Embed Size (px)
Citation preview
SVEUČILIŠTE U SPLITU
SVEUČILIŠNI STUDIJSKI CENTAR ZA STRUČNE STUDIJE STUDIJ STROJARSTVA
JURE NJAVRO
DIPLOMSKI RAD
TEHNOLOGIJA REPARATURNOG
ZAVARIVANJA KUĆIŠTA TV KAMERE IZ
LEGURE TITANA Ti-6Al-4V
Split, studeni 2011
2
SVEUČILIŠTE U SPLITU SVEUČILIŠNI STUDIJSKI CENTAR ZA STRUČNE STUDIJE
STUDIJ STROJARSTVA
PREDMET: MATERIJALI I i II
DIPLOMSKI ZADATAK
KANDIDAT: Jure Njavro
TEMA DIPLOMSKOG ZADATKA: Tehnologija reparaturnog zavarivanja kućišta TV kamere iz legure titana Ti-6Al-4V
MENTOR: Igor Gabrić, pred.
U radu je potrebno obuhvatiti i razraditi: - uvodno o titan legurama, toplinskoj obradi i zavarivanju titan legura; - izvršiti procjenu oštećenja kućišta, te odrediti opseg popravka; - propisati tehnologiju popravka (odabrati postupak zavarivanja, parametre, zaštitnu
atmosferu, pripremu spojeva, zamjenski i dodatni materijal); - izvršiti zavarivanje i ispitivanje probnih uzoraka (proba savijanja, kontrola tvrdoće,
metalografija, vlačna proba); - nakon sanacije kućišta obaviti ispitivanje kvalitete zavarenih spojeva; - iznijeti zaključke o odabranoj tehnologiji popravka; - navesti literaturu i izvore podataka.
Zadatak je predan kandidatu: 20. rujna 2011.
Rok za predaju diplomskog rada: 20. studenog 2011. Diplomski rad predan diplomskom Mentor: povjerenstvu: Igor Gabrić, pred. Predsjednik diplomskog povjerenstva: Voditelj poslova diplomskog povjerenstva: Slaven Šitić, pred. Mr.sc. Ado Matoković, v. pred
3
Sadržaj
SAŽETAK ............................................................................................................................. 4
1. UVOD................................................................................................................................ 5
1.1. Titan ............................................................................................................................ 5
1.2. Legure titana ............................................................................................................... 8
1.3. Toplinska obrada titan legura ................................................................................... 11
1.4. Zavarivanje titan legura ............................................................................................ 15
2. PROCJENA OŠTEĆENJA KUĆIŠTA I OPSEG POPRAVKA .................................... 16
2.1. Opis kućišta .............................................................................................................. 16
2.2. Procjena oštećenja kućišta ........................................................................................ 16
2.3. Opseg popravka ........................................................................................................ 19
3. IZBOR TEHNOLOGIJE POPRAVKA .......................................................................... 20
3.1. Zavarivanje tig postupkom ....................................................................................... 20
3.2. Analiza kemijskog sastava materijala ...................................................................... 22
3.3. Probno zavarivanje uzoraka ..................................................................................... 22
3.4. Analiza tvrdoće probnih uzoraka .............................................................................. 25
3.5. Analiza mikrostrukture ............................................................................................. 26
3.6. Proba savijanja.......................................................................................................... 29
3.7. Ispitivanje vlačne čvrstoće ....................................................................................... 29
3.8. Ocjena tehnologije zavarivanja ................................................................................ 32
4. TEHNOLOGIJA POPRAVKA ....................................................................................... 33
5. ZAKLJUČAK.................................................................................................................. 37
6. LITERATURA ................................................................................................................ 38
4
SAŽETAK
U ovom diplomskom radu pokazuje se primjena titana i titan legura za izradu
konstrukcija. Na primjeru popravka kućišta TV kamere za promatranje unutarnjeg dijela
rotacione peći i hladnjaka klinkera iz legure titana Ti-6Al-4V pokazat ćemo mogućnost i
način popravka oštećenja kućišta kamere. Vanjski izgled rotacione peći i njezine
unutrašnjosti vidimo na slikama 1. i 2.. Obavljeni popravak treba imati zadovoljavajuću
kvalitetu tj. treba omogućiti daljnje korištenje popravljenog kućišta uz zadovoljavajući vijek
trajanja.
Slika 1.
Slika 2.
5
1. UVOD
1.1. TITAN
Titan je lagan i čvrst metal, izuzetne otpornosti na atmosferske uvjete i koroziju u različitim
agresivnim sredinama. Pojavljuje se u mnogim mineralima, od koji su dva najznačajnija
izvora rutil i ilmenit, koji su široko rasprostranjeni u zemlji. Jedna od najznačajnijih titanovih
karakteristika je čvrstoća na razini čvrstoće poboljšanih čelika, no istovremeno je skoro
dvostruko lakši. Po svojstvima je najsličniji cirkoniju. Ime je dobio po Titanima iz grčke
mitologije.
Titan je otkriven 1790. godine. Prvo ga je otkrio William Gregor u Engleskoj, potom i Martin
Heinrich Klaproth iz Njemačke.
Prava proizvodnja titana je počela tek 1950. godine jer je bilo problema pri odvajanju titana
od kisika na koji on jako reagira. Jedan od procesa odvajanje je Kroll-ov proces koji je veoma
skup.
Titan ima malu specifičnu težinu - 4507 kg/m3 , srebrne je boje i sjajne površine, nije
magnetičan, talište mu je na 1668 ± 5ºC. Modul elastičnosti titana je oko 50% niži od modula
kod čelika. Čisti titan ima dobru rastezljivost i malu čvrstoću, oko 250 [MPa]. U malim
količinama kisik, dušik i vodik povećavaju čvrstoću ali i krhkost. Pri povišenim
temperaturama ovi elementi difundiraju u površinu titana stvarajući krhke spojeve. U tablici
1. prikazan je pregled nekih svojstava čistog titana.
Zbog relativno visoke cijene titan i njegove legure se koriste tamo gdje su njihova svojstva
neophodna. Kretanje cijena titana prikazano je u dijagramu na slici 4. Za primjene gdje je
potrebna visoka korozivna postojanost najčešće se koristi tehnički čisti titan, a tamo gdje
dizajn traži visoka čvrstoća na povišenim i niskim temperaturama koriste se titan legure.
Najviše se koristi u zrakoplovstvu, svemirskim letjelicama, vojnoj tehnici, kemijskoj
industriji i morskoj tehnologiji.[1], [2], [5], [6] Upotreba titana i njegovih legura od 1997 do
2006. g. prikazana je u dijagramu na slici 3. Na slici 5 prikazane su neke od primjena legura
titana.
6
Tablica 1. Svojstva titana
Tt - talište oC 1668
Tv – vrelište oC 3260
γ – gustoća (20 oC) kg/m3 4510
α – koeficijent linearnog istezanja (0-100 oC) 10-6K-1 8,5
λ - koeficijent toplinske vodljivosti (0-100 oC) Wm-1K-1 16,75
c – specifični toplinski kapacitet (0-100 oC) J kg-1K-1 616
E – modul elastičnosti (20 oC) MPa 108000
Slika 3. Korištenje titana i njegovih legura u industriji
7
Slika 4. Kretanje cijena titana po godinama
a) dio mlaznog motora b) dio ležišta osovine elise helikoptera
Slika 5. Primjer primjene titan legura
Titan ima veliki afinitet prema kisiku na povišenim temperaturama (iznad 400°C) što stvara
velike probleme prilikom zavarivanja.
Titan je dosta skuplji od ostalih tehničkih materijala, kao i njegovo zavarivanje, jer je
potrebna dodatna zaštita od oksidacije. Zato su konstrukcije od titana mnogo skuplje od
konstrukcija načinjenih iz drugih materijala.
Teško se strojno obrađuje jer je zbog visoke žilavosti i čvrstoće. Radi toga se oštrica alata
dosta brzo troši. Kada se brusi površina ne smiju se skidati velike količine metala odjednom
8
kako ne bi došlo do pregrijavanja, a time i do kontaminacije površine plinovima iz
atmosfere.
Kod brušenja titana i rezanja plazmom stvara se intenzivni svjetlosni efekt sa bijelim sporo
padajućim iskrama koje nastaju izgaranjem titana u titanov oksid.
Titan ima gusto zaposjednutu heksagonsku rešetku koja se naziva α faza koja je kod čistog
titana postojana na temperaturama do 885 oC. Iznad ove temperature α se transformira u β
fazu koja ima prostorno centriranu kubnu rešetku. [1], [2], [7]
1.2. LEGURE TITANA
Najčešći legirni elementi te načini uključivanja u rešetku titana navedeni su u tablici 2. Titan
legure dijelimo u 4 skupine:
- legure, legiraju se prvenstveno sa aluminijem, otprilike 5% u prosjeku, još sadrže Sn i
Zr i podjednakim količinama. α legure imaju dobru čvrstoću i žilavost i lako se
zavaruju. Otporne su na koroziju.
- α + β legure, legirni elementi koji se najviše koriste su Al, V, Mo, Cr. Mogu se
očvrsnuti toplinskom obradom, sadrže α i β stabilizatore. Čvrstoća nakon očvršćivanja
iznosi između 1000 i 1300 MPa, rastezljivost u očvrsnutom stanju je A=16% Od svih
legura iz ove grupe najviše se koristi Ti-6Al-4V.
- metastabilne β legure, legiraju se sa V, Nb, Cr. Dobro se oblikuju u hladnom stanju i
mogu se očvrsnuti toplinskom obradom.
- stabilne β legure. Ne mogu se očvrsnuti toplinskom obradom, ali imaju vrlo dobru
plastičnost materijala u hladnom stanju.
Na slici 6. i 7. prikazani su načelni binarni dijagrami titana i β legirnih elemenata.
Tablica 2. Legirajući elementi u titanu
α stabilizatori β stabilizatori
intersticijski supstitucijski intersticijski supstitucijski
O, N, C Al, Pb H Ag, Au, Nb, Cr, Co,
Cu, Fe, Mn, Mo, Ni,
Pd, Pt, Ta, W, V
9
Slika 6. Podjela titanovih legura obzirom na fazno djelovanje legirnih elemenata [1]
Slika 7. Podjela titanovih legura obzirom na fazno djelovanje legirnih elemenata [1]
Najčešći legirni elementi koji se koriste za titan legure su aluminij, vanadij, molibden, krom,
mangan, cirkonij i niobij. Utjecaj ovih elemenata na dijagram slijevanja vidimo na slici 8.
10
Nečistoće koje treba izbjegavati su kisik, vodik, dušik i ugljik.
Legirni elementi se dijele na:
- neutralne, to su oni koji ne utječu na temperaturu (cirkonij)
- α stabilizatori, temperatura modifikacije se diže i stabilizira se α-faza(aluminij)
- β stabilizatori, temperatura modifikacije se spušta i β-faza se stabilizira i u nekim
slučajevima postoji ispod sobne temperature (vanadij, molibden, krom, mangan,
niobij)
neutralni α stabilizirajući β stabilizirajući
Slika 8. Dijagrami slijevanja titanovih slitina [1]
Titan legura Ti-6Al-4V, koja se najviše koristi i na koju ćemo mi posebno obratiti pozornost
ima ravnotežnu i neravnotežnu fazu.
U α ravnotežnoj fazi postoji heksagonska rešetka kristala mješanaca, nastaje polaganim
hlađenjem koncentracije prema liniji maksimalne rastvorivosti.
Β ravnotežna faza kristalizira prostorno centriranom kubnom rešetkom koja je stabilna na
visokim temperaturama. Na sobnoj temperaturi ova rešetka je stabilna samo ukoliko sadrži
dovoljno legirnih elemenata tzv. β stabilizatora. U α' neravnotežnoj fazi rešetka je gusto
pakirana, prezasićena i deformirana. Struktura zrna je igličasta i nastaje hlađenjem sa
povišene temperature tj. iz β područja. U α'' neravnotežnoj fazi javlja se ortorompski
martenzit i nastaje kod legura sa većim sadržajem β stabilizirajućih elemenata (Mo, Ta, Nb).
[1], [2], [5], [7], [8]
11
1.3. TOPLINSKA OBRADA TITAN LEGURA
Na slici 9 shematski je prikazan dijagram toplinske obrade očvršćavanja α + β legure titana.
Slika 9. Toplinsko očvršćavanje α+β titan legura. 1. rastvorno žarenje, 2. gašenje, 3.
dozrijevanje, 4.hlađenje (voda ili zrak) [2]
(α + β) legurama se može dodatno povećati čvrstoća postupkom gašenja sa visoke
temperature te dozrijevanjem na nižim temperaturama. Zagrijavanje u cilju rastvaranja što
veće količine legirnih elemenata u rešetki titana se provodi na visokoj temperaturi
heterogenog (α + β) područja u blizini temperature potpune prekristalizacije α u β fazu, gdje
je udio β faze velik. Nakon žarenja na ovoj temperaturi slijedi naglo hlađenje u vodi ili
nekom drugom intenzivnom sredstvu za hlađenje. Β faza koja je prisutna na temperaturi
žarenja, gašenjem može opstati sve do sobne temperature. Eventualno dolazi do djelomične
ili potpune transformacije u martenzitnu (igličastu) α' fazu što ovisi o sadržaju legirnih
elemenata, odnosno o položaju Ms i Mf temperature.
Ako je temperatura Mf koja označava kraj prekristalizacije iz β faze u α' fazu niža od okolne,
tada se neće cijela β faza transformirati u α' fazu, a kod gašenja se javlja i metastabilna β faza.
Nakon žarenja i gašenja slijedi dozrijevanje na temperaturi od 480 oC do 650 oC kada dolazi
do nastajanja precipitata α i β faze, uz mogućnost prisustva zaostale β faze.
Ovim postupkom se može čvrstoća α + β legura povećati za 30 – 50 %. One legure koje
imaju nizak udio β stabilizatora, kao Ti-6Al-4V, tj. koje su slabije prokaljive, moraju se brže
gasiti do bi se povisila čvrstoća. Ako povećamo udio β stabilizatora povećava se prokaljivost,
12
a sa time i čvrstoća i tvrdoća. Zato se sastav legure, temperatura na kojoj se provodi žarenje i
uvjeti dozrijevana moraju pažljivo odabrati da bi dobili optimalna mehanička svojstva
gotovog proizvoda.
Titan legure koje imaju heterogenu α + β strukturu se mogu toplinski obrađivati. Time se
mehanička svojstva mogu promijeniti. Kod titan legura imamo 3 vrste toplinskih obradi:
- Rekristalizacija, ona se koristi na hladno gnječenoj teksturi da se legura omekša i vrati
joj se rastezljivost. Rekristalizacija titan legura se obavlja između 650 oC i 700 oC.
Kod čistog titana ta temperatura je nešto niža, između 500 oC i 550 oC.
- Stabilizacija, ona se koristi kod strukture koja je pri zagrijavanju postala krhka. Ova se
obrada obavlja držanjem legure na temperaturi između 700 oC i 750 oC. Ovaj proces
traje između dva i četiri sata.
- Očvršćivanje, ova se obrada sastoji od kaljenja i naknadnog popuštanja. Ovisno o vrsti
legure kaljenje se provodi grijanjem na temperaturu između 700 oC i 950 oC i
gašenjem u vodi. Popuštanje se vrši dugotrajnim držanjem na temperaturama između
430 oC i 550 oC. Popuštanje traje između 4 i 48 sati. Što je temperatura popuštanja
veća, tada je trajanje kraće.
Temperatura grijanja pri kaljenju određena je granicom pretvorbe α u β fazu. Pri tome se
razvija nestabilna β faza. Gašenjem se ta nestabilna faza zadržava i na okolnoj temperaturi.
Ona uzrokuje veliku tvrdoću i krhkost, a to se uklanja popuštanjem pri kojem krhka β' faza
prelazi u α fazu. Na kraju dobivamo izmiješanu α + β strukturu. Različitim temperaturama
kaljenja i popuštanja mogu se postići sve prelazni slučajevi i tako dobivati po volji
mehanička svojstva.
Titan legure se mogu obrađivati i kemijsko – toplinskim obradama kao što su cementiranje i
nitriranje. S ovom obradom može se dobiti vrlo tvrda površina koja je otporna na trošenje.[1],
[2], [5], [7], [8]. Metalografske slike dozrijevane legure titana su prikazane na slici 10 i 11.
Na slici 10 prikazane su mikrostrukture u funkciji trajanja dozrijevanja. Na slici 12. vidimo
žarenu mikrostrukturu legure titana. Ovisnost tvrdoće titan legure Ti-6Al-4V o temperaturi
zagrijavanja i intenzitetu hlađenja prikazana je u dijagramu na slici 13.
13
Bez dozrijevanja 2 sata dozrijevanja 4 sata dozrijevanja 8 sati
dozrijevanja
Slika 10. Metalografija legure Ti-6Al-4V, dozrijevanje pri temperaturi od 540 oC [1]
a) Primarna α zrna (svjetlo područje) u matrici transformirane β faze koja sadrži fine
precipitate (α+β) faze
b) Ista struktura kao pod a), osim što je zbog segregacije došlo do pojave krupnijih
područja β faze (središte slike)
Slika 11. Metalografija legure Ti-6Al-4V, očvršćivanje dozrijevanjem [1]
14
a) Žareno pri 1050°C (β područje) i ohlađeno u peći. Lamelarna grubozrnasta α + β
struktura, slaba žilavost i rastezljivost
b) Žareno pri 955 °C i ohlađeno na zraku. Fina struktura neorijentiranih svijetlih α zrna
u tamnoj lamelarnoj α+β matrici, povećana žilavost i rastezljivost
Slika 12. Metalografija legure Ti-6Al-4V, žarena struktura [1]
Slika 13. Tvrdoća legure Ti-6Al-4V u ovisnosti o temperaturi zagrijavanja [1]
15
1.4. ZAVARIVANJE TITAN LEGURA
Zavarivanje titan legura najčešće se provodi u zaštitnim komorama, iz kojih se prije
zavarivanja evakuira zrak, odnosno pune se zaštitnim (inertnim) plinom, najčešće argonom ili
helijem. Često su konstrukcije i dijelovi koji se zavaruju različitih oblika i dimenzija, pa je
preskupo za svaki pojedini slučaj izraditi zaštitnu komoru. Zato je moguća djelomična zaštita
konstrukcije prilikom zavarivanja tako da se izvodi konstantno nastrujavanje argona u
zagrijanu zonu.
Zavarivanje se mora pažljivo kontrolirati da ne bi došlo do uključivanja nečistoća, kisika,
vodika i dušika u zavar. Ove nečistoće mogu uzrokovati stvaranje krhkih faza. Zato zavar
mora ostati pod zaštitnom atmosferom sve dok se ne ohladi. Kvaliteta zavara se kontrolira
mjerenjem tvrdoće.
Kvaliteta zavarenog spoja ovisi o postupku zavarivanja, toplinskoj obradi i sastavu
materijala. Zavarivanjem se uglavnom povećavaju čvrstoća i tvrdoća, a pada žilavost.
Žilavost zavara se može naknadno povećati toplinskom obradom. Područje zavara se žari na
visokim temperaturama i potom se sporo hladi.
Za zavarivanje titana i njegovih legura najčešće se koristi TIG postupak, kojim se služimo za
kod zavarivanja tanjih stijenki. Često se koristi i Mig postupak za zavarivanje komponenti
debljih stjenki. Moguće je i zavarivanje elektronskim snopom te laserom. Taljenje metala je
lijepo i talina dobro vlaži rubove. Površina zavara je glatka s blagim valićima koji nastaju
skrućivanjem zavara. [4], [5]
Dodatni materijal koji se koristi pri zavarivanju je žica od titana sa malo paladija ili žica koja
čiji kemijski sastav odgovara sastavu zavarivane legure. Mogu se koristiti trake koje se režu
iz lima za dodatni materijal. Trake je najbolje rezati škarama da se rubovi ne bi pregrijali jer
su tada skloni oksidaciji.
Jako je bitno čišćenje površina koje se zagrijavaju pri zavarivanju. Vlagu, masnoću, boje i
druge nečistoće treba očistiti na široj udaljenosti od zavara te sa dodatnog materijala. Za
čišćenje se najviše upotrebljavaju aceton i etanol.
Za mehaničko čišćenje površina koriste se četke od titana ili nehrđajućeg CrNi čelika. Sav
alat i pribor se trebaju držati čistima.
Kod zavarivanja, zavarivač mora nositi čiste bijele platnene rukavice koje ne ostavljaju niti.
Rukavice moraju biti čiste i bez niti tkanine koje otpadaju. [4], [5]
16
2. PROCJENA OŠTEĆENJA KUĆIŠTA I OPSEG POPRAVKA
2.1. OPIS KUĆIŠTA
Kućište TV kamere (slika 14) je izrađeno iz legure titana, cilindričnog je oblika sa
dvostrukom stjenkom kroz koju struji rashladni medij (voda). Kamera služi za snimanje
unutrašnjosti plašta peći klinkera u tvornici cementa. TV kamera je postavljena u središte
kućišta i snima unutrašnjost peći kroz rupu na čelu kućišta promjera oko 1,5 [mm]. Debljina
stjenke je 2 [mm]. Kućište je dugo oko 600 [mm], promjera 120 [mm]. Propuhivanjem
komprimiranog zraka iz prostora kamere kroz rupicu prema unutrašnjosti peći leća TV
kamere se štiti od abrazivnog djelovanja cementne prašine u struji vrućeg zraka, ispuhujući
abrazivne čestice dalje od leće kamere.
Slika 14. Kućište TV kamere od titan legure
2.2. PROCJENA OŠTEĆENJA KUĆIŠTA
Kućište je oštećeno na čeonom dijelu (slika 15) izloženom struji vrućeg zraka
(temperature oko 1000ºC ovisno o položaju kućišta u peći ili hladnjaku klinkera) koja sadrži
abrazivnu cementnu prašinu. Oštećenja su obično u vidu smanjenja debljine stjenke čeone
površine. Kritično mjesto je uz otvor za leću kamere. Na tom mjestu dolazi do približavanja
dvostrukih stjenki, tj. razmak među njima je smanjen čime je otežana i cirkulacija rashladne
vode. Zbog toga dolazi do nakupljanja kamenca na stjenkama kućišta što smanjuje rashladni
učinak i dovodi do intenzivne oksidacije ovog područja na vanjskom dijelu, te do konačnog
probijanja vanjske stjenke i propuštanja rashladne vode u unutrašnjost peći. Preostali dio
17
kućišta je neoštećen, ima glatku površinu, samo se lokalno pojavljuje tanka kora površinske
naslage cementa koja se mehanički lako odvaja od plašta.
Slika 15. Kamenac na unutrašnjoj stjenci plašta
Na sobnoj temperaturi titan reagira sa kisikom tako da se na njegovoj površini stvara
nepropusni sloj TiO2. Ovaj sloj daje titanu veliku antikorozivnost. Na temperaturama iznad
400 oC titan postaje jako reaktivan. Površinski sloj TiO2 puca i više ne štiti ispod površinske
slojeve titana te dolazi do uzastopnog pojavljivanja nastajanja i pucanja oksidnog sloja tj. do
propadanja (pregaranja) materijala.
Na ovim visokim temperaturama dolazi do intersticijskog legiranja rešetke titana
kisikom i dušikom iz atmosfere što dovodi do velike krtosti kontaminiranih slojeva. Veća
kontaminacija je u slojevima bližim površini. Kisik i dušik stvaraju krte slojeve koji
narušavaju svojstva materijala. Na mjestima naglih promjena oblika (najčešće u području
zavara), najveća je koncentracija naprezanja te dolazi do pojave pukotina.
Prekomjerno zagrijavanje je najčešće rezultat slabijeg intenziteta ili potpunog prekida
hlađenja. Na slici 16. i 17. vidimo utjecaje pojedinih elemenata (nečistoća) na mehanička
svojstva kod čistog titana. Sličan je utjecaj i na titanove legure.
18
Slika 16. Utjecaj sadržaja ugljika i vodika na mehanička svojstva kod čistog titana [5]
Slika 17. Utjecaj sadržaja kisika i dušika na mehanička svojstva kod čistog titana [5]
Osim što na vrh kućišta djeluju visoke temperature, na njega još djeluje i struja vrućeg
zraka koja sadrži abrazivne čestice cementne prašine. Abrazivne čestice oštećuju ("bruse") i
izloženu površinu smanjujući njenu debljinu. Oštećeni dio plašta se treba promijeniti. Novo
kućište ima trajnost između 6 i 12 mjeseci, ovisno o lokaciji postavljanja kućišta (rotaciona
peć ili hladnjak klinkera). Dakle svaki popravak koji bi rezultirao istim redom vijeka trajanja
možemo smatrati uspješnim. Na slici 18. vidimo shematski prikaz smještaja kućišta kamere u
rotacionoj peći i hladnjaku klinkera.
19
Slika 18. Shematski prikaz rotacione peći i hladnjaka klinkera, te položaj TV kamera za
snimanje unutrašnjosti peći i hladnjaka klinkera. [3]
2.3. OPSEG POPRAVKA
Oštećeni dio kućišta se odstranjuje, tj. izrezuje se stanjeni dio stjenke (uslijed abrazije)
do zdravog neoštećenog dijela plašta. Rezanje se izvodi mehanički (npr. pomoću tokarskog
stroja, glodalice, pile...) uz intenzivno hlađenje emulzijom kako bi se minimalizirao unos
topline, a time i kontaminacija budućeg zavara.
Čišćenje nakon otvaranja kućišta se provodi četkanjem četkama iz titana ili nehrđajućeg
čelika kako ne bi došlo do utrljavanja nečistoća (npr. oksidi – produkti korozije sa četke iz
nelegiranog čelika) u površinu titana. Kamenac se otklanja kemijskim putem sredstvima koja
ne reagiraju sa površinom plašta (npr. razrijeđena solna kiselina) te naknadnim ispiranjem u
struji vode. Prije samog zavarivanja područje zavara u cilju sušenja predgrijavamo na cca 100 oC (kisik iz vode mogu također utjecati na pojavu krhkosti zavara i zagrijane zone, vodik
može uzrokovati pojavu vodikove bolesti).
Za popravak oštećenog kućišta se izrezuje pločica odgovarajućeg oblika od titanova
lima debljine 2 [mm], tako da ostane dovoljno zračnosti za budući zavar, oko 0,5 [mm]. Kao
dodatni materijal za zavarivanje se koristi žica promjera 2 [mm].
20
3. IZBOR TEHNOLOGIJE POPRAVKA
Popravak kućišta se provodi TIG zavarivanjem sa dvostrukom sekundarnom zaštitom
inertnim plinom radi dostupnosti opreme i cijene. Zamjenski i dodatni materijal biramo na
osnovi kemijske analize osnovnog materijala.
Prije nego li se započne sa popravkom oštećenog kućišta, vrše se probna zavarivanja
kako bi se propisala pravilna tehnologija. Prema propisanoj tehnologiji potrebno je izvršiti
atestaciju postupka zavarivanja kao i atestaciju zavarivača. Atest postupka ujedno može biti i
atest zavarivača, a provodi ga ovlaštena institucija (npr. Hrvatski registar brodova). Atestacija
postupka za uobičajene zavarivačke postupke je propisana standardima. Kvaliteta zavara se
potvrđuje nerazornim i mehaničkim ispitivanjima zavarenih uzoraka.
3.1. ZAVARIVANJE TIG POSTUPKOM
Kratica TIG dolazi od engleskog naziva Tungesten Inert Gas (tungesten je engleska
riječ za volfram, IG – inert gas).
Kod zavarivanja TIG postupkom električni luk se uspostavlja između netaljive
volframove elektrode i zavarivanog komada. Volfram lako oksidira na visokim
temperaturama pa se luk i elektroda štite inertnim plinom argonom. Za zaštitu se još koriste
dušik i helij. Spoj se ostvaruje taljenjem osnovnog materijala uz dodavanje dodatnog
materijala u obliku žice (vidi sliku 19). Zavarivanje protaljivanjem rubova, bez dodatnog
materijala se rjeđe provodi.
Slika 19. Shema TIG procesa: 1. Bazen zavara, 2. Zavar, 3. Osnovni materijal, 4.
Dodatni materijal, 5. Prolazi za plin za izolaciju zavara, 6. Izvor struje, 7. Električni luk, 8.
Volframova elektroda
21
Izvor struje ima strmu karakteristiku koja omogućava ručno zavarivanje. Većina
materijala se zavaruje istosmjernom strujom s priključkom na “+“ polu.
Elektroda se spaja na “-” pol radi manjeg toplinskog opterećenja (anodni pad napona
je veći od katodnog, pa se oslobađa i više topline na “+” elektrodi).
Stroj za zavarivanje TIG postupkom sastoji se od izvora struje, upravljačke kutije te
hladnjaka vode za hlađenja pištolja kod većih struja zavarivanja (>150 [A]). U upravljačkoj
kutiji se nalazi visokofrekventni izvor struje koji omogućava uspostavljanje električnog luka
bez kratkog spoja, što je povoljno jer ne dolazi do volframove kontaminacije elektrode.
Zaštitni plin se dovodi iz boce preko magnetskog ventila u upravljačkoj kutiji, a dalje
kabelom do pištolja za TIG zavarivanje. Sapnica za distribuciju inertnog plina je od
vatrostalne keramike.
Osnovni parametri zavarivanja TIG postupkom su vrsta i promjer elektrode, vrsta i
promjer žice, brzina zavarivanja, vrsta i jakost struje, napon kao i sastav i protok zaštitnog
plina.
Tehnika zavarivanja je vrlo slična tehnici kod plinskog zavarivanja. Zavarivanje se vrši
na način da se pištolj drži blago nagnut dok se rubovi ne rastale. Zatim se dodaje dodatni
materijal (žice) potrebna za popunjavanje žlijeba. Električni luk je vrlo miran i lijepo se može
pratiti proces taljenja i stapanja, što omogućava vrlo kvalitetno zavarivanje (naročito
korijenskih zavara). Jakosti struje zavarivanja kreću se u rasponu od 40-400 [A].
Netopive elektrode se izrađuju od volframa, odnosno legura volframa i torija. Elektrode
koje se koriste za rad sa izmjeničnom strujom izrađuju se od volframa, a elektrodama za rad
sa istosmjernom strujom dodaje se 2 % torija radi bolje termoemisije. Elektrode sa torijem se
ne koriste za postrojenja gdje dolazi do ozračivanja materijala jer može nastati radioaktivni
izotop torija. U slučaju da dođe do kontakta elektrode sa talinom u zavar se deponira i
neznatna količina volframa, a ujedno i torija. Promjeri elektroda kreću se od 0.5 do 4 [mm].
Žice dodatnog materijala moraju biti čiste, metalurški i površinski, jer zbog inertne
atmosfere luka u talini nema mogućnosti pročišćavanja. Promjeri žice se kreću od 0.5 do
najviše 8 [mm], a duljina je oko 1 [m]. Da bi zavar bio kvalitetan, površine koje se vare
moraju biti prethodno očišćene.
S TIG procesom zavarivanja se može zavarivati u svim položajima, praktički sve
tehničke metale i legure, s izuzetkom onih koje sadrže lako hlapljive komponente. Proces se
najviše koristi za zavarivanje tanjih materijala, korijenskih zavara i cijevi manjeg promjera.
22
Ukoliko se radi na otvorenom koristan je zaštitni šator da se onemogući odnošenje zaštitnog
sloja argona uslijed propuha.
Argon je neotrovan plin, teži od zraka. Prostorije koje su bile punjene argonom treba
prethodno prozračiti. Iako je argon neotrovan, ako istisne kisik iz prostorije može doći do
gušenja. [4], [5]
3.2. ANALIZA KEMIJSKOG SASTAVA MATERIJALA
Zbog nemogućnosti provedbe precizne kemijske analize legura titana na području
Republike Hrvatske izvršena je djelomična spektralna analiza kojom je utvrđeno samo
prisustvo nekih legirnih elemenata. U materijalu plašta kamere i zamjenskom materijalu
pronađeni su legirni elementi kako je prikazano u tablici 3. Dodatna žica za zavarivanje ima
isti sastav kao i zamjenski materijal. Prikazani rezultati za zamjenski materijal nas upućuju da
se eventualno radi o najviše korištenoj leguri Ti-6Al-4V.
Tablica 3. Tabelarni pregled kemijskog sastava materijala
plašt kućišta Ti V Cr << Al << Fe
zamjenski materijal Ti V Al << Fe
3.3. PROBNO ZAVARIVANJE UZORAKA
Kako bi bili sigurni u pravi izbor tehnologije zavarivanja potrebno je provesti probno
zavarivanje.
U svrhu probnog zavarivanja i ispitivanje vlačne čvrstoća izradili smo 3 zavarene
epruvete iz lima debljine 2 mm, sa suženjem u središnjem dijelu, uz pomoć glodalice.
Epruvete su izrezane iz lima, te su potom očišćene od površinskih nečistoća sa
čeličnom četkom, kao što je prikazano na slici 20.
23
Slika 20. Čišćenje površinskih nečistoća sa epruvete
Slika 21. Priprema probne epruvete za zavarivanje
Probno zavarivanje smo obavili na 3 uzorka dimenzija 100x50x2 [mm]. Na slici 21
prikazani su uzorci u napravi prije zavarivanja. Kako je materijal plašta kućišta teško
nabaviti, epruvete su izrađene od zamjenskog materijala. U cilju određivanja kvalitete
zavarenog spoja izmjerena je tvrdoća duž izvodnice od osnovnog materijala preko zone
utjecaja topline i na samog zavara. Izrađene su tri epruvete za vlačnu probu (jedna samo iz
osnovnog materijala, druga zavarena dvostrano, a treća zavarena samo sa jedne strane), te je
obavljeno i ispitivanje dodatna tri zavarena uzorka na savijanje. Ispitana je mikrostruktura
osnovnog materijala, zone utjecaja topline i zavara. Na temelju rezultata dobivenih
ispitivanjem, procijenili smo valjanost odabrane tehnologije zavarivanja.
Probne uzorke smo zavarili TIG postupkom zavarivanja sa sekundarnom zaštitom
korijena zavara, bez upotrebe specijalne zaštitne komore za zavarivanje (vidi sliku 22).
24
Slika 22. Zavarivanje probnih uzoraka
Lice zavara se mora dodatno sekundarno štititi. Iznad keramičke sapnice pištolja smo
pridodali poseban dodatak (iz nehrđajućeg čelika – slika 23) za distribuciju sekundarnog
zaštitnog plina sa lica zavara. Ovaj dodatak ima produženi stražnji dio (dužine 5 [cm]) koji
ima funkciju zaštite još neohlađenog zavara.
Slika 23. Naprava za sekundarnu zaštitu lica zavara
Sekundarni zaštitni plin, također argon, se dovodi zasebno od primarne zaštite te se
njegov protok posebno regulira. Prije samog početka zavarivanja moraju se ukloniti
površinski oksidi četkom iz nehrđajućeg čelika. Eventualne nečistoće i masnoće sa površine
uzoraka, neposredno prije zavarivanja, se čiste acetonom. Zavarivanje se obavlja u jednom
prolazu radi smanjenja unosa topline. Vrijeme protoka plina primarne i sekundarne zaštite
nakon gašenja električnog luka je namješten tako da štiti zavar i njegovu okolinu dok
temperatura ne padne ispod 400 ºC (zbog velike sklonosti titana i njegovih legure upijanju
plinova iz atmosfere iznad ove temperature).
Nakon završetka zavarivanja uzoraka i izrezivanja trakica za epruvete pomoću pile,
obavljeno je glodanje suženja središnjeg dijela epruvete (slika 24). Parametri korišteni za
zavarivanje probnih uzoraka prikazani su u tablici 4.
25
Slika 24. Suženje središnjeg dijela epruvete na tokarilici
Tablica 4. Parametri zavarivanja
Struja zavarivanja (impulsna – 4 impulsa u jednom ciklusu uz
međuhlađenje između ciklusa u trajanju oko 15[s])
40 – 80[A] DC EN
f=1,1[Hz]
Elektrode EW Th-1 Ø1,6 [mm]
Promjer plinske sapnice Ø19 [mm]
Zaštitni plin 99,996% Ar
Protok zaštitnog plina
Primarna zaštita 12 [l/min]
Protok zaštitnog plina
Sekundarna zaštita lica zavara 5 [l/min]
Protok zaštitnog plina
Sekundarna zaštita korijena zavara 5 [l/min]
Vrijeme zaštite nakon zavarivanja 30 [s]
3.4. ANALIZA TVRDOĆE PROBNIH UZORAKA
Nakon zavarivanja obavljeno je mjerenje tvrdoće uzduž izvodnice koja se proteže po
središtu presjeka od osnovnog materijala preko zone utjecaja topline pa do zavara. Mjerenje
je izvršeno po Vickers HV10 metodi (primijenjena sila na penetrator je 98,1[N]). Izmjerene
tvrdoće za uzorak 1 i 3 se podudaraju, dok je uzorak br. 2 pokazao veću tvrdoću zavara i zone
utjecaja topline zbog lošije zaštite inertnim plinom prilikom zavarivanja (zavarivanje bez
sekundarne zaštite sa lica zavara). Povećana tvrdoća ukazuje na kontaminaciju plinovima iz
atmosfere koji povećavaju tvrdoću i krtost materijala. Uzorci 1 i 3 koji su zavareni
26
primjenom dvostruke sekundarne zaštite (lica i korijena zavara) imaju ujednačenu tvrdoću
duž cijele izvodnice (slika 25), što je jedan od pokazatelja ispravnog izbor postupka
zavarivanja.
Slika 25. Rezultati mjerenja tvrdoće sa shematskim prikazom mjernih mjesta i mikrostrukturom
3.5. ANALIZA MIKROSTRUKTURE
Na slici 17. vidimo pseudobinarni dijagrama slijevanja za slitine (Ti6Al)-V za
koncentraciju 6 % Al. U dijagramu je označena temperatura od 1000 oC, na kojoj se odvija
pretvorba u β fazu za našu leguru. U dijagramu je i označena MS linija koja predstavlja
temperaturu modifikacije rešetke prostorno centriranog kuba u kompaktni heksagon, bez
difuzije, prilikom gašenja sa temperatura oko 1000ºC.
27
Temperatura zagrijavanja i brzina hlađenja duž
poprečnog presjeka zavara nije svugdje ista i stoga
nastaju različite mikrostrukture i različita mehanička
svojstva. Cilj našeg zavarivanja je da ove razlike budu
što manje.
Prilikom zavarivanja zavar prolazi kroz sva
temperaturna područja od taline, preko homogenog β do
heterogenog α+β područja. Kako se radi o bržem
hlađenju (hlađenje brzine reda veličine 30-50º/s),
spuštaju se temperature pretvorbe, te dolazi do
transformacije β faze kao kombinacija difuzijske –
nastaje α faza i bezdifuzijske promjene, pa naša slitina
na sobnoj temperaturi sadrži kombinaciju ravnotežnih
faza α+β te neravnotežnu fazu nastalu zbog bržeg
ohlađivanja α´. Zona utjecaja topline je ovisno o
udaljenosti od zone taljenja bila zagrijana od najviših
temperatura visokog β područja pa naniže. U dijelu presjeka koji je hlađen sa temperatura
iznad linije pretvorbe u β (iznad 1000ºC) došlo je do potpunog rastvaranja α faze tako da je
legura prije hlađenja imala izvornu koncentraciju legirnih elemenata u svojoj β rešetki što je
dovelo do konačne strukture sa nešto smanjenom količinom nepretvorene β faze nakon
hlađenja, kao što je vidljivo na slikama 27b i 27e, u odnosu na osnovni materijal.
Mikrostruktura osnovnog materijala je prikazana na slikama 27a i 27d. Udaljeniji dio zone
utjecaja topline koji je zagrijan ispod linije pretvorbe u β sadržavao je prije hlađenja dio
nepretvorene α faze i ostatak β faze koja je u ovom slučaju bila bogatija legirnim
elementima, pa je nakon hlađenja na sobnu temperaturu struktura bila bogatija
nepretvorenom β fazom od osnovnog materijala zbog spuštanja Mf temperature (vidi slike
27c i 27f).
Slika 26. Pseudobinarni dijagram slijevanja slitina
Ti6Al – V [2]
28
Slika 27. Metalografske slike legure Ti-6Al-4V za dva različita povećanja(osnovni materijal – zavar – zona utjecaja topline) Razvijač: Kroll-ov reagens 100 ml voda, 2 ml HF, 5 ml
HNO3
Slika 28. Mikrostruktura površine zavara
Na slici 28 se vidi mikrostruktura površinskog dijela zavara uzorka broj 2 koji je
zavaren bez sekundarne zaštite lica zavara. Površina zavara ima strukturu α+α′ do dubine
otprilike od 0,2mm. Do ove strukture dolazi zbog kontaminacije površine plinovima iz zraka
koji stabiliziraju α fazu. Zavar je bio sekundarno zaštićen inertnim plinom, ali zbog
turbulencija pri strujanju zaštitnog plina vjerojatno dolazi do usisavanja zraka iz okolne
29
atmosfere. Radi se o blagoj kontaminaciji uskog površinskog sloja koju je dobro ukloniti
mehaničkim putem, jer se radi o krtoj fazi sklonoj nastajanju pukotina.
3.6. PROBA SAVIJANJA
Proba savijanja se vrši na sva tri uzorka (na kojima su mjerene tvrdoće) do kuta 180º.
Savijanje je izvršeno u napravi sa 3 valjka od kojih je srednji bio promjera 12 mm (6x2mm).
Na površini u vlačnoj zoni na uzorcima 1 i 3 nema nikakvih tragova pucanja, dok se na
uzorku 2 uočavaju površinske prskotine (uzorak br.2 je zavaren bez sekundarne zaštite lica
zavara). Na slici 29 prikazano je ispitivanje epruvete i uzorci nakon ispitivanja, a na slici 30
prikazane su površine vlačnih zona epruvete nakon savijanja pod povećanjem 10 puta.
Slika 29. Savijanje epruveta i epruvete nakon savijanja
Slika 30. Izgled površine vlačne zone epruvete nakon savijanja
3.7. ISPITIVANJE VLAČNE ČVRSTOĆE
Ispitivanje vlačne čvrstoće je obavljeno na kidalici. Epruvete su postavljene u čeljusti
kidalice prema slici 31.
30
Slika 31. Ispitivanje vlačne čvrstoće epruvete na kidalici
Nakon postavljanja epruvetu u čeljusti kidalice vlačno su opterećene. Sila kojom su
epruvete opterećene postepeno se povećavala sve dok nije došlo do prekidanja epruvete kako
je prikazano na slici 32.
Slika 32. Puknuće epruvete na kidalici
Tijekom ispitivanja vlačne čvrstoće epruveta svi podaci su zapisivani (sila,
deformacija) pomoću kojih je kasnije napravljen Hookeov dijagram. Na slici 33. je prikazan
Hooke-ov dijagram ispitnih epruveta.
31
Slika 33. Hooke-ov dijagram ispitnih epruveta od titana
Plavom bojom je označena epruveta zavarena s obje strane, zelenom jednostrano
zavarena, a crvenom osnovni materijal. Iz dijagrama je lako uočljivo da dvostrano zavarena
epruveta i epruveta iz osnovnog materijala imaju približno jednak tok krivulje u Hooke-ovom
dijagramu. Jednostrano zavarena epruveta je pukla točno na zavaru radi smanjenog
poprečnog presjeka. Zanimljivo je da jednostrano zavarena epruveta ima tek nešto nižu
čvrstoću od ostale dvije iako se radi o skoro dvostruko manjoj površini poprečnog presjeka.
To ukazuje na dobar izbor tehnologije zavarivanja (obzirom da se kućište zbog
nepristupačnosti zavaruje jednostrano).
Dvostrano zavarenoj epruveti je izmjerena čvrstoća od Rm=458 N/mm2, te elongacija
od 27 %. Epruveti iz osnovnog materijala je izmjerena čvrstoća od Rm=454 N/mm2, te
elongacija od 30,95 %. Jednostrano zavarenoj epruveti je izmjerena čvrstoća od Rm=402
N/mm2, te elongacija od 0,60 %. Vidljivo je da su podaci jako slični jedino što je elongacija
puno manja kod jednostrano zavarene epruvete (zbog istezanja samo uske zone smanjenog
presjeka) .
Na slici 34. su prikazane epruvete nakon ispitivanja čvrstoće. Lijepo je vidljivo mjesto
puknuća, te koliko su se rastegnule i suzile na mjestu puknuća.
32
Slika 34. Ispitne epruvete nakon ispitivanja vlačne čvrstoće
Na slici 35. je prikazana slika presjeka prijeloma jednostrano zavarene epruvete.
Slika 35. Presjeka prijeloma jednostrano zavarene epruvete
3.8. OCJENA TEHNOLOGIJE ZAVARIVANJA
Uzorci 1 i 3 zavareni predloženom tehnologijom dali su ujednačenu tvrdoću duž
centralne izvodnice, pokazali neznatna odstupanja u mikrostrukturi te zadovoljili probu
savijanja. Obavljena ispitivanja potvrđuju ispravnost odabrane tehnologije zavarivanja.
33
4. TEHNOLOGIJA POPRAVKA
Nakon obavljene analize oštećenja izrezuje se oštećeni dio plašta kućišta. Izrezivanje se
obavlja pomoću pile uz intenzivno hlađenje rashladnom emulzijom. Brusilice sa reznim
pločama se ne koriste kako se rubovi budućeg zavara ne bi kontaminirali vezivnim sredstvom
i brusnim zrncima. Nakon izrezivanja oštećenog dijela plašta možemo primijetiti, između
dvostrukih stjenki, nakupljeni kamenac i talog koje treba odstraniti (slika 36). Tvrdokorni
kamenac smo odstranili nagrizanjem pomoću solne kiseline i ispiranjem mlazom vode.
Slika 36. Kamenac u unutrašnjem dijelu kućišta
Zamjenski i dodatni materijal su izabrani na temelju kemijske analize osnovnog
materijala. Nakon odabira materijala za popravak kućišta napravljen je zamjenski dio plašta
koji se prije zavarivanja četka i čisti acetonom. Nakon toga se pozicionira na kućištu na
kojem će biti zavaren. Neposredno prije zavarivanja kućište se suši zagrijavanjem na oko 100 oC. Zavarivanje kućišta je obavljeno TIG postupkom uz dvostruku sekundarnu zaštitu
inertnim plinom.
Prije početka zavarivanja se vrši pripajanje površina koje se vare (slika 37) da ne bi
došlo do smicanja i povećanja zračnosti među spajanim dijelovima za vrijeme zavarivanja.
Pripajanje se vrši uz primarnu i sekundarnu zaštitu.
34
Slika 37. Pripojeni dio plašta kućišta
Sekundarna zaštita korijena zavara se vrši na taj način da se propuhuje unutrašnjost
kućišta inertnim plinom u trajanju od 15 [min] uz protok plina 10 [l/min]. Kućište se
postavlja tako da se mjesto zavarivanja uvijek nalazi u gornjoj zoni. Argon je teži od zraka,
pa se kućište puni od dna prema vrhu istiskujući zrak. Nakon propuhivanja, kad se istisne
zrak, atmosfera u kućištu postane inertna i može se započeti sa zavarivanjem. Osim primarne
zaštite na pištolj za zavarivanje je postavljena i produžena sapnica iz nehrđajućeg čelika sa
sekundarnom zaštitom lica zavara. Pripajanje i zavarivanje se vrši TIG postupkom. Kod
zavarivanja se kao dodatni materijal koristi žica promjera 2 [mm] iz legure Ti-6Al-4V.
Da ne bi došlo do pretjeranog zagrijavanja okolnog materijala, zavarivanje se vrši u
više faza. Duljina zavara svake faze iznosi do50 [mm] nakon čega se radi pauza dok da se
komad ne ohladi na temperaturu nižu od 50 ºC. Zavareni dio plašt prije i nakon četkanja
oksida sa površine je prikazan na slikama 38 i 39.
Slika 38. Zavareni plašt kućišta TV kamere prije
čišćenja oksida
Slika 39. Zavareni plašt kućišta TV kamere
nakon čišćenja oksida
35
5. ISPITIVANJE KVALITETE ZAVARENIH SPOJEVA
Kvaliteta zavara se ocjenjuje prema bojama oksida zavara i zone utjecaja topline. Boje
oksida na površini zavara (prije četkanja) ukazuju na njegovu kvalitetu (slika 40). Ova boja
ovisi o kvaliteti zaštitne atmosfere pri zavarivanju.
Slika 40. Zavareni plašt kućišta TV kamere nakon čišćenja oksida
U tablici 5 su prikazani preporučeni tretmani zavara prema bojama njegove površine.
36
Tablica 5. Boje oksida zavara
Boja zavara Uzrok i tretman
srebrna Uredan zavar
žućkasta
svjetlo plava Površinski oksid. Ukloniti četkanjem sa četkom iz nehrđajućeg čelika.
tamno plava
siva
Loše. Kontaminacija zavara. Zavar ukloniti i zavarivanje ponovno
obaviti nakon korekcije zaštite.
bijela
Ekstremno loše. Kontaminacija zavara i zone utjecaja topline. Zavar i
zonu utjecaja topline treba ukloniti i zavarivanje ponovno obaviti nakon
korekcije zaštite.
Ako je izgled zavara uredan bez diskontinuiteta i okom vidljivih pogrešaka, te boje
zavara ukazuju da se radi o kvalitetno izvedenom zavarivanju (vidi tablicu 5 i sliku 40), plašt
kamere se ispituje na nepropusnost tlačnom probom. Ispitivanje se vrši vodom pod narinutim
tlakom 5 [bar] u trajanju 24 sata. Ukoliko u ovom periodu nije očitan pad tlaka na
manometru, te ukoliko nema tragova propuštanja možemo zaključiti da je popravak uspješno
obavljen.
37
5. ZAKLJUČAK
Izrada konstrukcija iz titana i njegovih legura zavarivanjem zahtijevaju vrhunske
tehnološke preduvjete za postizanje kvalitetnog spoja. S obzirom da je uporaba titana i
titanovih legura sve šira, javlja se potreba i za njihovim popravcima.
Popravak je nerijetko složeniji od izrade nove konstrukcije, ali je moguć uz adekvatnu
tehnologiju. Cijena popravka je visoka, no s obzirom na cijenu popravljenog komada je
isplativa.
Popravak kućišta se može izvesti uspješno tehnologijom opisanom u prethodnom
poglavlju.
Zavarivanja bez korištenja skupocjenih specijalnih vakuum komora ili komora sa
inertnom atmosferom omogućavaju bolju kontrolu procesa zavarivanja i bržu sanaciju što
omogućuje jeftine postupke zavarivanja bez upotrebe automata. Posebna pažnja, kod
opisanog pristupa sanaciji, mora se posvetiti osiguranju adekvatne zaštite inertnim plinom
svih dijelova koji se zagrijavaju na temperature iznad 400ºC.
Također je jako važno pažljivo odstraniti površinske okside prije zavarivanja te
osigurati čistoću kako osnovnog i dodatnog materijala tako i samog zaštitnog plina.
38
6. LITERATURA
1. Gabrić, I.: Titan i titanove slitine, nastupno predavanje – prezentacija, Split, 2010
2. Ćorić, D., Filetin, T.: Materijali u zrakoplovstvu, skripta, Zagreb, 2010
3. Živković, D., Gabrić, I., Šitić, S.: Popravak zavarivanjem konstrukcija iz titanovih
slitina, Split 2010
4. Gabrić, I., Šitić, S.: Zavarivanje, skripta, Split, 2002
5. Lukačević, Z.: Zavarivanje, skripta, Slavonski brod, 1998.
6. Wilson, R., Alman D., Danielson, P.: Microstructure of titanium welds, U.S.
Department of Energy, Albany Research Center, Albany, Oregon
7. Knittel D., James, B. C.: Titanium and titanium alloys, Cabot Corporation, Kokomo,
Indiana
8. Metals handbook volume 2: Properties and selection: Nonfferrous Alloys and Special
Purpose Materials, ASM International
