naplataka na B liniji


TEHNOLOŠKA OPERACIJA RADNO MJESTO (ALAT)

Sječenje traka iz tabli lima Škare za lim

Štancanje rondela Mehanička preša 250t, alat za štancanje rondela.

Prvo oblikovanje otpreska Mehanička preša 160t, alat za prvo oblikovanje otpreska

Opsijecanje na potrebnu mjeru i probijanje

centralne rupe Mehanička preša 250 t, alat za opsijecanje i

probijanje centralne rupe

Završno oblikovanje ruba polutke Hidraulička preša 100 t, alat za završno formiranje ruba

Probijanje rupe za ventil Mehanička preša 63t, alat za probijanje rupe ventila

Zavarivanje polutki Aparat za MAG zavarivanje, pozicioner

Probijanje rupa za vijke Hidraulička preša 160 t, alat za probijanje rupa

Utiskivanje žiga Hidraulička preša 160 t, alat za utiskivanje žiga

Probijanje centralne rupe Hidraulička preša 100 t, alat za probijanje centralne rupe

Prosijecanje otvora za mazalicu Mehanička preša 63t, alat za prosijecanje otvora za mazalicu

Utiskivanje zaštitnog žlijeba na obije

polutke naplatka Mehanička preša 63t, alat za prosijecanje

otvora za mazalicu

čišćenje, odmašćivanje i plastificiranje naplataka

Linija za čišćenje, odmaščivanje i plastificiranje

Postavljanje ležajeva te slaganje na drvene

palete i umatanje folijom Linija za sastavljanje i pakovanje naplataka

Slika 2.17 Shematski prikaz proizvodnje HS naplataka na B liniji


Dimenzije naplataka sa B linije su razne: 2.50 x 8″ i 3.50 x 10″ za HS te 3.00 x 8″ i 4.00 x 9″

za STC. HS se proizvod iz materijala debljine 2, 2.5, a STC iz 2.5 i 3 mm. Lim za proizvodnju

ovih vrsta naplataka ulazi u proces proizvodnje u tablama. Kvaliteta i dimenzije sa nekih od

pakovanja tabli lima su prikazani na slici 2.19.

Slika 2.19 Kvaliteta i dimenzije lima za HS i STC

Proces proizvodnje počinje na škarama za sječenje lima gdje se iz tabli lima isjecaju trake

koje zatim dolaze na prešu na kojoj se štancaju rondele. Iz rondela se kroz nekoliko faza oblikuju

polutke koje se kasnije zavaruju MAG postupkom (Slika 2.20).

Slika 2.20 Neke faze oblikovanja polutki za HS

Razlika je u izvedbi ove dvije vrste naplataka. ″STC″ se zavaruje tako da se prvo zavare

polutke međusobno (slika 2.21 a), a zatim se tako zavarene zavaruju sa debelostjenom cijevi

(slika 2.21 b) kojoj su rubovi obrađeni prethodno na CNC tokarilici (slika 2.23) kako bi se u


obrađene utore (ležišta) kasnije mogli montirati kuglični ležajevi. Izgled zavarenih spojeva na

STC naplatcima prikazan je na slici 2.22.

Slika 2.21 a Zavarivanje polutki STC Slika 2.21 b Zavarivanje polutki za cijev

Slika 2.22 Zavareni spoj na naplatku STC Slika 2.23 Izrada centralne cijevi za naplatak STC

Naplatci ″HS″ za razliku od prethodno opisanih naplataka nemaju centralnu cijev, nego se

nakon MAG zavarivanja (slika 2.24) vračaju na liniju preša gdje se probijaju četiri rupe za vijke,

utiskuju žigovi i prosijeca centralna rupa za osovinu, a po potrebi i otvor za mazalicu. Nakon tih

operacija se na posebnom stroju utiskuje zaštitni žlijeb na krajeve naplatka, koji služi da u

slučaju pucanja gume, ista ostane na naplatku (slika 2.25).


Slika 2.24 Zavarivanje naplataka HS Slika 2.25 Utiskivanje zaštitnog žlijeba

Obje vrste naplataka moraju nakon opisanih operacija biti očišćene od posljedica zavarivanja,

prskotina, troske te oštrih rubova dobivenih nakon operacija na prešama. Na kraju slijede

operacije fosfatiranja, plastificiranja, montiranja ležajeva ( samo za ″STC″ ) i pakovanja. Primjer

gotovih naplataka HS prikazan je na slici 2.26, a STC na slici 2.27. Na slici 2.18 prikazana je

skica jedne vrste naplatka HS, a na slici 2.16 skica jedne vrste naplatka STC.

Slika 2.26 Obojani naplatak HS Slika 2.27 Obojani naplatak STC

Proizvodnja naplataka na ″C″ liniji ista je kao na ″A″ liniji samo što se tu proizvode naplatci

manjih dimenzija: 4″ i 6″ pa stoga proces neće biti opisan.


Na ″E″ i ″F″ liniji odvija se proizvodnja najvećih i najtežih naplataka, od 8″ do 20″. Proces

proizvodnje ovih vrsta naplataka bitno se razlikuje od prethodno opisanih. Proizvodnja se odvija

usporedno na dvije strane i to proizvodnja tzv. plašteva i proizvodnja diskova (slika 2.28).


RADNO MJESTO (ALAT)


RADNO MJESTO (ALAT)

Sječenje traka iz

tabli lima Škare za lim Sječenje traka iz tabli lima Škare za lim

1. Štancanje rondela

ili 2. Izrezivanje rondela iz table lima

1. Mehanička preša 250t, alat za štancanje rondela ili 2. Plinski rezač

Rolovanje traka u cilindre

CNC stroj za rolovanje lima

Savijanje rondela u zahtijevani oblik (u slučaju da disk nije

ravan)

Preša i alat za savijanje Uzdužno zavarivanje cilindara

CNC automat za zavarivanje plazma

postupkom

Utiskivanje konusa na krajeve cilindra

Preša i alat za utiskivanje konusa

1. Probijanje rupa i formiranje ležišta za vijke ili 2. Bušenje rupa za vijak i ako je potrebno upuštanje rupa za sjedište vijka

1. Stroj sa okretnim stolom za probijanje rupa i formiranje sjedišta za vijke, alat za centriranje diska i probijač ili 2.Vertikalna bušilica, spiralno svrdlo, upuštač

Hladno oblikovanje cilindra u plašt naplatka prema programu stroja

CNC stroj za hladno oblikovanje, alat za hladno oblikovanje

Tokarenje vanjskog

ruba diska i centralne rupe

CNC tokarski stroj Utiskivanje zaštitnog

žlijeba na krajeve plašta

Stroj i alat za utiskivanje zaštitnog

žlijeba

Utiskivanje žiga Preša i alat za utiskivanje žiga


Preša i alat za probijanje rupe

ventila

1. Utiskivanje diska u plašt u slučaju savijenih diskova ili 2. Pripajanje diska za plašt u slučaju ravnih diskova

1. Preša za utiskivanje diskova u plašt ili 2. Aparat za zavarivanje i alat za namještanje položaja diska u plaštu

Zavarivanje diskova u plašteve Aparati za MAG zavarivanje, pozicioneri

čišćenje, odmašćivanje i plastificiranje Linija za čišćenje, odmaščivanje i plastificiranje

Slaganje na drvene palete i umatanje folijom Linija za pakovanje naplataka

Slika 2.28 Shematski prikaz proizvodnje naplataka na E i F liniji


Postoje tri osnovne vrste diskova (slika 2.30):

a) prešani,

b) formirani i

c) ravni

a) b) c) Slika 2.30 Osnovne vrste diskova

Podaci o vrsti i dimenzijama sa jednog od pakovanja tabli lima za izradu diskova prikazani su

na slici 2.31. Diskovi se najčešće izrađuju od materijala kvalitete DD11, debljina 5 do 12 mm.

Slika 2.31 Podaci o materijalu sa jednog od pakovanja


Proizvodnja nekih diskova počinje na škarama za lim gdje se iz tabli sijeku trake iz kojih se

kasnije na preši štancaju rondele, dok proizvodnja drugih diskova počinje na plinskom rezaču

(slika 2.32). U slučaju da se ne zahtijevaju ravni diskovi nakon tih operacija iz dobivenih

Slika 2.32 Plinski rezač za rezanje diskova

rondela na preši se oblikuju diskovi. Zatim se probijaju rupe za vijke i formiraju sjedišta za glave

vijaka. Oblici rupa i sjedišta za glave vijaka mogu biti različitih oblika i dimenzija (slika 2.33):

a) ravno sjedište

b) konusno s izbočenjem

c) zaobljeno s izbočenjem

d) konusno bez izbočenja

e) zaobljeno bez izbočenja

Slika 2.33 Mogućnosti izrade sjedišta za glave vijaka


Operacije probijanja koje su prikazane na slici 2.33 izvode na stroju (slika 2.34) koji ima okretni

stol i mogućnost odabiranja koliko rupa se buši, pod kojim kutom rupe trebaju biti međusobno

zakrenute i na kojem diobenom promjeru. Također postoji mogućnost izbora vrste i promjera

probijača i donjeg dijela alata koji po potrebi oblikuje sjedište glave vijka. Disk se postavlja na

stroj i steže u čeljusti te centrira kako bi rupe bile pravilno raspoređene u odnosu na rub i

centralnu rupu diska jer o tome ovisi centriranost cijelog naplatka. Centriranje diska se prati

Slika 2.34 Stroj za probijanje rupa i formiranje sjedišta za glave vijaka

preko digitalnog zaslona, a kontrolira tako što se nakon bušenja postavi na napravu za kontrolu

centriranosti. Naprava se sastoji od pipala i skale u obliku sata. Disk se stegne vijcima i zavrti.

Na vanjski rub diska se prisloni pipalo, a kazaljka pokazuje odstupanje rupa od centra. Iza

probijanja rupa na CNC tokarilici se tokari vanjski rub i centralna rupa na potrebnu mjeru. Kod

nekih diskova se rupe za vijke buše na stupnoj bušilici pomoću spiralnog svrdla i po potrebi se

upuštaju rupe za nalijeganje glava vijaka. U tom slučaju se disk centrira prema srednjoj rupi

diska nakon obrade tokarenjem. Na kraju se na diskove utiskuje žig koji se uglavnom sastoji iz

oznake dimenzije naplatka (širina i promjer u colovima), oznake položaja diska u plaštu u

odnosu na središte širine naplatka, mjeseca i godine izrade, oznake tvrtke koja proizvodi

naplatak i oznake radnog naloga. Neke od faza proizvodnje prikazani su na slici 2.35. Nakon

završetka izrade diskova, isti odlaze na mjesto gdje će biti zavareni sa plaštevima koji su

proizvedeni na E i F liniji.


Slika 2.35 Neka od faza proizvodnje diskova: oblikovanje, probijanje rupa i formiranje sjedišta

za vijke, tokarenje vanjskog ruba i centralne rupe Plaštevi se proizvode od materijala kvalitete kao i diskovi DD11, debljina 2.5 do 5 mm.

Proces proizvodnje plašteva počinje na škarama za sječenje lima. Nakon toga proizvodnja se

nastavlja na numerički upravljanom stroju za rolovanje. Na slici 2.36 prikazane su navedene faze

proizvodnje plašteva. Nakon toga se proizvodnja nastavlja na CNC automatu za plazma

Slika 2.36 Sječenje i rolovanje lima za plašteve

zavarivanje. Ovaj automat je prikazan na slici 2.37 i kasnije će biti detaljnije opisan. Kada je

zavaren, plašt se stavlja na prešu gdje mu se na oba kraja utiskuje konus (slika 2.38), kako bi

mogao biti uhvaćen u čeljusti stroja za hladno oblikovanje u slijedećoj tehnološkoj operaciji. Na

tom se stroju koji je upravljan numerički prema izrađenom programu vrši oblikovanje plašta


hladnom deformacijom (slika 2.39). Kada je plašt oblikovan na njemu se utiskuje zaštitni žlijeb

koji služi da kod udaraca kotača od nepravilnu podlogu guma ne klizne s naplatka i u slučaju

Slika 2.37 Automat za plazma zavarivanje Slika 2.38 Preša za utiskivanje konusa

Slika 2.39 Stroj za oblikovanje plašta Slika 2.40 Utiskivanje zaštitnog žlijeba

pucanja gume da ista ostane na naplatku (slika 2.40). Osim toga na stroju za utiskivanje zaštitnog

žlijeba se oblikuju i rubovi naplataka. Rubovi naplataka mogu biti izvedeni u tri različita oblika

(slika 2.41) ovisno o budućoj namjeni i opterećenju naplatka:

a) standardno savijen rub

b) jače savijen rub i


c) ojačan standardno savijen rub.

a) b) c) Slika 2.41 Mogućnosti izvedbe rubova naplatka

Naplatci s rubovima izvedenim kao na slici 2.41 b) i c) su za neke specijalne namijene gdje se

zahtjeva veća otpornost rubova kao npr. kod naplataka za primjenu u šumarstvu, sportskih

naplataka i naplataka za visoka opterećenja, dok su naplatci s rubovima izvedenim kao na slici

2.41 a) za standardnu primjenu. Iza operacije utiskivanja zaštitnog žlijeba buši se rupa za ventil,

a zatim umetanje diska u plašt i zavarivanje. U slučaju da je disk prešan ili formiran on se

utiskuje pomoću preše i alata za utiskivanje u plašt na točno određen položaj u plaštu (slika

2.42). Ako je disk ravan tada se pomoću naprave za umetanje diskova postavlja na točno određen

položaj u plaštu i kratkim pripojima spaja s plaštem. Nakon ovih operacija slijedi zavarivanje

diskova s plaštevima. Zavarivanje se izvodi tako da se naplatak postavlja na središnju rupu diska

na pozicioner koji rotira. Pištolj aparata za zavarivanje je fiksiran u statičnoj

Slika 2.42 Utiskivanje diskova u plašt

napravi za držanje pištolja. Pozicioner ima vremenski sklop na kojem se određuje vrijeme

rotacije naplatka. Aparati su za MIG/MAG zavarivanje, 300 A, s mogućnosti odabira impulsnih

struja zavarivanja, a zaštitni plin 82% Ar, 18% CO2. Zavarivanje je prikazano na slici 2.43.


Slika 2.43 Zavarivanje diska u plašt Na slici 2.44 su prikazani neki primjeri zavarenih i obojanih naplataka sa E i F linije.

Slika 2.44 Primjeri naplataka sa E i F linije Na slici 2.45 je prikazan pojednostavljeni tehnološki slijed operacija na E i F liniji, bez proizvodnje diskova.

skladište sječenje traka rolovanje zavarivanje plazmom

utiskivanje konusa oblikovanje plašta zavarivanje plašta i diska bojanje i skladištenje

Slika 2.45 Pojednostavljeni prikaz tehnoloških operacija na E i F liniji


3. ZAVARIVANJE PLAŠTEVA ČELIČNIH NAPLATAKA PLAZMA

POSTUPKOM NA CNC AUTOMATU

3.1 RAZLOZI IZBORA PLAZMA POSTUPKA ZAVARIVANJA KAO

TEHNOLOGIJE SPAJANJA PRI IZRADI PLAŠTEVA NAPLATAKA

Plazma postupak zavarivanja u proizvodnji naplataka se primjenjuje pri zavarivanju uzdužnog

spoja na plaštu naplatka. Ovaj postupak je izabran ispred ostalih postupaka zavarivanja zbog

toga što se radi o masovnoj proizvodnji, a prednosti zavarivanja plazmom su višestruke.

Plazmeni luk karakteriziraju visoke temperature koje razvija, a energija koja se pri tome

oslobađa djeluje u usko koncentriranom području na osnovnom materijalu (slika 3.1), za razliku

od npr. TIG postupka zavarivanja (slika 3.2), gdje je najviše temperaturno područje preblizu W

elektrodi, a predaleko radnom komadu da bi moglo biti iskorišteno. To na kraju

>24000 K

16000 – 24000 K

10000 – 16000 K

4000 – 10000 K

1 – plazmeni plin

2 – plazmeni luk

3 – zaštitni plin

4 – efekt ključanice

Slika 3.1 Djelovanje plazmenog luka od 150 A i 28 V na osnovni materijal

10000 – 16000 K

4000 – 16000 K

A – zaštitni plin

B – električni luk

Slika 3.2 Djelovanje luka od 150 A i 14 V pri TIG zavarivanju na osnovni materijal

dovodi do povećanja produktivnosti jer nema rasipanja energije po cijelom zavarivanom

komadu, puno je kraće vrijeme zavarivanja, moguće je potpuno protaliti i plašteve naplataka


debljina 5 mm (najdeblji lim u proizvodnji plašteva naplataka) u jednom prolazu bez prethodne

pripreme spoja za zavarivanje brušenjem ili nekim drugim načinom pripreme spoja za

zavarivanje. Budući da je sva energija koncentrirana na usko područje zavarenog spoja čime je i

zona utjecaja topline uska, zanemarive su i deformacije uslijed zavarivanja plašta naplatka. Osim

toga zavari su estetski dotjerani, bez pogrešaka u zavarenom spoju. Na slici 3.3 prikazana je

usporedba pripreme spoja za zavarivanje između plazme i nekih drugih postupaka zavarivanja.

Slika 3.3 Prikaz pripreme spoja za zavarivanje pri različitim postupcima zavarivanja Kao primjer usporedbe brzine zavarivanja možemo uzeti čelični lim debljine 5 mm,

postupcima REL, TIG i plazma:

− pri REL zavarivanju je potrebna priprema spoja za zavarivanje brušenjem (slika 3.3), a

samo zavarivanje je u dva prolaza, brzinom zavarivanja 15 do 20 cm/min,

− pri TIG zavarivanju također je potrebna priprema spoja za zavarivanje brušenjem (slika

3.3), zavarivanje u dva prolaza, brzina zavarivanja 10 cm/min,

− pri plazma zavarivanju s efektom ključanice zavarivanje se izvodi bez pripreme spoja u

jednom prolazu, brzinom zavarivanja 40 cm/min.

Debljina OM REL TIG PLAZMA


3.2 ZAVARIVANJE UZDUŽNOG SPOJA NA PLAŠTU PLAZMA POSTUPKOM

Uzdužni zavareni spoj na plaštu naplatka se izvodi

pomoću CNC automata za plazma zavarivanje.

Pripremu spoja za zavarivanje nije potrebno izvoditi

tj. lim izrezan na mjeru i savijen na zahtijevani

promjer (slika 3.4) odmah može ići na zavarivanje bez

brušenja ili nekih drugih metoda za pripremu spoja za

zavarivanje odvajanjem čestica i čišćenja.

Slika 3.4 Plašt prije zavarivanja

Krajevi plašta se moraju postaviti da stranice ne budu smaknute jedna u odnosu na drugu kako bi

se omogućilo pravilno i jednoliko protaljivanje oba kraja plašta i bez razmaka između krajeva.

Plašt se postavlja na postolje automata za plazma zavarivanje, na krajeve se postavljaju nastavne

pločice na kojima se uspostavlja i prekida električni luk, krajevi plašta zajedno sa pločicama se

stežu čeljustima za bakrenu podlogu (slika 3.5). Zavarivanje je prikazano na slici 3.6.

Slika 3.5 Postavljanje cilindra na automat za plazma zavarivanje


Slika 3.6 Zavarivanje cilindra na CNC automatu za plazma zavarivanje

Na slici 3.7 su prikazani zavareni cilindri zajedno sa nastavnim pločicama. Može se primijetiti i

širina zone utjecaja topline koja je za nijansu šira od samog zavara.

Slika 3.7 Izgled cilindra zavarenog plazma postupkom sa strane lica i korijena zavara


3.3 TEHNOLOGIJA ZAVARIVANJA ZA PLAŠT NAPLATKA 10.50 x 12″

Tehnologija zavarivanja za jedan odabrani repreznetant je prikazana na slici 3.10 i 3.11.

Odabran je plašt za naplatak dimenzija 10.50 x 12″ koji je prikazan ranije na slici 2.29.

Kao plinovi u plazma postupku zavarivanja sudjeluju plazma plin i zaštitni plin. Kao plazma

plin mogu se upotrijebiti argon ili mješavina argona i nekog dvoatomnog plina kao što su dušik

ili vodik (1.5 do 2%), ali uglavnom čisti argon. Kao zaštitni plin upotrebljava se mješavina

argona i vodika (2 do 10%) ili argona, helija(20%) i vodika(5%). Potrošnja plazma plina

procjenjuje se na 1 litru plina po mm debljine stjenke materijala, a zaštitnog plina od 15 do 25

litara plina u minuti za debljine materijala od 3 mm do 8 mm. Izbor promjera W elektrode se

procjenjuje na slijedeći način: promjer elektrode (mm) Struja zavarivanja (A)

3.2 I<150

4 100<I<200

4.8 180<I<380

Može se reći i približno 50A po mm promjera elektrode. Oštrenje vrha W elektrode bitan je

faktor i izvodi se brušenjem na način prikazan na slici 3.8.

Slika 3.8 Oštrenje vrha W elektrode kod plazma postupka zavarivanja

Bitno je i podešavanje plazma mlaznice u odnosu na radni komad, a izvodi se tako da središte

centralne rupe mlaznice bude u centru spoja oba kraja cilindra za sve vrijeme dok je luk upaljen i


traje proces zavarivanja. Postavljanje je prikazano na slici 3.9. Os koja siječe sve tri rupe treba

biti okomita na smjer gibanja glave. Pogrešno podešavanje (izvan linije) dovodi do stvaranja

zajeda ili zasijecanja krajeva cilindra.

Slika 3.9 Postavljanje plazma mlaznice u odnosu na pripremljeni spoj

Kod podešavanja vrha W elektrode najbolje podesiti tako da je u odnosu na vrh grla mlaznice

uvučen vrh elektrode 2.5 mm. Ako je razmak manji može doći do jačeg topljenja materijala i

lošije penetracije, a u slučaju većeg razmaka može doći do veće penetracije i strelastog izgleda

rastaljenog područja.

Vrijednosti napona se kreću u granicama između 24 V i 26 V prilikom primjene tehnike

taljenja, a između 26 V i 30 V u slučaju primjene tehnike protaljivanja ili tzv. ključanice.



3.4 OPIS CNC AUTOMATA ZA ZAVARIVANJE PLAZMA POSTUPKOM

CNC automat može biti namijenjen za automatski TIG ili plazma postupak zavarivanja.

Glavni dijelovi CNC automata pri zavarivanju plazma postupkom su:

a) Radni stol

b) Izvor struje za zavarivanje Nertamatic 300 TR

c) Uređaj za programiranje i kontrolu parametara i procesa zavarivanja, MANAGER

d) Jedinica za hlađenje, Refrisaf GR5

e) Glava za zavarivanje, SP6

f) Sustav za dodavanje žice

a) Radni stol (slika 3.11 i 3.12) služi za postavljanje radnog komada, njegovo držanje za

vrijeme zavarivanja i smještaj nekih glavnih dijelova automata. Glavni dijelovi radnog stola su:

1. Bakrena podloga

2. Gornja greda

3. Stražnja ploča

4. Lopatica za centriranje

5. Vijci za podešavanje razmaka između čeljusti za stezanje radnog komada

6. Zubna letva

7. Elektro-pneumatski ormar

8. Sustav za zaključavanje

8 2

6

3

1

7

Slika 3.11 Radni stol


Slika 3.12 Radni stol

Bakrena podloga služi za ″pridržavanje″ taline zavara s donje strane. Kroz nju prolaze tri kanala.

Kroz lijevi i desni prolazi rashladni medij, a kroz srednji zaštitni plin. Prikazana ja na slici 3.13.

Slika 3.13 Bakrena podloga

Gornja greda služi za nošenje steznih čeljusti koje pričvršćuju radni komad za bakrenu podlogu i

osiguravaju ga od pomicanja tijekom zavarivanja zajedno sa sustavom za zaključavanje.

Samo pritezanje se postiže pritiskom noge operatora na

papuču koja se nalazi na podu i izvodi se odvojeno, tj.

svaka stezna čeljust ima svoju papuču (slika 3.14), a svaka

papuča se sastoji od dvije manje papučice od kojih je

jedna za pritezanje cilindra, a druga za otpuštanje nakon

zavarivanja.

Slika 3.14 Papuče za stezanje


Lopatica za centriranje radnog komada služi kako bi se stranice cilindra prije zavarivanja

postavile u središte zavarenog spoja. Razmak između čeljusti za stezanje radnog komada se

podešava vijcima i može se podesiti između 3 i 30 mm. Zubna letva služi za transport

zavarivačke glave duž zavarenog spoja. Elektro – pneumatski ormar sadrži filtre, ventile za

regulaciju tlaka zraka i električnu vezu za stezne čeljusti. Sustav za zaključavanje služi kao

osiguranje od ispadanja radnog komada sa stroja.

Sam proces počinje tako što se cilindar postavlja na bakrenu podlogu. Lopatica za centriranje

se spušta do vrha bakrene podloge i to vanjskim rubom na centar žlijeba na bakrenoj podlozi.

Slika 3.15 Centriranje cilindra

Cilindar se postavlja tako da jednim krajem dira vanjski rub lopatice (slika 3.15), a nožnom

pedalom se daje kontakt za stezanje prve čeljusti koja steže taj rub cilindra. Lopatica se odmiče i

primiče se drugi kraj cilindra tako da dodiruje prethodno stegnuti kraj. Tada se postavljaju i

nastavne pločice te se drugom pedalom ostvaruje kontakt i druga čeljust steže drugi kraj cilindra.

Tako je cilindar osiguran i pripremljen je spoj za zavarivanje. Nakon toga se spušta ručica na

sustavu za zaključavanje, ostvaruje se potreban kontakt i zavarivanje može početi. Smicanje

krajeva ne smije se dogoditi jer će rubovi biti nejednako protaljeni i zavareni spoj neće biti

dobar. Osim toga bitno je da rubovi budu u središtu i da između njih ne bude nikakav razmak

također radi jednolikog protaljivanja rubova. Slika 3.16 prikazuje kako je radni komad s

nastavnim pločicama stegnut čeljustima za bakrenu podlogu, a slika 3.17 prikazuje sustav za

zaključavanje.


Slika 3.16 Cilindar stegnut čeljustima za bakrenu podlogu

Slika 3.17 Sustav za zaključavanje

b) Izvor struje za zavarivanje NERTAMATIC 300 TR (slika 3.18) je tranzistorski uređaj

namijenjen za automatski TIG ili plazma postupak zavarivanja. On omogućuje dobavu struje do

300A uz 100% itermitenciju. Maksimalna struja koju postiže je 500A uz primjenu impulsnih

struja zavarivanja frekvencije 1 do 500 Hz. Struja zavarivanja može biti podešena između 3 i

500A uz napon zavarivanja 0 do 35V. Statička karakteristika izvora je prikazana na slici 3.19.

Izvor struje sadrži vodeni krug za hlađenje glave i vodeni krug za hlađenje bakrene podloge koja

služi za zaštitu korijena zavarenog spoja, dva plinska kruga s mjeračima protoka koji se nalaze s


prednje strane uređaja, jedan plinski krug koji služi za protok plina do glave za zavarivanje, a

drugi je za protok plinova do bakrene podloge za zaštitu korijena zavarenog spoja.

Slika 3.18 Izvor struje za zavarivanje plazma postupkom

0

10

20

30

40

50

60

0 100 200 300 400 500Struja, I (A)

Nap

on, U

(V)

Slika 3.19 Statička karakteristika izvora struje NERTAMATIC 300 TR

c) Uređaj za programiranje i kontrolu parametara i procesa zavarivanja, MANAGER

Sastoji se od dva dijela, centralne jedinice smještene na izvoru struje NERTAMATIC 300 TR

i konzole s monitorom za kontrolu i programiranje. Služi za povezivanje glavnih dijelova

automata za plazma i TIG zavarivanje, a to su izvor struje za zavarivanje, glava za zavarivanje,

sustav za dodavanje dodatnog materijala za zavarivanje i sustav za hlađenje. Pomoću njega se

programira, upravlja i kontrolira cijeli proces zavarivanja. MANAGER ima mogućnost

podešavanja 100 različitih programa zavarivanja uključujući funkcije kao što su nagib pravca

karakteristike izvora prema gore ili dolje, frekvenciju i nivo pulzirajuće struje, korekciju širine


luka, protok plina, zatvorenost ″ključanice″, brzinu dodavanja dodatnog materijala, itd. Osim tih

100 programa može primiti i 100 promjenjivih programa (npr. samo korekcija luka ili radnog

komada) ili je moguća kombinacija jednih programa s drugima. Programiranje se može izvoditi

na samom uređaju ili PC-u. Na slici 3.20 prikazan je MANAGER s oba elementa, uz prikaz

parametara zavarivanja koji su navedeni u tehnologiji zavarivanja na slikama 3.10 i 3.11.

Slika 3.20 Jedinica za programiranje, upravljanje i kontrolu procesa zavarivanja, MANAGER

d) Jedinica za hlađenje, Refrisaf GR5

Namijenjena je za hlađenje glave za zavarivanje i

bakrene podloge, a sastoji se od ventilatora, pumpe

za rashladni medij, spremnika rashladnog medija,

vodenog filtra, prekidača i priključaka za dovod i

odvod rashladnog medija. Sustav je prikazan na slici

3.21.

Slika 3.21 Jedinica za hlađenje,

REFRISAF GR5


e) Glava za zavaivanje, SP6

Glava za zavarivanje se sastoji od dva glavna dijela. Jedan provodi plazmeni i zaštitni plin, a

drugi vodu za hlađenje. Osim toga sadrži W elektrodu, mlaznicu za plazmeni plin i mlaznicu za

zaštitni plin. Glava je prikazana na slici 3.22. Pojednostavljeni prikaz glave za zavarivanje

prikazan je na slici 3.23, gdje se vidi položaj W elektrode u sapnici plazmenog plina i sapnice

zaštitnog plina.

Slika 3.22 Glava za zavarivanje SP6

Slika 3.23 Pojednostavljeni prikaz sapnica

Električni luk se sastoji od tzv. pilot luka i prenesenog luka. Pilot luk se uspostavlja između

plazmene mlaznice i W elektrode i označava stanje spremnosti za zavarivanje, a nakon njega se

uspostavlja preneseni luk koji se uspostavlja između W elektrode i radnog komada ili cilindra.

Ukoliko dođe do gašenja glavnog ili prenesenog luka tada se pali pilot ili nepreneseni luk za

održavanje ioniziranog stanja. Obje vrste električnog luka su prikazane na slici 3.24.


a) pilot luk b) preneseni luk

Slika 3.24 Faze električnog luka

Izolirana vodom hlađena SP6 glava je namijenjena za struje zavarivanja do 380 A, a neizolirana

je za struje do 230 A kod plazma postupka zavarivanja. W elektrode za ovu glavu mogu biti

promjera 2.4, 3.2, 4 i 4.8 mm.

f) Sustav za dodavanje žice

Sustav za dodavanje žice se sastoji od držača koluta, provodnika i pištolja koji je smješten na

isti nosač na kojem je pričvršćena i glava SP6 (slika 3.25).

Slika 3.25 Sustav za dodavanje žice


4. PRORAČUN TROŠKOVA ZAVARIVANJA I NORMATIVA VREMENA

ODABRANOG REPREZENTANTA PLAZMA POSTUPKOM

Za proračun troškova zavarivanja [2] odabran je plašt naplatka 10.50x12″, slijedećih

karakteristika, kojem je širina cilindra ili duljina zavarenog spoja 312 mm. Kao plazmeni plin

upotrebljava se argon, a kao zaštitni plin upotrebljava se mješavina argona i vodika 95% / 5%.

Troškovi zavarivanja se sastoje od:

− Troškova plina i dodatnog materijala za zavarivanje

− Troškova električne energije

− Troškova osobnog dohotka izrade

− Troškova stroja

Troškovi plina i dodatnog materijala se izračunavaju na slijedeći način:

dmzplppldmpl TTTT ++=+ (4.1)

gdje je:

dmpl+T - trošak plina i dodatnog materijala, komkn ,

pplT - trošak plazmenog plina, komkn ,

zplT - trošak zaštitnog plina, komkn ,

dmT - trošak dodatnog materijala, komkn .

pplpplppl ctqT ⋅⋅= (4.2)

gdje je:

pplq - protok plazmenog plina, min

l ,

t - vrijeme zavarivanja, kommin ,


pplc - cijena plazmenog plina, l

kn

minl3,3ppl =q ,

=t 1,20 min,

pplc =0,053l

kn

Uvrštenjem izmjerenih vrijednosti u jednadžbu 4.2 dobije se,

komkn21,0053,02,13,3pplpplppl =⋅⋅=⋅⋅= ctqT

zplpzplp ctqctqTTT ⋅⋅+⋅⋅=+= zplkzplkzplpzplkzpl (4.3)

gdje je:

zplkT - trošak zaštitnog plina sa strane korijena zavara, komkn

zplpT - trošak zaštitnog plina sa strane pištolja, komkn

zplkq - protok plina za zaštitu korijena, min

l

zplkc - cijena zaštitnog plina korijena, l

kn

zplpq - protok plina kroz pištolj, min

l

zplpc - cijena zaštitnog plina koji prolazi kroz pištolj, l

kn

zplkc = zplpc =0,054l

kn ,

minl15zplpzplk == qq ,



komkn94,115054,02,12zplkzplkzplpzplkzpl =⋅⋅⋅=⋅⋅+⋅⋅=+= zplpzplp ctqctqTTT

dmdm*dmdm clmT ⋅⋅= (4.4)

gdje je:

*dmm - masa jednog metra dodatnog materijala,

mkg

dml - potrebna duljina dodatnog materijala za zavarivanje jednog komada, cm

dmc - cijena dodatnog materijala, kgkn

*dmm =0,0037

mkg

zzdm tvl ⋅= (4.5)

gdje je:

žv - brzina žice, mincm

zt - vrijeme zavarivanja, min

mincm53ž =v

min2,1z =t


cm6,632,153zzdm =⋅=⋅= tvl =0,63m

dmc =15,76kgkn


kn037,076,1563,00037,0dmdm*dmdm =⋅⋅=⋅⋅= clmT

Uvrste li se dobivene vrijednosti troškova plazmenog plina, zaštitnog plina i dodatnog materijala,

u izraz 4.1 navedeni troškovi po jednom komadu iznose,


komkn19,204,094,121,0dmzplppldmpl =++=++=+ TTTT .

Troškovi električne energije izračunavaju se na slijedeći način:

1el.en

tel.en

1 ck

NT ⋅ε⋅

⋅= (4.6)

gdje je:

el.enT - trošak električne energije, komkn

N - snaga električne energije, kW

tk - koeficijent taljenja dodatnog materijala

ε - itermitencija, vrijeme uključivanja električnog luka, vrijemeradno ukupno

luka gorenja vrijeme , %

1el.enc - cijena električne energije,

kWhkn

)1(N1000 0

s

ε−+ε⋅η⋅

⋅=

IUN (4.7)

gdje je:

U - napon električnog luka, V

I - struja zavarivanja, A

sη - stupanj korisnog djelovanja stroja

N0 - snaga koju stroj koristi u praznom hodu

U = 24 V

I = 138 A

sη =0,95

ε = 480210 =0,44 %

N0 = 0,7 kW

Uvrštavanjem izmjerenih vrijednosti u jednadžbu 4.7 dobije se:


93,1)44,01(7,044,00,951000

13824)1(1000 0

s

=−+⋅⋅⋅

=ε−+ε⋅η⋅

⋅= NIUN kW

kt = 0,87hA

g ,(izvedeno iz brzine žice u metrima u minuti i vaganjem žice preciznom vagom u g)

hdepozitakg12,0

hdepg120

hAg0,87A138t ==⋅=k

1el.enc = 0,52

kWhkn

Uvrštavanjem izračunatih vrijednosti u jednadžbu 4.6 dobije se:

dep kgkn1952,0

44,012,0193,11 1

el.ent

el.en =⋅⋅

⋅=⋅ε⋅

⋅= ck

NT ,

Ako je brzina žice 53mincm , vrijeme zavarivanja 1,2 min i ako je masa 1m žice 0,0037kg, može

se izračunati da je za jedan komad potrebno 0,0024 kg depozita. U tom slučaju bi trošak

električne energije po jednom komadu iznosio:

kn. 05,00024,0190024,0el.en =⋅=⋅T

Troškovi osobnog dohotka izrade računaju se na slijedeći način:

ε⋅=

tkODITODI (4.8)

gdje je:

ODIT - trošak osobnog dohotka izrade, dep kg

kn

ODI - bruto iznos osobnog dohotka, hkn

ODI = 18,5 hkn

Uvrštenjem poznatih vrijednosti u izraz 4.8 dobiva se trošak osobnog dohotka izrade,

depkg

kn38,35044,012,0

5,18ODI =

⋅=

ε⋅=

tkODIT ,


ako je za jedan komad potrebno oko 0,0024 kg depozita, tada bi po jednom komadu trošak

osobnog dohotka iznosio:

.komkn84,00024,038,3500024,0ODI =⋅=⋅T

Troškovi stroja izračunavaju se na slijedeći način:

godišnjeradasatibrojodržavanjeosiguranjeamortCT ).(N1

stroja++⋅

= (4.9)

1strojaT - trošak stroja računato po satu rada za 1 godinu,

hkn

NC - nabavna cijena stroja, kn

kn 91,190.385N =C

amort. - amortizacija, 10% od CN godišnje

osiguranje - premija osiguranja godišnje, 1% od CN godišnje

održavanje - godišnji iznos na održavanje, npr. 4% od CN godišnje

Uvrštavanjem navedenih vrijednosti u izraz 4.9 dobije se

.hkn 26,26

2200)04,001,01,0(91,190.385).(N1

stroja =++⋅

=++⋅

=godišnjeradasatibroj

održavanjeosiguranjeamortCT

Trošak stroja po jednom komadu bi iznosio:

.komkn19,10024,0

44,012,0126,260024,01

t

1strojastroja =⋅

⋅⋅=⋅

ε⋅⋅=k

TT

Ukupni troškovi zavarivanja jednog komada dobili bi se zbrajanjem glavnih troškova i iznosili

bi:

T = Tpl+dm + Tel.en + TODI + Tstroja =2,19 + 0,05 + 0,84 + 1,19 = 4,27 .komkn

Ukupno vrijeme za zavarivanje jednog radnog komada računa se prema izrazu:

kpz

U tn

tt += (4.10)

gdje je:


ut - ukupno vrijeme zavarivanja, min

pzt - pripremno – završno vrijeme, min

n - broj komada u seriji

kt - komadno vrijeme, min

Za seriju od n komada ukupno vrijeme zavarivanja iznosi:

kpzu tntt ⋅+= (4.11)

Pod pripremno – završnim vremenom tpz podrazumijeva se vrijeme određeno za pripremu za

obavljanje operacije zavarivanja i raspremanje radnog mjesta nakon obavljanja operacije

zavarivanja (upoznavanje dokumentacije, podloga, i nacrta, preuzimanje materijala te priprema

stroja, predaja gotovih komada, povrat dokumentacije, čišćenje radnog mjesta itd.).

Komadno vrijeme tk označava stvarno vrijeme zavarivanja jednog komada, a pomnoženo s n

vrijeme zavarivanja svih radnih komada u seriji ti.

Ukupno pripremno – završno vrijeme tpz se sastoji od osnovnog pripremno – završnog

vremena, tpzo, koje obuhvaća efektivno vrijeme pripreme (proučavanje dokumentacije, priprema

alata, materijala i stroja itd.) i dopunskog pripremno – završnog vremena, tpzd, koje obuhvaća

gubitke u pripremi za rad (čekanje na alat i materijal itd.).

Ukupno komadno vrijeme tk se sastoji od osnovnog (tehnološkog) vremena, tko, i ono se

računa prema izabranim režimima zavarivanja, komadnog pomoćnog vremena, tkp, koje

obuhvaća vrijeme neposredno prije i poslije samog zavarivanja (centriranje i stezanje radnog

komada, skidanje radnog komada itd.) i komadnog dopunskog vremena, tkd, koje obuhvaća pet

grupa, a to su: vrijeme za predah i odmor radnika, uvjeti radne sredine, osobne potrebe radnika,

organizacijski gubici i neophodni tehnološki zastoji.

Ako se uzme u razmatranje da jedan radni dan traje 8 sati i da je izmjereno vrijeme

zavarivanja 1,2 minute može se odrediti i ukupno vrijeme izrade jednog komada ili neke serije.

Mjerenjem opisanih vremena dobivene su slijedeće vrijednosti:


tko = 1,2 kommin

dankom 400

1,2480 min 480min 608 sati 8 =⇒=⋅=

tkp = 1 min

tkd = 40 danmin =0,1

kommin

tpzo = 10 =⇒40010

danmin 0,025

kommin

tpzd = 10 danmin = 0,025

kommin

Uvrste li se izmjerene vrijednosti u izraz 4.10 dobiva se tu za jedan radni komad i ono iznosi:

=++++

=+= kdkpkopzdpzo

kpz

U 1nttt

ttt

tt 0,025 + 0,025 + 1,2 + 1 + 0,1 = 2,35

kommin .

Ako je potrebno izračunati potrebno vrijeme za veličinu serije od 100 komada tada će ukupno

vrijeme iznositi:

min. 05,230)1,012,1(100)025,0025,0(kpzu =++⋅++=⋅+= tntt


5. ZAVARIVANJE PLAŠTA NAPLATKA DIMENZIJA 10.50 X 12″ PLAZMA

POSTUPKOM NA CNC AUTOMATU, MAKRO I MIKRO ANALIZA

PRESJEKA ZAVARENOG SPOJA

Uzorak koji je zavarivan i ispitivan u ovom radu je izrađen od materijala kvalitete DD11.

Materijal je opisan u poglavlju 2.2, a parametri zavarivanja su navedeni u tehnologiji zavarivanja

u prilogu broj 3.3. Na uzorku je provedena makro i mikro analiza presjeka zavarenog spoja, a na

slikama 5.1 i 5.2 su prikazani presjeci uzoraka. Na slici 5.1 prikazana je makro struktura

zavarenog spoja, a na slici 5.2 su prikazane mikro strukture zavara, zone utjecaja topline i

osnovnog materijala. Može se primijetiti da je zavareni spoj izveden bez značajnih pogrešaka, uz

potpuno protaljivanje osnovnog materijala. Vidljivo je malo smaknuće rubova plašta uslijed

lošeg centriranja, ali ne zabrinjavajuće. Vidi se i da je jako mala zona utjecaja topline koja je

karakteristična za zavareni spoj dobiven plazma postupkom zavarivanja. ZUT je manji od 10

mm što je jako bitan čimbenik jer su manjim zagrijavanjem i manje deformacije i promjene u

osnovnom materijalu.

Slika 5.1 Makro struktura zavarenog spoja plašta


a) metal zavara b) zona utjecaja topline c) osnovni materijal

Slika 5.2 Mikro struktura zavarenog spoja

Mikro struktura je prikazana uz uvećanje 250 puta.

Kako je ranije spominjano ispitivani materijal je kvalitete DD11. Svi plaštevi naplataka se

izvode od tog materijala jer je namijenjen za oblikovanje hladnom deformacijom. Međutim, u

praksi se pojavio slučaj pucanja istog materijala i to nakon hladnog oblikovanja. Pukotine su se

pojavljivale samo na materijalu debljine 4,5 mm. Budući da je materijal iste kvalitete i debljine

ranije bio primjenjivan bez poteškoća i problema, materijal je dan na ispitivanje i kemijsku

analizu sastava materijala. Ispitivanje je pokazalo da materijal zadovoljava zahtjeve normi za

osnovni materijal. Budući da nikakvog logičnog odgovora na ovaj problem nije bilo pristupilo se

predgrijavanju plašteva nakon zavarivanja i prije hladnog oblikovanja deformiranjem.

Predgrijavanje je provedeno zagrijavanjem zone zavarenog spoja pomoću plamenika,

mješavinom plina acetilena s kisikom. Kasnije se upotrebljavao i butan. Rezultati su bili

zadovoljavajući, tj. pukotine se nakon hladnog oblikovanja nisu pojavljivale. Ovaj slučaj je ostao

nerazjašnjen i uzroci pojave pukotina nisu otkrivani. Nastavit će se sa ispitivanjima

problematičnog materijala da se utvrdi uzrok nastajanja pukotina zbog toga što je ispitivanjem

kemijskih karakteristika materijal u potpunosti zadovoljio. Potrebno je problem riješiti kako bi

se moglo ispravno reagirati ako se takav slučaj ponovi, jer reklamacija ispravnog materijala nije

moguća, a problem je možda negdje dalje, tehnološki, konstrukcijski,.…


6. ZAKLJUČAK - OCJENA TEHNOLOŠKE I EKONOMSKE OPRAVDANOSTI

PLAZMA POSTUPKA ZAVARIVANJA U PROIZVODNJI PLAŠTEVA

ČELIČNIH NAPLATAKA

U radu je opisan postupak plazma zavarivanja u proizvodnji naplataka i to za zavarivanje

plašteva u koje se na kraju zavaruju diskovi tvoreći tako naplatak određene dimenzije. Budući da

se radi o visoko serijskoj proizvodnji potrebno je bilo dokazati da je plazma postupak

zavarivanja opravdano primijenjen u takvoj proizvodnji. Usporedba s nekim od mogućih

postupaka zavarivanja koji bi se mogli primijeniti u takvoj proizvodnji gotovo da nije ni

potrebna jer kako je ranije opisano nije potrebna nikakva mehanička priprema spoja za

zavarivanje i zavarivanje se izvodi velikom brzinom u jednom prolazu, a zavareni spoj je u

potpunosti provaren, bez pogrešaka, estetski na vrlo visokom nivou. Ako se uzme u obzir

činjenica da se najveći trošak u ukupnom trošku izrade odnosi upravo na vrijeme izrade tada je

vrlo bitno da se svaki naplatak izradi u što kraćem vremenu. U poglavlju 3.1 i na slici 3.1.3

prikazana je usporedba plazma postupka zavarivanja u odnosu na REL i TIG postupak. Ako se

radi o plaštevima naplataka debljine 4 i 5 mm kod plazma postupka nije potrebna priprema spoja

skošenjem rubova i zavarivanje je u jednom prolazu brzinom zavarivanja oko 30 cm/min, dok bi

u slučaju REL ili TIG postupka bilo obavezno skošenje rubova cilindra i zavarivanje bi se

moralo izvesti u dva prolaza s brzinama zavarivanja od 10 cm/min kod TIG postupka i 15 do 20

cm/min kod REL postupka zavarivanja. Ako se uzme u obzir još i količina dodatnog materijala

koja se troši pri plazma postupku kod kojeg nema pripremljenog žlijeba, za razliku od

pripremljenog žlijeba pri REL i TIG postupku zavarivanja dobije se još jedna bitna ušteda na

dodatnom materijalu za zavarivanje. Osim toga nije potrebna ni naknadna obrada zavarenog

spoja pa je nakon zavarivanja na uređaju za plazma zavarivanje omogućen brz prijelaz na

slijedeće operacije izrade naplatka.


7 LITERATURA

[1] Gojić, Mirko: Tehnike spajanja i razdvajanja materijala. Sisak, Metalurški fakultet, 2003. str. 4-7.

[2] Lukačević, Zvonimir: Zavarivanje. Slavonski Brod, Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Strojarski fakultet Slavonski Brod, 1998. str. 49-54.

Documents

1. UVOD 1.1 PODJELA POSTUPAKA · PDF filePrimjena CNC automata za zavarivanje čeličnih naplataka plazma postupkom 2 1.2 OPĆENITO O PLAZMI Prva tri agregatna stanja su kruto, tekuće