ZAVARIVANJEje spajanje dvaju ili više, istorodnih ili raznorodnih materijala, taljenjem ili pritiskom, sa ili bez dodavanja dodatnog materijala, na način da se dobije homogen zavareni spoj.

ZAVARLJIVOSTje sposobnost materijala, da se pri određenim povoljnim uvjetima zavarivanja ostvari kontinuirani zavareni spoj, koji će svojstvima udovoljiti predviđenim uvjetima i vijeku eksploatacije.

ZONA TALJENJA- ZT (zavar, navar, šav) je dio površine poprečnog presjeka zavarenog spoja koji je bio rastaljen. Sastoji se najčešće od mješavine OM i DM, ali ponekad samo od DM (lemljenje) ili samo od OM (zavarivanje bez DM).

ZONA UTJECAJA TOPLINE- ZUT (prelazna zona) je onaj dio OM (uz ZT) koji se nije rastalio, ali čija su se mikrostruktura i svojstva izmjenili pod utjecajem topline zavarivanja (lemljenja ili toplinskog rezanja).

PREDGRIJAVANJE-Zagrijavanje neposredno prije zavarivanja u zoni OM gdje će se zavarivati, lemiti ili toplinski rezati. Potrebno je propisati minimalno potrebnu temperaturu predgrijavanja To s tolerancijama (Tomin, Tomax). Temperatura predgrijavanja se najčešće mora održavati sve do završetka zavarivanja.

OSNOVNI MATERIJAL- OM je materijal koji se zavaruje, lemi ili reže.

DODATNI MATERIJAL- DM je materijal koji se dodaje u zoni taljenja pri zavarivanju, lemljenju ili nabrizgavanju.

PRIPREME SPOJEVA I ŽLIJEBOVA ZA ZAVARIVANJE

Sučeoni I-spoj

Sučeoni V-spoj

Sučeoni X-spoj

Sučeoni U - spoj

ELEMENTI SPOJA ZAVARENOG TALJENJEM

METALURGIJA ZAVARIVANJA

Širi pojam metalurgije obuhvaća znanost i vještinu izdvajanja metala iz njihovih ruda, te pripremu metala za korištenje. Metalurgija zavarivanja obuhvaća procesnu i fizikalnu metalurgiju.Procesna metalurgija obuhvaća izdvajanje metala, pročišćavanje, legiranje, lijevanje, oblikovanje, toplinsku obradu i spajanje metala, da bi se dobio polu-proizvod ili gotov proizvod. Fizikalna metalurgija obuhvaća kristalografiju, mehanička ispitivanja, određivanje fizikalnih karakteristika, metalografiju i mnoge druge znanstvene oblasti, koje primjenjujemo pri ispitivanju metala odnosno proizvoda iz metala.

ZONA UTJECAJA TOPLINE – ZUT

ZUT teorijski obuhvaća područje OM, u kojem se OM nije talio za zavarivanja, ali u kojem je došlo do promjene mikrostrukture, mehaničkih, korozijskih ili drugih svojstava zbog unošenja topline zavarivanjem, lemljenjem ili termičkim rezanjem.

Izrazite promjene strukture kod dovoljno sporog hlađenja za nelegirani čelik su iznad A1 (723°C) pa se na makro izbrusku lako uočiti ZUT (temperature između Ac1 i tališta).

Ova zona će dati drugačiji refleks svjetlosti u odnosu na osnovni materijal, jer je u toj zoni došlo do promjene veličine zrna, usmjerenja zrna i strukture.

ZONE ZAVARENOG SPOJA IZ POBOLJŠANOG ČELIKA

Saslikese uočavaju se tri zone:

1. zonagrubogzrna,

2. zonasitnog (finog) zrna

3. zonapopuštanja.

SMJER RASTA KRISTALA

Pogled odozgo na kupku pri zavarivanju prikazuje smjer rasta kristala. Kristali su u svakom trenutku okomiti na liniju izoterme. Oblik izoterme tališta je različit i ovisi o temperaturnom polju.

GREŠKE U ZAVARENIM SPOJEVIMA KOJE NASTAJU U IZRADImogu se podijeliti s obzirom na:

- 1. Uzrok nastajanja:konstrukcijske greške,metalurške greške i tehnološke greške.

- 2. Vrstu- plinski uključci,uključci u čvrstom stanju,naljepljivanje,nedostatak provara,pukotine i greške oblika i dimenzija

- 3. Položaj- unutrašnjegreške,površinskeipodpovršinskegreškeigreškepocijelompresjeku.

- 4. Po obliku- kompaktne greške,izdužene greške,oštre greške,zaobljene greške,ravninske greške i prostorne greške.

- 5. Po veličini- male greške,greškesrednjeveličineivelikegreške.

- 6. Po brojnosti- pojedinačne greške,učestale greške i gnijezdo grešaka.

PODJELA GREŠAKA S OBZIROM NA UZROK NASTAJANJA:

Konstrukcijske greške nastaju zbog lošeg konstrukcijskog oblikovanja zavarene konstrukcije.

Metalurške greške vezane su uz metalurške, termodinamičke i hidrodinamičke pojave koji prate proces taljenja materijala, kristalizacije i hlađenja zavarenog spoja.

Tehnološke greške posljedica su loše propisane tehnologije zavarivanja ili se kvalitetno propisana tehnologija zavarivanja ne provodi u potpunosti pri zavarivanju konstrukcije.

PUKOTINE

- hladne,

- Tople (vruće),

- uslijed naknadne toplinske obrade ili naknadnog zagrijavanja

- uslijed slojastog ili lamelarnog odvajanja

- ostale

HLADNE PUKOTINE ( COLD CRACKING)

nastaju pri hlađenju zavarenog spoja na temperaturi ispod 200C, a čak mogu nastati i nekoliko dana nakon zavarivanja, pa su tako u tom slučaju dobile naziv "zakašnjele" hladne pukotine.

S obzirom na smjer rasprostiranja postoje longitudinalne (L) i transferzalne (T) pukotine.

TRI SU OSNOVNA UZROKA NASTAJANJA HLADNIH PUKOTINA, A TO SU:

- sklonost materijala prema zakaljivanju,

- postojanje zaostalih napetosti i

- količina difuzijskog vodika.

Ponekad vodik ostaje zarobljen u zavarenom spoju, ne izazove pukotine, ali se na površini loma mogu uočiti tzv. ”riblje oči” i “pahuljice”.

EKSPERIMENTALNE LABORATORIJSKE I POGONSKE PROBE ZAVARLJIVOSTI ZA PROCJENU SKLONOSTI MATERIJALA PREMA HLADNIM PUKOTINAMA.

Implant metoda (daje kvantitativne pokazatelje, tzv. kritična implantacijska naprezanja).

Tekken metoda (daje kvalitativne pokazatelje, tj. ima ili nema pukotina uz određenu tehnologiju i uvjete zavarivanja).

TOPLE PUKOTINE (HOT CRACKS)

nastaju pri kristalizaciji i hlađenju zavarenog spoja na relativno visokim temperaturama (npr. kod čelika od temperature kristalizacije do približno 900 C).

Postoje dva osnovna tipa toplih pukotina:

kristalizacijske i

podsolidusne ili likvacijske.

KRISTALIZACIJSKE TOPLE PUKOTINE nastaju pri kristalizaciji u zoni taljenja.

PODSOLIDUSNE ILI LIKVACIJSKE PUKOTINE najčešće nastaju u zoni utjecaja topline, poprečno ili okomito na uzdužnu os zavara, ili u smjeru debljine osnovnog materijala.

LAMELARNO ODVAJANJE ILI SLOJASTO TRGANJE (LAMELLAR TEARING )

nastaje u zoni utjecaja topline i obično se dalje širi na osnovni materijal, a posljedica je postojanja nehomogenosti u osnovnom materijalu i djelovanja naprezanja zbog topline unesene zavarivanjem.

DEZOKSIDACIJA

Kisik je uvijek, u većoj ili manjoj količini, prisutan u rastaljenom metalu. Mora se spriječiti njegova reakcija sa ugljikom iz Fe3C, jer može uzrokovati poroznost i razugljičenje: C + O CO (plinski mjehurići, poroznost). Dodajući u oblogu elektrode ili u žicu za zavarivanje elemente, koji imaju veliki afinitet prema kisiku: Al, Si, Mn, Ti i Zr dolazi do reakcija

Produkti dezoksidacije su troska ili nemetalni mikrouključci u strukturi ZT.

Veći sadržaj dezoksidanata u dodatnom materijalu bit će potreban, ako:

• osnovni materijal sadrži više kisika,

• ako je jakost struje zavarivanja i/ili toplinski input veći,

• ako je veličina zone taljenja veća,

• ako je količina cundera i hrđe veća,

• ako je zaštitni plin jače oksidirajući; 100% CO2 plin je jače oksidirajući od Ar + 2% O2 ili čisti Ar.

POROZNOST

Poroznost nastaje zbog reakcija plin - metal i zbog otapanja velike količine raznih plinova u talini, koji pri skrućivanju moraju napustiti talinu zbog velikog pada rastvorljivosti - topivosti plinova u talini.

ZAJEDE MOGU NASTATI KAO POSLJEDICA:

- nepodešenih parametara zavarivanja (U. I, v),

- neodgovarajućeg nagiba elektrode u odnosu na radni komad.

VELIKO NADVIŠENJE LICA ZAVARA OVISI O:

- izboru dodatnog materijala; npr. bazične elektrode daju jače konveksan zavar,

- izboru parametara zavarivanja; niži napon daje konveksnije lice zavara,

- položaj zavarivanja; zavarivanje “nad glavom” daje konveksno lice zavara

DENIVELACIJE (SMAKNUĆE) RUBOVA– geometrijska greška koja nastaje kao posljedica loše pripreme elemenata spoja prije zavarivanja. Ova greška smanjuje dinamičku nosivost spoja i funkcionalnost proizvoda zbog odstupanja dimenzija.

KUTNE DEFORMACIJE

Posljedica su deformacija nakon zavarivanja. Stavljanje van pravog položaja ili korištenje steznih naprava omogućava izbjegavanje ili smanjenje kutnih deformacija.

NEPROVARNI KORIJEN MOGU UZROKOVATI:

• nepodešeni parametri zavarivanja,

• neodgovarajući nagib ili tehnika vođenja elektrode,

• magnetsko puhanje električnog luka,

• nedovoljan otvor žlijeba za pristup vrha elektrode,

• prevelika visina grla žlijeba ili premali zazor u grlu žlijeba.

PROKAPLJINE U KORIJENU SE JAVLJAJU KAO POSLJEDICA:

- neodgovarajućih režima zavarivanja,

- neodgovarajuće tehnike rada zavarivača,

- veliki zazor u grlu žlijeba.

MJERE ZA SMANJENJE ZN I ZD-Smanjenje količine depozita,Korištenje steznih naprava,Stavljanjeizvanpravogpoložaja,Predsavijanje,Slijedzavarivanja(Tehnikepripolaganjupojedinihprolaza:ujednomsmjeru (nepovoljno), povratnikorak (rakovkorak), napreskok,ublokovima,kaskadno)

ZAVARLJIVOST MATERIJALA

Zavarljivost materijala je sposobnost zavarivanja materijala

VERIFIKACIJA POSTUPKA ZAVARIVANJA (ATEST POSTUPKA ZAVARIVANJA)je potvrda valjanosti određene tehnologije zavarivanja. Vrijedi uz određene uvijete i parametre zavarivanja (osnovni i dodatni materijal, debljina materijala, postupak zavarivanja, položaj zavarivanja, glavni parametri zavarivanja, …).

VERIFIKACIJA ZAVARIVAČA (ATEST ZAVARIVAČA) predstavlja potvrdu praktične i teorijske izobrazbe zavarivača za određene poslove iz domene zavarivanja (određeni materijal, postupak zavarivanja, položaj zavarivanja, debljina materijala, …).

TRI SU OSNOVANA NIVOA NA KOJIMA SE RAZMATRA ZAVARLJIVOST:

Operativna zavarljivost

Metalurška ili lokalna zavarljivost

Konstrukcijska ili opća zavarljivost

TOPLINSKE OBRADE ZAVARENIH SPOJEVA

Nakon zavarivanja najčešće se provode sljedeće toplinske obrade:

- smanjenje (popuštanje) zaostalih napetosti (naprezanja),popuštanje tvrdoće,normalizacija, rekristalizacijsko žarenje, gašenje, poboljšavanje (kaljenje + popuštanje tvrdoće),dehidrogenizacija, smanjivanje sadržaja difuzijskog vodika dogrijavanjem, difuzijsko žarenje,kombinirane toplinske obrade.

GLAVNI PARAMETRI TOPLINSKE OBRADE ZAVARENIH SPOJEVA:

• temperatura progrijavanja (Ts),

• vrijeme progrijavanja (ts),

• brzina zagrijavanja,

• brzina hlađenja.

PREDGRIJAVANJEpodrazumijeva zagrijavanje područja zavarivanja iznad temperature okoline, na propisanu temperaturu To, prije početka zavarivanja, te održavanje te temperature za vrijeme zavarivanja.

CILJEVI PREDGRIJAVANJA

Najčešće (za nelegirane, niskolegirane i visokočvrste čelike) se predgrijavanje vrši u cilju izbjegavanja hladnih pukotina, jer se predgrijavanjem postižu efekti suprotni onima, koji uzrokuju hladne pukotine.

ŠIRINA ZONE PREDGRIJAVANJA

Potrebno je zagrijati šire područje zavarivanja na temperaturu predgrijavanja, a ne samo rubove spoja. Što je zona predgrijavanja šira, bit će temperaturni gradijent manji i manja će biti termička naprezanja pri predgrijavanju. Preporuča se širina zone predgrijavanja 3-4 debljine lima sa svake strane spoja

DOGRIJAVANJEse provodi nakon završetka zavarivanja nastavljajući grijanje područja zavarivanja na temperaturi 200-300°C u trajanju oko 2 h.

ZAVARIVANJUSRODNE TEHNIKE

• Lemljenje

• Naštrcavanje

• Toplinska rezanja (plinsko, plazma, laser, elektronski mlaz)

• Toplinska žljebljenja (plinsko, arc-air, …)

LEMLJENJE je postupak kojim se metalni ili nemetalni dijelovi spajaju pomoću rastaljenog dodatnog materijala (lema) u nerazdvojnu cjelinu.

Pri lemljenju se osnovni materijal ne tali, jer ima više talište od dodatnog materijala.

VRSTE OBLOGE ELEKTRODE PREMA SASTAVU OBLOGE

• A (Acide) ......................kisela obloga,

• B (Basic) ......................bazična obloga

• C (Cellulosic) ................celulozna

• R (Rutile) ......................rutilna (rutil =TiO2)

• O (Oksidne) ………….. FeO, SiO2