Projektovanje tehnologije zavarivanja za E postupak

Машински факултет Краљево

Пројектовање технологије заваривања

Графички бр. 1 Лист бр. 1

Датум Студент Број индекса Оверио

7.04.2012 Кошанин Немања

РЕЛ – поступак

Под појмом електролучног заваривања подразумевају се поступци заваривања који као извор топлоте користе електрични лук успостављен између електроде и основног материјала, а додатни материјал је сама електрода. С обзиром на једноставно руковање и релативно ниску цену уређаја и додатног материјала с једне, а добар квалитет споја с друге стране, ручно електролучно заваривање обложеном електродом је донедавно примењивано више од свих осталих поступака заједно. Његовој широкој примени доприносе још и чињеница да су ограничења у вези са обликом предмета и врстом материјала који се заварује, као и положајима заваривања, мања од свих осталих поступака заваривања.

1. Анализа хемиског састава и механичких карактеристика основног материјала Примењени основни материјал P265 GH (Č.1204) спада у групу ватроотпорних челика који се користе за котлове, размењиваче топлоте, цеви, резервоаре, казане за бојлере, шерпе и судове под притиском са садржајем угљеника мањим од 0,20%. Лимову за ове уређаје израђују се топлим ваљањем. Табела 1.0 – Стандарди задатог челика......................................................[1]

Ознака стандарда

JUS EN 10217-5 JUS.C.B4.014 JUS EN

10217-2

Ознака челика P265 GH Č 1204 1.0425

Табела 1.1 – Хемијски састав основног материјала.............................................................................[1]

Ознака челика

C (%) max

Si (%) max

Mn (%) max

P (%) max

S (%) max

Cr (%) Max

Ni (%) max

P265 GH 0.2 0.4 1.4 0.025 0.02 0.3 03

Табела 1.2 – Механичке особине основног материјала...............[1] Ознака челика

Rp (MPa) min

Rm (MPa) min

A5 (%) min

P265 GH 250 600 23

Слика 1.1 Израда потребних завара

Овај челик представља нискоугљенични нелегирани челик са гарантованим хемијским саставом и добром заваривошћу.

Č 1 2 04 0-19 челици који нису намењени термичкој обради 0.2 % угљеника C






2. Анализа мера за припрему основног материјала за заваривање Операцијама које претходе извођењу заваривања стварају се услови за успешну реализацију самог процеса заваривања. Припрема ОМ обухвата:

1. површинско чишћење 2. исправљање 3. припрему ивица

Чишћење ОМ спроводи се темељним уклањањем површинских слојева оксида, заштитних премаза (уља, боје), прашине и других површинских наслага, а у циљу спречавања њиховог продирања у структуру шава. Изводи се:

• механичким средствима • хемијским средствима • електро-хемијским средствима

Последња активност припреме основног материјала је позиционирање радних предмета. Позиционирањем се радни предмети постављају у међусобни положај који је одређен типом завареног споја. Радни предмети се постављају на утврђена међусобна растојања којима се првенствено одређује корени размк, али и облик жлеба и тип шава који треба да се формира. Коначно, стезањем се обезбеђује непроменњивост међусобних положаја и утврђених мера.

3. Систем анализа облика и мера за припрему жлеба за заваривање Применом жлеба за заваривање омогућује се прилаз електроди корену шава, чиме се обезбеђује добро топљење у корену шава.

Слика 1.2. Основни елементи жлеба.................[6]

Бр.

пози

ције

Назив

Бр.

пози

ције

Назив

1. Страница жлеба 2. Корен жлеба

3. Оштар корен жлеба 4. Туп корен жлеба

5. Размак у корену жлеба 6. Затупљење корена жлеба

7. Отвор жлеба 8. Ширина отвора жлеба

9. Угао отвора жлеба 10. Угао закошења жлеба

7 6

1

2,3,4 5

10 1

8 9






Облик жлеба зависи од карактеристика основног материјала, димензија делова који се заварују, поступка заваривања, експлоатационих услова заварене конструкције итд.

У случају задатог сучеоног споја на основу дебљине материјала (s=13mm) и поступка заваривања усваја се жлеб за Y шав са мерама приказаним у табели 1.4.

Табела 1.4. Основне мере жлеба према ISO 9692-1:2003................................................................[7]

Дебљина материјала Симбол Приказ жлеба

Угао отвора жлеба

Размак у

корену

Затупљење у корену

Поступак заваривања Пресек шава

5 40t≤ ≤ Y

60α = 4b = 2c = 111

4. Избор додатних и помоћних материјала

Усвајају се две различите дебљине електрода за израду .

1. d = 3.25 mm – за корени завар Y 2. d = 5 mm – за попуну Y шава и преклопни спој

Електрода за РЕЛ (Е) поступак бира се на основу врсте и карактеристика основног материјала (Č 1204). Из каталога фабрике електрода ,,Пива“ Плужине усваја се електрода ПИВА 160 Б.

ПИВА 160 Б је дебелооплаштена базична електрода за заваривање нелегираних и нисколегираних челика и челичног лива чврстоће до 670 МРа. Завари су жилави и на ниским температурама. Прикладна је за рад у свим положајима осим одозго надоле.

5. Анализа хемијског састава и механичких карактеристика додатних и помоћних материјала

Употреба електроде: Č 1202, Č 1204, Č 3133, Č 3105

Табела 1.6. Механичке особине чистог завара.................[2]

Напон течења (МРа) Јачина материјала (МРа)

Процентуално издужење

480÷560 580÷680 22÷26

Табела 1.7. Хемијски састав чистог завара.................[2]

С (%) Mn(%) Si(%)

0.1 1.6 0.7

Могући су сви положаји заваривања сем PG-а.






Ознака према ЕN 499: Е515В120262Н

6. Систем анализа мера за припрему додатних и помоћних материјала

Паковања са електродама се морају ускладиштити тако да су заштићени од атмосфеског утицаја, пособно влаге, а такође мора да буде осигурано да не дође до оштећења облоге и замене појединих врста електроде. Електроде које су добро затворене у пакете или у залемљене лимене кутије (спречено пристуство ваздуха) не треба накнадило сушити. Остале електроде пре употребе треба сушити, нарочито ако се захтева повишен квалитет заварених спојева. То се посебно односи на базичне електроде. Већ након 4 сата неке врсте базичних електрода у отвореној кутији се могу сматрати влажним и треба их накнадно сушити. Сушење електрода се обавља у посебним пећима за сушење са могућношћу регулације температуре. Сем тога сваки заваривач би морао на радном месту да има посебну приручну пећ-сушионик за одржавање температуре, најчешће између 60-90оС, како би се спречило влажење електрода за време рада. Температура и време сушења зависи од врсте електроде. Базичне електоде и поред доброг складиштења треба у већини случајева сушити, а нарочито ако се заварују микрoлeгирани челици или дебели лимови неумиреног челика. Ове електроде се суше по правилу на температури 300 до 350оС у трајању од најмање 2 сата. На температури од 350оС електроде могу да се држе најдуже 10 сати, јер би иначе дошло до оксидације облоге. Електроде са базичном облогом за заваривање челика напона течења мањег од 360 МРа могу да се суше и на темпаратури од 250оС. Овако осушене електроде могу да се пре употребе охладе до температуре 150 до 200оС и одложе у пећ за једнодневну употребу или ручне сушионике. Електроде за високoлeгиране челике треба сушити на температури између 200 и 250оС у трајању од 3 сата. Влажне електроде се лако препознају и према звуку при удару једна о другу: суве електроде дају оштар и висок звук, а влажне дубок. При заваривању влажним електродама чују се мале експлозије и пуцкетања, а са површине може да се примети испаравање влаге. Сушење електроде рутилног типа, у недостатку другог начина, може да се обави и непосредно пре заваривања укључивањем електроде у кратак спој. Обложене електроде временом старе, што може да се примети по малим белим кристалима на облози. Ово је резултат хемијских реакција састојака из облоге. Овакве електроде не смеју се користити. Коначно, треба пазити да се користе само електроде без механичког оштећења.

Е 50 2 B 120 2 6 H5

Садржај водоника у шаву: 1-3ml/100g

Једносмерна струја. Поларитет +

Сви положаји заваривања осим вертикалног

Коефицијент искоришћења: 115-120%

Базична облога

Минимално издужење: 22%

Јачина материјала: 580-680 MPa

Опште ознаке обложене електроде






Параметри процеса заваривања Табела 1.8. Струја заваривања.................[2]

ПИВА 160 Б d [mm] 3.25 4 5

I [A] 100÷140 140÷190 180÷230

Јачине струје:

- За преклопни спој: 120А - За корен Y шава: 120А - За испуњавање Y шава: 210А

За преклопни спој: - Пречник електроде је 3.25d mm= - Јачина струје

120I A= - Напон електричног лука

20 0,04 20 0,04 120 24.8U I V= + ⋅ = + ⋅ = - Бр. пролаза за корени део Y шава

1

22

21

22

121.85 19.51 1 3,55 440

121.85(6 8) 6 3.25 19.5

(8 12) 8 5 40e

e

A AnA

A mmA d mmA d mm

− −= + = + = =

=

= ÷ ⋅ = ⋅ =

= ÷ ⋅ = ⋅ =

Потребан је један пролаз ради испуњења корена шава и четри пролаза ради испуњења остатка шава. За израду преклопног споја потребан је један шав.

За Y спој: - Пречник електроде за - Јачина струје

- Напон електричног лука

Пречник електроде за - Јачина струје

- Напон електричног лука






7. Карактеристике изабраног уређаја за заваривање На основу потребне струје и напона заваривања усвојен је апарат за електролучно заваривање FRONIUS Тrans Рocket 3500.

Слика 1.3. Приказ изабраног уређаја

Опис уређаја:Уређај поседује дигитално праћење сигнала које обезбеђује савршену контролу рада. У случају лоше изабраних параметара или неодговарајућег руковања уређај сам, на основу повратних информација о електричном луку, исправља недостатке и обезбеђује идеалне карактеристике заваривања без обзира на услове у окружењу. Оваква технологија гарантује стабилност рада и изабране параметре заваривања чак и у случајевима када се користе напонски каблови дужине до 100м или се напаја преко агрегата-генератора са великим променама улазног напона. Trans Рocket 3500 је конструисан са додатно ојачаним кућиштем и потпуном заштитом од продирања воде и прљавштине преко уграђеног филтера. Уређај је трофазни, мале тежине и мобилан, што га чини идеалним како за радионице тако и за монтажне послове, одржавања и репарације разних постројења и конструкција, машина, опреме, цевовода. Погодан је за заваривање конструктивних челика, хромираних челика, алуминијума, сивог лива, специјалних материјала.

Основне карактеристике:

- Дигитално праћење сигнала, за изузетно стабилан рад - HOT START- подешавање почетне струје за лакше паљење електричног лука - СОФТ СТАРТ- меки старт електричног лука специјално развијен за базичне електроде - ANTI-STICK- спречавање ,,лепљења” електроде - Аrc Force Control- динамичка контрола густине лука са могућношћу подешавања - Заштита од преоптерећења са индикатором на контролном панелу. - Уграђен термостатски контролисан вентилатор

Табела 1.9 Технички подаци уређаја Trans Рocket 3500.................[10]

Струјни опсег Радни напон Напон

празног хода Интермитенција Тежина

10÷350А 20.4÷34V 90V 100%,260A

35%,350A 18kg






8. Смернице за избор заваривачког кадра Потребан заваривачки кадар за заваривање задатих спојева мора поседовати уверење за заваривачки кадар према EN 287-1 и то, за заваривање сучеоног споја:

за заваривање преклопног споја:

9. Потребни радни услови Заваривање је потребно изводити у условима који задовољавају мере безбедности и заштите на раду и обезбеђују квалитет изведених радова. Спојеви се могу заваривати само у радном простору који је заштићен од падавина, ветра, ниске температуре... Заваривање се изводи у најповољнијем могућем положају.

Атмосферски услови: Заваривање се може изводити на отвореном простору, без посебних услова предострожности, ако је температура околине виша од 0оС, ако нема кише и ветра. Код температура између -5 и 0оС обавезна је примена предгревања основног материјала ради обезбеђења лаганог хлађења завареног споја. Није препоручљиво примењивати технологију заваривања на температурама испод -5оС.

Заваривачко место: Сваки заваривач мора да буде снабдевен исправним прикључком за енергетски извор, исправним уређајем за заваривање, одговарајућом опремом, алатима и пибором, контролним деловима, одговарајућом заштитном опремом, потребном конструктивном и технолошком документацијом, неопходним специјалним алатима...

EN287-1 111 P BW W01 B t13 PA ss nb Без подлошке Једнострано заварено Положај заваривања Дебљина материјала Базична електрода Нискоугљенични челик Сучеони спој Заваривање лимова Е поступак Ознака стандарда

EN287-1 111 P FW W01 B t05 PB ss nb Без подлошке Једнострано заварено Положај заваривања Дебљина материјала Базична електрода Нискоугљенични челик Преклопни спој Заваривање лимова Е поступак Ознака стандарда






10. Редослед и техника заваривања Електрични лук успоставити повлачењем врха лелктроде, а не контактом и одницањем. Прекидање електричног лука изводити повлачењем електроде уназад, на очврслу троску и накнадним одмицањем.

Слика 1.4. Редослед заваривања сучеоног споја

Слика 15. Заваривање преклопног споја

Слика 1.6. Приказ вишеслојног заваривања сучеоног споја

4

2






11. Методе и обим контроле квалитета заварених спојева Ниво квалитета завареног споја: С

Контрола пре заваривања обухвата:

- контролу и преглед опреме и уређаја за заваривање - контролу радних услова - контролу основних материјала - контролу додатних, помоћних и потрошних материјала - контролу припреме жлебова за заваривање (контролу облика и димензија жлебова и стања површина) - контролу местимичног припајања (контролу састављања, монтаже делова и припајање, приваривање) - контролу уверења о стручној оспособљености заваривача (контролу атеста заваривача)

Контрола у току заваривања обухвата:

- контролу поступака и параметара заваривања - контролу успостављања и прекидања електричног лука - контролу извођења кореног завара - контролу наношења сваког наредног завара - контролу чишћења шљаке у току заваривања - контролу извођења предгревања за заваривање - контролу обезбедења лаганог хлађења после зваривања - контролу радног места Врста и обим контроле након заваривања изабрани су на основу стандарда СРПС Ц.Т3.010:

- визуелна контрола: 100% - пенетрантска контрола: 50% - ултразвучна контрола: 50%

12. Поступци термичке обраде На основу ознаке Č 1204 у којој 04 представља подгрупу челика који нису намењени термичкој обради, прописује се да није потребна термичка обрада након заваривања.

Температура предгревања.

Метод Сеферијана:

1.4 0.30, 2 0,389 9e

Mn CrC C + += + = + =

( ) ( )1 0,005 0,38 1 0,005 13 0,4047u eC C δ= ⋅ + ⋅ = ⋅ + ⋅ =

350 0,25 350 0,4047 0,25 137,66 140p uT C C C= ⋅ − = ⋅ − = ≈

На основу литературе са предавања за челике са угљеником од 0.2 до 0.3% опсег од 100 до 150 C

одговара претходном прорачуну.






13. Прорачун трошкова заваривања Трошкови додатног материјала:

[ ]

6 3 3 3

6

0.024 10 0.019 10 450 10 11.66 10 155 100

27.51 10 .................................... 9DM E E E E E DM

DM

T n S l R CT din

ρ − − −

−

= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

= ⋅

Број потрошених обложених електрода

[ ]62

4 1 0.024 10 ............................... 9EE š z z

E E

n S t komd l R

ηνπ

−= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅⋅

Брзина заваривања

[ ]322.17 10 ............................... 9minš

zz

l mt

ν = = ⋅

Време заваривања

[ ]3 610 3.383 10 min............................... 9Ez š š

z

t S lI Dρ − −= ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅⋅

Количина додатног материјала

[ ]0.1066 ............................... 9E š š Em S l kgρ= ⋅ ⋅ =

SЕ- површина пресека обложене електроде

nE- број потрошених елетрода

lš- дужина оствареног шава

Sš- површина попречног пресека шава

d- пречник електродењ

Трошкови електричне енергије:

( )010001

1000e ee t

U IT C Pk I

ε εη ε

⋅= ⋅ + − ⋅ ⋅ ⋅

8 /eC din kWh= - цена електричне енергије по kWh

28.4U V= - напон заваривања

210I A= - струја заваривања

0,8eη = - коефицијент искоришћења електричног лука.................[9]

0.5ε = - интермитенција.................[9]

10 /tk g Ah= - константа топљења електроде.................[9]

210 28.4 10008 0.5 28,4 /1000 0,8 10 210 0.5eT din kg⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅






Трошкови извора струје:

( )n m s d

isrs

C a O OT

B+ +

=

0,1ma = - проценат амортизације у односу на цену уређаја

0,04sO = - годишње одржавање у односу на цену уређаја

0,01dO = - годишња премија за осигурање

3000rsB h= - број радних сати

57884nC din= - набавна цена уређаја

( )57884 0,1 0,04 0,01

2.89 /3000isT din kg

⋅ + += =

Трошкови личног дохотка:

8 210 1680 .................[9]ld R RT n N din= ⋅ = ⋅ =

nR – ефективни број сати рада радника на разматраној операцији заваривања

NR- вредност једног сата рада заваривача

Укупни трошкови:

1711.3uT din=






Литература 1. Програм за читање челика „Key to Steel 2005“ 2. Каталог произвођача додатног материјала ,,Пива“ Плужине 3. Интернет страница www.fronius.com 4. www.limundo.com 5. www.tehnickaue.edu.rs 6. Заваривање гасним поступком 7. Интернационални стандарди EN ISO 9692-1:2003(E) 8. Приручник за технологију заваривања 9. Производни показатељи у заваривању 10. www.fronius.com/

http://www.fronius.com/

http://www.limundo.com/

http://www.tehnickaue.edu.rs/

http://www.fronius.com/

Documents

Projektovanje tehnologije zavarivanja za E postupak