Seminarski Rad TS2

8/17/2019 Seminarski Rad TS2

1/18

Mašinski fakultet Sarajevo

Tehnike spajanja 2

Miran Hebibović

Šemsudin Šabaredžović

Kenan Muhamedagić

Bodova:

od max 20

Datum kolokvija i prezentacije: Asistent:

Datum izdavanja

Oktobar 2015.

Naziv seminarskog rada

PREDGRIJAVANJE – metode proračuna i preporuke za izbor temperaturepredgrijavaja

Mašinski fakultet Sarajevo | Katedra za mašinski proizvodni inženjering | Tehnike spajanja 2

Seminarski rad


2/18

Ovu stranicu popunjava asistent!

Podaci o pregledima i predaji rada:

Datum izdavanja

Datum prvog pregleda

Datum predaje konačne verzije

Predat štampan i uvezan

PDF

doc/docx

literatura (elektronski)

Postignuti bodovi:

Stavka bodova od max

1. Način referenciranja 2

2. Korištene reference 2

3. Upotreba forme 2

4. Način obrade teme 6

5. Prezentacija 2

6. Kolokvij (3 pitanja po studentu) 6

Ukupno 20

Napomene:

Pozitivno

Negativno


3/18


4/18

2/16

Sažetak

Ovaj seminarski rad ukazuje na prednosti – pogodnosti i nedostatke primjene predgrijavanja u procesuzavarivanja.

Predgrijavanje je termička obrada prije zavarivanja koja se primjenjuje radi smanjenja brzine hlađenjazavarenog spoja. Time smanjujemo opasnost nastajanja tvrdih martezitnih struktura u zoni uticajatoplote odnosno zoni između zavara i osnovnog materijala. Smanjenjem tvrdih struktura smanjujemoopasnost nastajanja pukotina. Temperatura predgrijavanja zavisi od debljine materijala i hemijskomsastava.

Seminarski rad se sastoji iz četri cjeline. Prva cjelina – uvod u kojem je u kratko opisan procespredgrijavanja. U drugoj cjelini prikazani su razlozi primjene predgrijavanja. U trećoj cjelini predstavljenesu neke od metode kojima se vrši proraćun temperatura predgrijavanja. Četvrta cjelina sastoji se izpreporuka za izbor temperature predgrijavanja prema standardu EN 1011, za sitnozrnaste, nelegirane,CMn, visokočvrste (HSLA), toplootporne i kriogene čelike, kao i preporuke za aluminij i njegove legure.

Ključne riječi: predgrijavanje, zavarivanje, ugljikov ekvivalent, vrijeme t8/5


5/18

3/16

1 Uvod

Predgrijavanje je termička obrada prije zavarivanja, koja ima za cilj da podigne početnu temperatururadnog predmeta iznad temperature okoline. Predgrijavanje može biti potpuno ili djelimično zavisno odtoga da li zagrijavamo radni predmet ili samo oblast neposredno uz zavareni spoj. Najbolje utemperaturnom pogledu bi bilo kad bi se zagrijao čitav radni predmet ali je u praksi to teško izvodljivo ivezano sa velikim troškovima. Zbog toga se obično zagrijava oblast 3-6 puta veća od debljine materijalasa obje strane zavarenog spoja. Predgrijavanje je u suštini dovođenje dodatne energije što je vezano zapovećanje troškova zavarivanja te zbog toga moramo imati ubjedljive i opravdane razloge ukoliko seodlučimo na primjenu predgrijavanja.

Osnovni cilj predgrijavanja je podizanje općeg kvaliteta zavarenih spojeva koji se postiže kroz:

smanjenje brzine hlađenja zavarenog spoja, povećanu difuziju vodika iz šava, smanjenje zaostalih napona u zavarenom spoju, smanjenje tvrdoće u zoni uticaja toplote, povećanje udarne žilavosti zavarenog spoja, smanjenje sklonosti ka nastanku pokotina.

Ovi razlozi su odlučujući ako se radi o predgrijavanju ugljeničnih i legiranih čelika. Predgrijavanjealuminijuma i bakra vršimo zbog drugih razloga, tj. da bi smo samanjili intezitet odvođenja toplote kojupredaje zavarivački izvor toplote. Kod većih debljina pri zavarivanju bakra i aluminijuma snaga izvora nijedovoljna da istopi osnovni materijal, te se predgrijavanjem dovodi dodatna energija odnosno smanjujeintezitet odvođenja toplote u masu osnovnog materijala.

Toplota predgrijavanja je ona toplota koja nam je potrebna da podigne temperaturu žlijeba satemperature okoline na temperaturu predgrijavanja.

p p oQ = 2 c ρ d b T - T J (1.1)

Gdje su:

c J/K – toplotni kapacitet,

3ρ kg/m – gustoća,

d m – debljina materijala,

b m – širina zone predgrijavanja,

pT K – temperatura predgrijavanja,

oT K – temperatura okoline.

Slika 1.1: Shema radnog predmeta za odr eđivanje toplote predgrijavanja [1]

Toplota predgrijavanja može se dovesti različitim izvorima toplote i u zavarivačkoj praksi najčešće sekoristi gasni plamen, elektrootporno zagrijavanje i elektro-indukciono zagrijavanje. Najširu primjenu imapropan-butanski plamen koji nastaje sagorijevanjem smješe propan-butana i zraka u gorionicima čiji je oblik prilagođen radnom predmetu. Elektrootporno i elektroindukciono predgrijavanje se koristi prizavarivanju odgovornih konstrukcija gdje se moraju održavati vrlo strogi toplotni režimi.[1]


6/18

4/16

2 Razlozi primjene predgrijavanja

Predgrijavanje stavlja osnovne metalne komponente u odgovarajuće stanje za operaciju zavarivanja kojaslijedi. Predgrijavanje se izvodi zbog sljedećih razloga:

da bi se usporio proces hlađenja, da bi se smanjili naponi izazvani skupljanjem i deformacije zavarenog spoja, da bi se poboljšalo vezivanje, da bi se uklonila vlaga iz zavarenog spoja, da bi se smanjili termički šokovi.[2]

2.1 Usporavanje hlađenja

Neke legure (visokougljenični i niskolegirani čelici), kada se zavare i brzo ohlade mogu da razviju krtefaze u zoni uticaja toplote (ZUT). Ove faze mogu učiniti te legure osjetljivim na pojavu pukotina poddejstvom napona skupljanja za vrijeme hlađenja.

Mnogi čelici su osjetljivi na nastanak pukotina izazvanih vodikom, i brzo hlađenje ne izaziva samoformiranje osjetljivih mikrostruktura, već zarobljava vodik u očvrsli zavareni metal. Zbog zarobljavanja

vodika dolazi do pojave povećanja pritiska u zoni uticaja toplote, što može izazvati pojavu pukotina u većkrtoj mikrostrukturi.

Predgrijavanje koponenti prije zavarivanja u ovim situacijama se vrši da bi se usporila brzina hlađenjazavara (Slika 2.1). Usporeno hlađenje štiti metalne komponente tako što sprečava očvršćavanje zavaraformiranjem krtih faza. Žilavija struktura je otpornija na pojavu pukotina.[2]

Slika 2.1: Uticaj predgrijavanja na vrijeme hlađenja t8/51 [3]

2.2 Smanjivanje napona sakupljanja i deformacije zavara

Ako se na veoma ukrućenim zglobovima, ili na materijalima sa veoma niskom plastičnošću (npr. livenogvožđe), ciklus zavarivanja sa grijanjem, poslije kojeg slijedi brzo hlađenje može rezultirati pojavompukotina u zavaru ili okolnim oblastima.[2]

Ako se pretpostavi da se može izdvojiti zavar od okolnih limova, tada bi on nakon hlađenja bio kraći odokoline (Slika 2.2).

1 t8/5, Vrijeme hlađenja za temperaturni opseg od 800˚C do 500˚C


7/18

5/16

Slika 2.2: Zaostali naponi pri hlađenju zavarenog spoja [3]

Budući da je zavar vezan za okolinu, rezultat su zaostali naponi na zatezanje u sredini zavarenog spoja inaponi na pritisak u susjednim zonama. Predgrijavanjem se hladna okolina također istegne, pa će se prihlađenju skraćivati zajedno sa sredinom zavara, ali za manju veličinu, što ima za posljedicu manjezaostale napone uz predgrijavanja.[3]

2.3 Poboljšanje vezivanja

Neke legure (bakra i aluminijuma) imaju veoma visoku termičku provodnost i ako se pokuša zavarivanjedebelih hladnih ploča, osnovni materijal može ohladiti metal šava tako brzo da ne dođe do povezivanjasa osnovnim metalom. Ovo se naziva hladan start. Toplota odvedena od zone spajanja može biti tolikada primjena konvencijalnog zavarivanja električnim lukom može biti nemoguća.

Predgrijavanje se koristi u ovom slučaju da se poveća početna temperatura zagrijavanja dovoljno daobezbijedi povezivanje metala od samog početka. Ovo je naručito važno kada se koriste debele ploče ukombinaciji sa procesom koji mogu izazvati hladni start.[2]

2.4 Odvođenje vlage

Metalne komponente ostavljene preko noći u hladnoj radionici ili unijete spolja mogu lako da postanuprekrivene kondenzom ili čak vlažne. Ako se zavare u tom stanju, pojaviće se problemi u zavaru. Naprimjer, ako su komponente od čelika, vlaga postaje izvor vodika što može izazvati pukotine izazvanevodikom.[2]

Predgrijavanjem se olakšava i izlazak difuzijskog vodika. Atomarni difuzijski vodik lakše difundirakroz kristalnu rešetku pri višim temperaturama metala.[4]

2.5 Smanjenje termičkih šokova

Kad je potrebno zavariti hladnije dijelove (temperature značajno niže od 20˚C) potrebno je koristiti visokestruje zavarivanja ili jači gasni plamen za početak zavarivanja. Visoke početne pogonske energije mogu

u velikoj mjeri negativno uticati („termički šokovi“) na ovako hladan osnovni materijal. Upotrebapredgrijavanja, na ovaj način, bi trebala da se sprovodi manje skupim izvorima toplote u odnosu na onekoji se koriste za zavarivanje (npr. Predgrijavanje gasnim plamenom, a zavarivanje elektrolučnimpostupkom).[5]


8/18

6/16

3 Proračun temperature predgrijavanja

Teperaturu predgrijavanja, za odgovarajuće debljine osnovnog materijala, obično propisuje proizvođačosnovnog materijala, ili specijalista zavarivanja u odgovarajućoj specifikaciji procedure zavarivanja.Ovako propisano predgrijavanje se mora strogo poštovati, i izvoditi u propisanom režimu. Ipak, ako nisudostupne informacije o predgrijavanju, prepor učuju se sljedeće metode (proračuni) za utvrđivanjetemperature predgrijavanja, za date uslove primjene.[5]

3.1 Metoda Sefferian-a

Određivanje temperature predgrijavanja metodom Seferijana je jednostavno jer po njoj temeraturapredgrijavanja zavisi od:

hemijskog sastava materijala izraženog preko ugljikovog ekvivalenta1 debljine materijala koji se zavaruje.

Analitički izraz za izračunavanje brojne vrijednosti temperature predgrijavanja baziran je na rezultatimaispitivanja raspodjele tvrdoće u zoni zavarenog spoja kod različitih niskolegiranih čelika:

1

2pT =350 C-0,25 (3.1)

1

2p cT =350 C 1-0,005 d -0,25 (3.2)

c1 1 7

C =C+ Mn+Cr + Ni+ Mo9 18 90

(3.3)

gdje su:

Tp[˚C] - temperatura predgrijavanja,

C[-] - totalni ugljikov ekvivalent,

Cc[-] - hemijski ugljikov ekvivalent,

d[mm] - debljina materijala.[1]

Primjer:

Čelik 25CrMo4, debljina lima 12mm. Sastav čelika: C=0,25%; Si=0,25%; Mn=0,65%; Cr=1,15%;Mo=0,25%.

prvo se pronalazi Cc:

c1 7

C =0,25+ 0,65+1,15 + 0,659 90

cC =0,46

Pošto je poznat Cc i debljina lima, izračunava se C

0,46 1-0,005 12 =0,49

Na kraju se izračunava temperatura predgrijavanja:

1

2pT =350 0,49-0,25 =350 0,49=172°C [6]

3.2 Metoda Ito-Bessyio

Istraživanja japanskih istraživača Ito-a i Bessyo-a su pokazala da su osnovni faktori koji utiču nanastanak pukotina u zavarenom spoju:

hemijski sastav, debljina osnovnog materijala koji se zavaruje,

1 Ugljikov ekvivalent, predstavlja bezdimenzionalnu veličinu, koja se izračunava na osnovu sadržaja ugljika i ostalih

legirajućih elemenata.


9/18

7/16

količina difuzionog vodika u materijalu.

Uticaj ovih faktora definisan je izrarazom koji je nazvan parametrom prskanja:

p

Si Mn Cu Ni Cr Mo V d HP =C+ + + + + + + +5 B+ +

30 20 20 60 20 15 15 600 60 (3.4)

Eksperimentalnom analizom na bazi prskanja ukliještenog šava uspostavljena je veza izmeđutemperature predgrijavanja i parametra prskanja:

p pT =1440 P -392 (3.5)

gdje su:

Pp[-] - parametar prskanja,

d[mm] - debljina materijala koji se zavaruje,

H[cm/100 gr] - koncentracija difuzionog vodika.

Prvih devet članova u izrazu (3.4) predstavlja ustvari hemijski ugljkov ekvivalent pa se izraz zatemperaturu predgrijavanja može dati u obliku:

p c

d HT = C + +

600 60 (3.6)

Ovaj izraz za izračunavanje temperature predgrijavanja vrijedi uz određena ograničenja po pitanjuhemijskog sastava, debljine i sadržaja difuzionog vodika. Područje važnosti za izraz (3.6) dato je u tabeli(3.1)

Tabela 3.1: Osobine struktura željeza i ugljika [1]

C Si Mn Cu Ni Cr Mo V B

0,7-0,22% do 0,60% 0,4-1,4% do 0,50% do 1,2% do 1,2% do 0,7% do 0,15% do 0,05%

Debljina materijala 20-50 mm Koncentracija difuzionog vodika 1-5[cm3/100 gr]

Pored opisane metode Ito-a i Seferijanove metode, poznat je još niz metoda izračunavanja temperaturepredgrijavanja.

Metod KH-dijagrama: jedna od najpoznatijih metoda. Problem je u tome što se mora raspolagatisa KH-dijagramom koji se može primjeniti na zavareni spoj (zavarivački KH dijagram),

Metod BWRA: na osnovu broja termičke strogosti i pokazatelja zavarljivosti moguće je odredititemperaturu predgrijavanja za pojedine prečnike elektroda,

Metoda MTVH-dijagrama otklanja izvjesne nedostatke usljed greške u očitanju krivih hlađenjakod KH-dijagrama.

Temperatura pr edgrijavanja određuje se ustvari indirektno. Ona se najprije pogađa pa se onda na

osnovu očitanih tvrdoća i struktura u zavarenom spoju ocjenjuje da li je ona dovoljna ili ne.[1]


10/18

8/16

4 Preporuke za izbor temperature predgrijavanja prema EN 1011

U nastavku če biti date preporuke za izbor teperature predgrijavanja kod nelegiranih, sitnozrnatih,niskolegiranih, toplootprnih i kriogenih čelika prema EN 1011-2.

4.1 Preporuke za izbor temperature predgrijavanja kod sitnozrnatih, nelegiranih i

CMn čelika

Preporuke za izbor temperature predgrijavanje sitnozrnatih, nelegiranih i CMn čelika date su medotom A(prema Aneksu C.2, EN 1011-2). Metoda uzima u obzir kombinovanu debljinu materijala, a primjena ovemetode ograničena je na čelike hemijskog sastava prema tabeli 4.1.

Tabela 4.1: Raspon hemijskog sastava u procentima osnovnih elemenata čelika [7]

C Si Mn Cr Cu Ni Mo V

0,05-0,25 max. 0,8 max. 1,7 max. 0,9 max. 1,0 max. 2,5 max. 0,75 max. 0,20

Određivanje sigurne, ali ekonomski isplative, temperature predgrijavanja za prevenciju pojave pukotinaizazvanih vodikom je kritično i ovisi o preciznom poznavanju hemijskog sastava osnovnog materijala iugljikovog ekvivalenta CE, kao i hemijskog sastava metala šava.

Vrijednost ugljikovog ekvivalenta CE za osnovni materijal se izračunava pomoću sljedeće formule:

Mn Cr+Mo+V Ni+Cu

CE=C+ + + %6 5 15

(4.1)

Formula (4.1) može se primjeniti na čelike sa ugljikovim ekvivalentom od 0,30 do 0,70.

Primjenom odgovarajućih dodatnih materijla sa nižim sadržajem vodika moguće je izbjeći predgrijavanje.U sljedećoj tabeli dat je primjer maksimalne kombinovane debljine u zavisnosti od sadržaja difuzionogvodika deponovanog metala šava pri kojoj se može izbjeći predgrijavanje.

Tabela 4.2: Maksimalna dozvoljene kombinirane debljine osnovnog materijala i odgovarajuće pogonske energije zazavarivanje bez predgrijavanja [7]

Sadržaja vodika udeponovanommetalu šava[ml/100gr]

Maksimalna kombinovana debljina

CE do 0,49 CE do 0,43

Pogonskaenergija1,0 kJ/mm

Pogonska energija2,0 kJ/mm



mm mm mm mm

> 15 25 50 40 80

10 ≤ 15 30 55 50 90

5 ≤ 10 35 65 60 100

3 ≤ 5 50 100 100 100

≤ 3 60 100 100 100

Mjereno u skladu sa ISO 3690


11/18

9/16

Kombinovane debljine treba odrediti kao zbir debljine osnovnog materijala u prosjeku preko udaljenosti75 mm od linije zavarivanja. Ako se debljina poveća izvan 75 mm od linije zavarivanja, treba koristitiveće vrijednosti ukupne debljine.

Za iste debljine osnovnog materijala, temperatura predgrijavanja je viša kod ugaonog spoja nego kodsučeonog jer je ukupna debljina veća, a samim tim i odvođenje toplote.[7]

Slika 4.1: Određivanje ukupne debljine [8]

Temperatura predgrijavanja se određuje na osnovu dijagrama od C.2a do C.2m, iz EN 1011 -2, Aneks C.

Na slici 4.2 dat je primjer dva dijagrama za određivanje temperature predgrijavanja.

Slika 4.2: Primjer dijagrama za određivanje temperature predgrijavanja [7]

Minimalna temperatura međuprolaza koja se preporučuje često se koristi kao temperatura predgrijavanjapri zavarivanju u više prolaza.[7]

kombiniranadebljina

[mm]

kombiniranadebljina

[mm]

minimalnatemp.predgrijavanja

[˚C]

minimalnatemp.predgrijavanja

[˚C]

HDCE

HDCE

Kombinovanadebljina = ½(D1+D2)

Dmax = 40mm

Kod simetričnognanošenja varakombinovana

debljina je=(d1+d2+d3)

Kombinovana debljina=½(d1+d2+ d3)

Pogonska energija [kJ/mm]Pogonska energija [kJ/mm]


12/18

10/16

4.2 Preporuke za izbor temperature predgrijavanja kod visokočvrstihniskolegiranih (HSLA) čelika

Preporuke za izbor temperature predgrijavanje visokočvrstih niskolegiranih HSLA čelika date sumedotom B (prema Aneksu C.3, EN 1011-2). Ova metoda pokr iva zavarivanje čelika grupa 1 do 4 kaošto je navedeno u CR ISO 156081.

Na temperaturu predgrijavanja utiče hemijski sastav osnovnog materijala i metala šava, debljinaosnovnog materijala, nivo zaostalog vodika metala šava i pogonska energija. Povećanje sadržaja legura,debljine osnovnog materijala i sadržaja vodika povećava temperaturu predgrijavanja.

Uticaj hemijskog sastava na temperaturu predgrijavanja data je preko ugljikovog ekvivalenta (CET).

Mn+Mo Cr+Cu Ni

CET=C+ + + %10 20 40

(4.2)

Ova metoda je ograničena na čelike hemijskog sastava datog u sljedećoj tabeli.

Tabela 4.2: Raspon hemijskog sastava u procentima osnovnih elemenata čelika [7]

C Si Mn Cr Cu Mo Nb Ni Ti V B

0,05-0,35

max.0,8

0,5-1,9 max.1,5

max.0,7

max.0,75

max.0,06

max.2,5

max.0,12

max.0,18

max.0,005

Između temperature predgrijavanja i ugljikovog ekvivalenta CET postoji linearan odnos što se vidi na sljedećoj slici.

Slika 4.3: Temperatura predgrijavanja kao funkcija ugljikovog ekvivalenta, CET [7]

Odnos između debljine osnovnog materijala i temperature predgrijavanja može se vidjeti na slici 4.4. Saslike se vidi da povećavanjem debljine raste i temperatura predgrijavanja.

1 ISO CR 15608, Zavarivanje – Uputstvo za sistem grupisanja metalnih materijala.

TpCET

[ ˚

C]

CET[%]


13/18

11/16

Slika 4.4: Temperatura predgrijavanja kao funkcija debljine, d [7]

Uticaj sadržaja vodika u skladu sa ISO 3690 na temperaturu predgrijavanja prikazan je na slici 4.5. Možese vidjeti da povećanjem sadržaja vodika zahtijeva povećanje temperature predgrijavanja.

Slika 4.5: Temperatura predgrijavanja kao funkcija količine naostalog vodika, HD [7]

Uticaj pogonske energije na temperaturu predgrijavanja može se vidjeti na slici 4.6. Povećanjem unosatoplote pri zavarivanju smanjuje temperaturu predgrijavanja.

Slika 4.6: Temperatura predgrijavanja kao funkcija pogonske energije, Q [7]

Konačno, temperatura predgrijavanja u zavisnosti od ugljikovog ekvivalenta, debljine osnovnogmaterijala, količine zaostalog vodika i pogonske energije, data je sljedećom relacijom:

0,35

p

dT =697 CET+160 tanh +65 HD + 53 CET-32 Q-328

35 (4.3)

gdje su: CET - ugljikov ekvivalent; 0,2


14/18

12/16

HD [ml/100gr] - sadržaj zaostalog vodika u metalu šava; 1ml/100gr15

20100

100150

150Nije primjenjivo

300

0,5Cr0,5Mo0,25V ≤15>15

100100

150200

Nije primjenjivoNije primjenjivo

300

2,25Cr1Mo ≤15

>15

75

100

150

200

200

Nije primjenjivo

350

5Cr0,5Mo7Cr0,5Mo9Cr1Mo

Svedebljine

150 200 Nije primjenjivo 350

12CrMoV ≤8>8

150 200a 350b

NijeprimjenjivoNijeprimjenjivo

Nije primjenjivoNije primjenjivo

300a 450b

a) Martenzitni metod gdje je teperatura predgrijavanja ispod temperature početka martenzitnetransformacije (MS-linije) pri čemu se transformacija martenzita odvija u toku zavarivanja.

b) Austenitni metod gdje je temperatura predgrijavanja iznad temperature početka martenzitnetransformacije, pri čemu se omogućuje da se zavar ohladi ispod MS, odnosno da se martenzitnatransformacija desi prije primjene bilo kakve termičke obrade nakon zavarivanja.


15/18

13/16

Tabela 4.4: Preporuke za minimalnu temperaturu predgrijavanja i minimalnu i maksimalnu temperaturumeđuprolaza za zavarivanja kriogenih čelika [7]

Tip čelika premahemijskom sastavu

Debljina

mm

Minimalna temperaturapredgrijavanja i međuprolaza, ˚C

Maksimalnatemperatura

međuprolaza

˚CD klasaZaostali vodik≤5 ml/100g

C klasaZaostali vodik5 ≤ 10 ml/100g

3,5Ni5,0Ni5,5Ni9,0Ni

Preko 10Preko 10Preko 10Preko 10

100a 100b 100b

100b

150a Nije primjenjivaNije primjenjivaNije primjenjiva

250250250

a) Vrijednost za minimalnu temper aturu predgrijavanja su tipične za zavarivanje pri korištenju

dodatnog materijala sličnog osnovnom materijalu.

b) Nivo temperature predgrijavanja se odnosi na zavarivanje uz korištenje dodatnogmaterijala koji je sličan osnovnom materijalu pri čemu se isti ručno dostavlja u zonu izvoratoplote – električnog luka (TIG).

5% Ni i 9% Ni čelici se obično zavaruju korištenjem dodatnog materijala legiranog sa Ni, pričemu se ne zahtijeva predgrijavaje do 50 mm debljine osnovnog materijala.

4.4 Preporuke za izbor temperature predgrijavanja aluminija i aluminijskih legura

Aluminij i alumijske legure nužno je predgrijavati već i radi toga da bi se uspješno moglo provoditi

zavarivanje (velika toplotna vodljivost). Temperature predgrijavanja ovisi o vrsti aluminija, odnosnolegure, debljine materijala i postupka zavarivanja. Veći sadržaj legirajučih elemenata smanjuje toplotnuvodljivost, a time i temperaturu predgrijavanja. Kod zavarivanja MIG1 postupkom zbog veće iskoristivostielektričnog luka veći je unos toplote nego kod zavarivanja TIG2 postupkom, pa je u tom slučaju nižatemperatura predgrijavanja, ili se predgrijavanje obavlja samo kod početka zavarivanja.[6]

Predgrijavanje se može primjeniti iz sljedećih razloga:

za uklanjanje vlage prije zavarivanja (npr. Pri zavarivanju na gradilištu), da se izbjegnu nesavršenosti „hladnog starta“ zavarivanja, da se postigne balans toplote kada se zavaruju dijelovi sa značajnijom razlikom u debljini, da se smanji gubitak toplote pri zavarivanju debljih dijelova

Temperatura predgrijavanja data je u tabeli 4.5. Vrijeme predgrijavanja je važno i treba biti što je

moguće kraće kako bi se izbjegli štetni efekti. Prekomijerno predgrijavanje izvan vrije dnosti koje su dateu tabeli 4.5 mogu uticati na mehaničke osobine kod hladno obrađenih ili potpuno termički obrađenihmaterijala. Također može se mijenjati metalurška struktura ZUT-a usljed rasta kristalnog zrna i/iliprecipitacije sekundarnih faza.

U nekim okolnostima upotr eba mješavine argon-helija ili helija umjesto argona može eliminisati porebuza predgrijavanjem.[9]

1 MIG, eng. Metal Inert Gas.

2 TIG, eng. Tungsten Inert Gas.


16/18

14/16

Tabela 4.5: Preporuke za maksimalnu temperaturu predgrijavanja i temperaturu međuprolaza [9]

Osnovni materijal Temperatura predgrijavanja

˚C max.

Temperatura međuprolaza

˚C max.

Termički neobradive legure

1xxx3xxx5xxx

AlSi liv AlMg liv

120a 120a

Termički obradive legure

6xx AlSiMg liv AlSiCu liv

120a 100

7xxx 100a 80

a) Produženo zagrijavanje može prouzrokavati djelimično žarenje hladno obrađenih legura,kao i pretjerano starenje potpuno termički obrađenih legura.

Napomena 1: Temperature u tabeli su date samo kao smjernica. Iste vrijednosti se mogumijenjati u skaldu sa ugovorom i trebaju se navesti u odgovarajućoj proceduri zavarivanja.

Napomena 2: U grupi 22.4 (5xxx) legura koje sadrže >3,5 Mg i grupi 23.2 (7xxx) legura,precipitacija može prouzrokovati koroziju u određenim uslovima eksploatacije.

Temperaturu međuprolaza treba kontrolirati usljed sljedećih razloga:

da bi se izbjegla degradacija mehaničkih osobina usljed pregrijavanja, da bi se smanjila zona omekšavanja u ZUT-u, da bi se smanjio nivo segregacija unutar ZUT-a (pretjerano starenje).

Preporučuje se da temperatura međuprolaza ne prelazi odgovarajuće vrijednosti date u tabeli 4.5.[9]


17/18

15/16

5 Zaključna razmatranja

Termičku obradu prije zavarivanja(predgrijavanje) potrebno je izbjegavati kad god je to moguče, te jeprimjenjivati samo onda kada je to neophodno. Predgrijavanje je potrebno izvoditi prema preporukamazavisno od debljine materijala i hemijskog sastava. Predgrijavanje treba izvoditi odgovarajućomopremom, uz nadzor i izvođenje od strane osposobljenog kadra.


18/18

16/16

6 Literatura

[1] O.Pašić , (1998). Zavarivanje [Univerzitetski užbenik], Svjetlost, Sarajevo

[2] Prospekt: BOC Library, AU: IPRM: 2007: Section 8: Consumable, pp. 326-329http://www.bocworldofwelding.com.au/media/pdf/file/library/WOWLibrary-Preheating%20of%20materials-Consumables.pdf (pristupljeno 11.12.2015)

[3] https://www.sfsb.hr/kth/zavar/tii/predg.html (pristupljeno 13.11.2015)

[4] M. Zgurić, (2015). Završni rad, Toplinska obrada zavarenih spojeva. Fakultet strojarstva ibrodogradnje, Zagreb

[5] I. Hajro, O. Pašić (2013). Tehnike spajanja 2 (skripta). Mašinski fakultet, Sarajevo

[6] I.Juraga, M. Živčić, N. Gracin (1994). Reparaturno zavarivanje, Zagreb [7] BS EN 1011-2 (2001). Welding – Recommendations for welding of metallic materials – Part 2: Arcwelding of ferritic steels

[8] EN 1090 (2014). Guideline, The Linde group[9] BS EN 1011-4 (2000). Welding – Recommendations for welding of metallic materials – Part 4: Arcwelding of aluminium and aluminium alloys
http://www.bocworldofwelding.com.au/media/pdf/file/library/WOWLibrary-Preheating%20of%20materials-Consumables.pdfhttp://www.bocworldofwelding.com.au/media/pdf/file/library/WOWLibrary-Preheating%20of%20materials-Consumables.pdfhttp://www.bocworldofwelding.com.au/media/pdf/file/library/WOWLibrary-Preheating%20of%20materials-Consumables.pdfhttps://www.sfsb.hr/kth/zavar/tii/predg.htmlhttps://www.sfsb.hr/kth/zavar/tii/predg.htmlhttps://www.sfsb.hr/kth/zavar/tii/predg.htmlhttp://www.bocworldofwelding.com.au/media/pdf/file/library/WOWLibrary-Preheating%20of%20materials-Consumables.pdfhttp://www.bocworldofwelding.com.au/media/pdf/file/library/WOWLibrary-Preheating%20of%20materials-Consumables.pdf

Documents

Seminarski Rad TS2