TIG VARJENJE - Razvoj UPDtrdota v TVP za nosilne konstrukcije iz fino zrnatih jekel 350 HV (trdota, merjena po Vickersu). [7] Slika 3: Vpliv vsebnosti ogljika na trdoto pod navarkom

»Razvoj UPD 2017« - Razvojne aktivnosti na področju izpopolnjevanja oziroma usposabljanja za potrebe dela v letu 2017

Drago Keše

TIG VARJENJE

Strokovno področje: STROJNIŠTVO

Datum objave gradiva: oktober 2017


KOLOFON

Avtorj: Drago Keše

Naslov: TIG varjenje

Lektoriranje: Barbara Škorc, prof.

Elektronska izdaja

Založil: Konzorcij šolskih centrov

Novo mesto, oktober 2017

url: http://www.razvoj-upd.si/wp-content/uploads/2017/07/11.-TIG-VARJENJE.pdf

Kataložni zapis o publikaciji (CIP) pripravili v

Narodni in univerzitetni knjižnici v Ljubljani

COBISS.SI-ID=293618944

ISBN 978-961-7046-08-3 (pdf)

To delo je ponujeno pod Creative Commons

Priznanja avtorstva – Nekomercialno deljenje

pod enakimi pogoji 2.5 Slovenija licenco

http://cobiss.si/

http://cobiss6.izum.si/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=99999&rid=293618944&fmt=13&lani=si


CIP – Kataložni zapis o publikaciji


1

KAZALO VSEBINE

POVZETEK ............................................................................................................................................................... 3

1. O VARJENJU ................................................................................................................................................... 4

1.1. ZGODOVINA VARJENJA ............................................................................................................................... 5

1.2. VARIVOST ................................................................................................................................................ 5

2. VARILSKA TERMINOLOGIJA .......................................................................................................................... 9

3. VARNOST PRI VARJENJU ............................................................................................................................. 11

4. ZVARNI ŽLEB, SPOJ IN OZNAČEVANJE ZVAROV ......................................................................................... 11

5. LEGA VARJENJA ........................................................................................................................................... 18

6. OSNOVNE NAPAKE V ZVARIH ..................................................................................................................... 19

7. PREISKAVE IN PREIZKUŠANJE ZVAROV (ZVARNIH SPOJEV) ....................................................................... 20

7.1. NEPORUŠITVENE PREISKAVE ...................................................................................................................... 21

7.2. PORUŠITVENE PREISKAVE .......................................................................................................................... 22

7.3. KAKOVOST VARILSKIH DEL ......................................................................................................................... 23

8. TIG VARJENJE .............................................................................................................................................. 24

8.1. OPREMA ZA VARJENJE .............................................................................................................................. 26

8.2. PRAKTIČNE SMERNICE ZA TIG VARJENJE ....................................................................................................... 30

8.3. VARNOST PRI TIG VARJENJU ...................................................................................................................... 35

LITERATURA .......................................................................................................................................................... 38


2

KAZALO SLIK Slika 1: Energija, potrebna za varjenje .................................................................................................................... 4

Slika 2: Parametri, ki vplivajo na varivost [7] .......................................................................................................... 6

Slika 3: Vpliv vsebnosti ogljika na trdoto pod navarkom [7] ................................................................................... 7

Slika 4: Dopustna trdota 350 HV kot funkcija povečanja debeline varjenca [7]...................................................... 8

Slika 5: Žilavost v zvaru in TVP [3] ........................................................................................................................... 9

Slika 6: Enosmerni tok in izmenični tok ................................................................................................................. 10

Slika 7: Pojmi v zvarnem spoju [12] ....................................................................................................................... 10

Slika 8: Elementi žleba pri varjenju V-vara [10] ..................................................................................................... 12

Slika 9: Poimenovanje varov, oznak in grafični prikazi [5] ................................................................................... 14

Slika 10: Oblike zvarnih spojev [12] ....................................................................................................................... 14

Slika 11: Dodatni simboli za stanje temena in korena zvara [11] ......................................................................... 15

Slika 12: Označevanje zvarov [11] ......................................................................................................................... 15

Slika 13: Označevanje položaja zvara glede na kazalno črto [11] ......................................................................... 16

Slika 14: Primer označevanja prekinjenega vara [11] ........................................................................................... 16

Slika 15: Različno označevanje debeline kotnega zvara [11] ................................................................................ 17

Slika 16: Dodatne oznake (levo - varjeno po celotnem obodu, sredina - varjeno pri montaži, desno - varjeno s

poljubnim varilnim postopkom) [11] ..................................................................................................................... 17

Slika 17: Lege varjenja na pločevini in cevi [6] ...................................................................................................... 18

Slika 18: Razpoke v sočelnem zvaru [8] ................................................................................................................. 19

Slika 19: Vključek v zvaru [8] ................................................................................................................................. 19

Slika 20: Zlep in neprevarjen koren [4] .................................................................................................................. 20

Slika 21: Oblikovne napake (zamaknitev, zajeda, previsoko teme) [4] ................................................................. 20

Slika 22: Ugotavljanje višine temena zvara ........................................................................................................... 21

Slika 23: Penetrantska preiskava (napaka desno) ................................................................................................. 21

Slika 24: Razvit film pri RTG preiskavi ................................................................................................................... 22

Slika 25: Obrus pri metalografski preiskavi [13] .................................................................................................... 23

Slika 26: Varjenje po TIG postopku [14] ................................................................................................................ 25

Slika 27: TIG gorilnik .............................................................................................................................................. 26

Slika 28: Stročnica za pritrjevanje volframove elektrode z elektrodo.................................................................... 27

Slika 29: Jeklenka na posebnem vozičku ............................................................................................................... 29

Slika 30 Reducirni ventil ........................................................................................................................................ 30

Slika 31: Čelna plošča TIG varilnega aparata ........................................................................................................ 33

Slika 32: Varjenec, pripravljen s spenjalnimi varki ................................................................................................ 34

Slika 33:Varilni tok pri pulznem varjenju ............................................................................................................... 34

Slika 34: TIG z avtomatskim dodajanjem varilne žice ........................................................................................... 35

Slika 35: Varilske rokavice ..................................................................................................................................... 35

Slika 36: Varilna maska ......................................................................................................................................... 36

KAZALO TABEL Tabela 1: Obremenilni količnik varilnega aparata …………………………………………………………………………………………..26

Tabela 2: Elektrode za TIG varjenje [15] ………………………………………………………………………………………………………….27

Tabela 3: Parametri TIG varjenja za nerjavne materiale [1]……………………………………………………………………………. 31

Tabela 4: Parametri TIG varjenja za nerjavne materiale [1]……………………………………………………………………………. 32


3

POVZETEK

Gradivo je nastalo zaradi potrebe po kadrih v gospodarstvu v okviru projekta »Razvoj UPD

2017« z namenom usposabljanja odraslih oseb s področja varjenja.

Vključuje tako strokovno teoretične vsebine kot praktične napotke pri usposabljanju varilcev s

področja TIG varjenja. V uvodnem delu so podane splošne vsebine varilskega področja, kamor

sodijo definicije, pojasnila osnovnih varilskih pojmov, vsebine s področja zagotavljanja

kakovosti varilskih del in specifični ukrepi za zagotavljanje varnosti in zdravja pri delu ter

varovanja pred požarom. V nadaljevanju so podani praktični napotki za varjenje, kamor sodi

tako priprava, kot varjenje samo. Gradivo vključuje tudi elemente t.i. e-gradiva, kot so

povezave na svetovni splet in video predstavitve strokovnih vsebin.

Ključne besede: varjenje, zaščitni plin, napake v zvarih, preiskave zvarov, volframova

elektroda, varnost pri varjenju, varilna oprema


4

Postopek varjenja

glede na energijo

1. O VARJENJU

Definicija varjenja pravi, da je varjenje spajanje materialov: trdnih, omehčanih ali raztaljenih

na mestu varjenja s pomočjo različnih virov energije, z uporabo pritiska ali brez njega. [2]

V uporabi je veliko varilnih postopkov, ki se med seboj zelo razlikujejo. Za nobenega izmed

njih ne moremo trditi, da je kateri boljši, saj se skoraj vsak uporablja pri različnih pogojih dela.

Postopke varjenja torej delimo na tiste s taljenjem ali s pritiskom, ki ga lahko dosežemo na

različne načine. Ena izmed možnosti za delitev varilnih postopkov pa je tudi delitev glede na

energijo, ki je potrebna pri postopku varjenja, kar prikazuje spodnja slika.

Za posamezne varilske postopke se uporabljajo številske oznake in mednarodne kratice, ki jih

opredeljuje standard EN ISO 4063. V nadaljevanju je predstavljena številska oznaka z evropsko

kratico najpogosteje uporabljenih načinov varjenja:

– 111, ročno obločno varjenje z oplaščeno elektrodo, MMA; – 135, varjenje po MAG postopku, MAG; – 136, varjenje po MAG postopku s stržensko žico, MAG; – 131, varjenje po MIG postopku, MIG;

Slika 1: Energija, potrebna za varjenje


5

– 137, varjenje po MIG postopku s stržensko žico, MIG; – 141, varjenje po TIG postopku, TIG; – 311, plamensko varjenje s kisikom in z acetilenom, OFW;

1.1. Zgodovina varjenja

Začetki varjenja segajo v stari vek, ko so Sumerci že poznali način kovaškega varjenja, a se je

razvoj varjenja v pravem pomenu besede, s pomočjo električne energije, začel šele ob koncu

19. stoletja. [7]

Ruska raziskovalca Bernados in Oliševski sta z grafitno elektrodo vzpostavila električni oblok,

izkoristila nastalo toploto za varjenje ter postopek patentirala. Zvar je bil zaradi vdora zraka

ter ogljikovih delcev, ki so izhajali iz elektrode, oksidiran in nekakovosten. Za očeta sodobnih

varilnih postopkov štejemo Slavjanova, ki je namesto ogljikove elektrode uporabil kovinsko

palico in tako rešil težavo z ogljikovimi delci. Leta 1907 pa je švedski metalurg Kjellberg

izboljšal postopek varjenja s plaščem na elektrodi, ki je ščitil pred vdorom zraka na zvarno

mesto, izboljšal pa je tudi stabilnost in vžig obloka. Razvoj se je nadaljeval do leta 1941, ko se

je začelo pojavljati varjenje v zaščitnem plinu, najprej z netaljivo volframovo elektrodo, leta

1948 pa še s taljivo elektrodo v zaščiti aktivnega plina CO2 . Tudi postopek plamenskega

varjenja je star že več kot 100 let. Postopek se uporablja tudi danes, čeprav ga izpodrivajo

modernejši in bolj avtomatizirani postopki varjenja, saj je plamensko varjenje vsestransko in

energetsko neodvisno, zato se je postopka prijel izraz »avtogeno varjenje«. [7, 9]

1.2. Varivost

Varivost materiala pomeni sposobnost materiala, da se da variti. Definicija mednarodnega

varivostnega inštituta pravi, da je kovinski material variv po nekem postopku za določeno

rabo, če lahko dosežemo kontinuiteto materiala med elementi konstrukcije s takšnimi

zvarnimi spoji, da s svojimi trajnimi karakteristikami in globalnimi posledicami zadovoljujejo

predvidene zahteve. Skrajšano bi torej lahko rekli, da varivost pomeni obnašanje materiala

med varjenjem (operativna varivost) in po varjenju (globalna ali konstrukcijska varivost), saj

pri varjenju v materialu nastanejo določene spremembe, ki so posledica toplotnih vplivov. [2]

Če kovino varimo brez bojazni, da bi v materialu nastale spremembe, ki bi porušile

homogenost zvarnega spoja, rečemo, da je kovina neomejeno variva. Na varivost vpliva več

dejavnikov, kar prikazuje slika 2. Varivostna lastnost je odvisna od kemijske sestave materiala,

metalurških lastnosti, ki jih določa postopek pridobivanja materiala, in fizikalnih lastnosti, kot

so razteznost, toplotna prevodnost, tališče, modul elastičnosti … Možnost izvajanja varjenja je

Varjenje pomeni


6

odvisna od priprave, izvedbe in obdelave po varjenju. Varnost varjene konstrukcije je

zagotovljena, če konstrukcija v svoji življenjski dobi pri normalni uporabi ne spremeni

predvidenih lastnosti. Odvisna je od konstrukcijske zasnove, stanja in vrste obremenitve,

debeline materiala, obratovalne temperature in podobno. [2, 7]

Slika 2: Parametri, ki vplivajo na varivost [7]

Kljub dokazani sposobnosti za varjenje se lahko zgodi, da se konstrukcija ob obratovanju

poruši. Vzrok za to so razpoke ali lomi. Temu se izognemo tako, da se preprečijo ostri prehodi

pri spajanju različnih debelin (zvare lahko konkavno zaoblimo), izogibamo pa se tudi

konstrukcijskim koncentracijam napetosti. Dober konstruktor se mora s svojo konstrukcijo

znati izogniti prevelikim notranjim napetostim, ki bi porušile zavarjeno konstrukcijo. [7]

Osnovni pogoj za kakovostno varjenje je kakovosten material, kar mora proizvajalec

zagotavljati s potrdili, certifikati ali atesti. Treba se je zavedati, da popolnega jamstva varivosti

ne more zagotoviti niti najboljši proizvajalec materiala, saj na varivost poleg sestave materiala

vplivajo tudi tehnološki pogoji. Osnovo za izbiro ustreznega osnovnega in dodajnega materiala

dajejo varivostni preizkusi. Glede na obseg in zahtevnost govorimo o treh vrstah preizkusov

varivosti:

- Smallscale test (majhni preizkušanci) se uporablja za določanje posameznih lastnosti

materiala in spoja ter za določanje nagnjenosti k razpokam.

- Largescale test (večji preizkušanci) simulira dejansko stanje v bodoče obremenjeni

konstrukciji, pri katerem zasledujemo numerične vrednosti, ki dajejo kritično velikost napake,

ter določamo kritično temperaturo obratovanja konstrukcije ali stroja.


7

- Fullscale test (veliki preizkušanci) se izvaja na resnični velikosti, lahko tudi v

pomanjšani velikosti na modelu, kjer pod dejanskimi pogoji merimo obnašanje konstrukcije ali

stroja v obratovanju. To testiranje zaradi velikih stroškov redkeje uporabljamo, upravičeno pa

pri zahtevnih projektih, ko uvajamo novo varilno tehnologijo. [7]

Delež ogljika v jeklu je za oceno varivosti najpomembnejši, ta za oceno dobre varivosti ne sme

presegati 0,22 %, ker je to meja kaljivosti, v TVP (toplotno vplivano področje) nastajajo

mehkejše in bolj žilave mikrostrukture. Na spodnji sliki je razvidno, kako ogljik vpliva na trdoto

pod navarkom v TVP. Po standardu IIW (Mednarodni inštitut za varilstvo) je najvišja dopustna

trdota v TVP za nosilne konstrukcije iz fino zrnatih jekel 350 HV (trdota, merjena po Vickersu).

[7]

Slika 3: Vpliv vsebnosti ogljika na trdoto pod navarkom [7]

Na oceno varivosti vplivajo tudi drugi parametri (debelina, ostali legirni elementi, nečistoče

…). Za ugotavljanje varivosti je IIW predpisal način, kako na splošno ocenimo varivost jekla. To

naredimo tako, da izračunamo ogljikov ekvivalent po enačbi:

𝐶𝑒𝑞 𝐼𝐼𝑊 = 𝐶 +𝑀𝑛

6+

(𝐶𝑟 + 𝑀𝑜 + 𝑉)

5+

(𝑁𝑖 + 𝐶𝑢)

15

PRAVILA:

Če je 𝐶𝑒𝑞 𝐼𝐼𝑊 < 0,45, je jeklo dobro varivo, dovoljena je uporaba poljubnega

dodajnega materiala.

Če je C𝐶𝑒𝑞 𝐼𝐼𝑊 = 0,45 − 0,60, je potrebno predgrevanje med 100 in 200 oC in uporaba

bazičnega dodajnega materiala.


8

Če je 𝐶𝑒𝑞 𝐼𝐼𝑊 > 0,60, je potrebno visoko predgrevanje od 250 do 350 oC, uporaba

nizkovodičnih elektrod ter termična obdelava po varjenju [7].

Slika 4 prikazuje zniževanje 𝐶𝑒𝑞 ob naraščanju debeline materiala.

Slika 4: Dopustna trdota 350 HV kot funkcija povečanja debeline varjenca [7]

Na varivost vplivajo tudi drugi legirni elementi. Silicij deluje dezoksidacijsko, saj veže kisik in ga

odplavlja v žlindro. Povečuje tudi odpornost proti staranju. Jeklo ga mora vsebovati med 0,15

in 0,45 %. Kljub znižanju vsebnosti ogljika z manganom povečujemo trdnost jekla, saj tako

izboljšamo varivost in žilavost. Mangan veže nase žveplo in tako niža občutljivost za nastanek

razpok v vročem stanju. Žveplo v jeklu ni zaželeno, saj povzroča krhkost v toplem in pri

varjenju razpokljivost v vročem stanju. Običajno ga je v jeklu manj kot 0,035 %. Tudi fosfor

pospešuje krhkost v hladnem, sicer pa dviguje natezno trdnost ter mejo tečenja. Količine so

primerljive z žveplom. [7]

Pri varjenju, torej pri segrevanju in ohlajanju, pri materialu prihaja do sprememb

mikrostrukture, s tem pa tudi do sprememb lastnosti varjenega materiala. Slika 5 kaže različno

strukturo materiala v TVP pri sočelnem enovarkovnem varjenju pločevine. Zaradi različne

strukture je v TVP tudi različna žilavost. Najmanjša žilavost pri konstrukcijskem jeklu je

dosežena v področju grobozrnate strukture. Problematično je tudi medkritično področje, kjer

nastajajo MA-strukture (martenzitno-avstenitne), ki so za žilavost neugodne, ter ugodnejše

MB-strukture (martenzitno-bainitne). Po nekaterih teorijah naj bi bile ravno MA-strukture

povzročitelji krhkega loma. Krhkost povzročata prisilno raztopljeni ogljik v martenzitu in

elastične napetosti v zaostalem avstenitu. Pri večvarkovnem varjenju nastajajo MA in MB-

strukture v vseh medkritično segretih delih zvara. Zaradi večkratnega segrevanja in ohlajanja


9

MA in MB-strukture popustijo, s tem pa se spreminja tudi njihov vpliv. Pričakovati je ugodnejši

vpliv na žilavost kot pri enovarkovnem varjenju. [3]

Slika 5: Žilavost v zvaru in TVP [3]

2. VARILSKA TERMINOLOGIJA

– Osnovni material - je material, ki ga želimo variti. – Dodajni material - je material, ki ga pri varjenju dodajamo. Lahko ga dodajamo ročno

ali pa se dodaja avtomatsko. To so lahko taljive elektrode, varilne žice v obliki palice ali žice, navite na kolut.

– Oblok - je četrto agregatno stanje zraka, ko zrak zaradi ionizacije postane prevoden. Oblok zagotavlja energijo, ki je potrebna za taljenje osnovnega in dodajnega materiala. Nastane torej zaradi prehoda električnega toka skozi plinasti medij.

– Var - je material, ki je bil med varjenjem raztaljen (lahko tudi omehčan) in sestoji iz osnovnega, lahko pa tudi dodajnega materiala. Var je lahko skupek več posameznih varkov, ki nastanejo v eni potezi varjenja.

– Zvar - je var, ki spaja dva ali več elementov v nerazstavljivo celoto. – Uvar - je tisti del vara, ki sega v globino osnovnega materiala. – Navar - je var na površini osnovnega materiala z namenom dimenzijskega popravka

strojnega elementa ali z namenom spremeniti mehanske lastnosti površine osnovnega materiala.

– Teme vara - je del varka, ki nastane na tisti strani, na kateri varimo. – Koren vara - je tisti del varka, ki nastane na nasprotni strani varjenja. – Zvarni spoj - sestoji iz vsaj dveh elementov za varjenje. Oblike zvarnih spojev so

odvisne od medsebojnih leg elementov za varjenje.


10

– Toplotno vplivano področje/toplotno vplivana cona (TVP/TVC) - je področje osnovnega materiala ob varu, kjer ni prišlo do taljenja, je pa bila temperatura tako visoka, da so nastale strukturne spremembe v materialu.

– Napetost varjenja - je potencialna razlika med negativnim in pozitivnim polom na varilnem aparatu med varjenjem, ko je vzpostavljen varilni oblok. Meri se v voltih [V].

– Napetost praznega teka - je napetost, ki se pojavi takrat, ko je varilni aparat priklopljen na omrežno napetost, z njim pa ne varimo. Ta je navadno višja od napetosti pri varjenju.

– Varilni tok - steče skozi varilni oblok in ustvarja toploto za taljenje osnovnega in dodajnega materiala. Varilni tok je lahko enosmerni ali izmenični, kar prikazuje slika 6.

– Predgrevanje - je segrevanje pred varjenjem. S tem se lahko izognemo težavam med samim varjenjem ali pa preprečimo nastanek razpok po varjenju. Pri večvarkovnem varjenju je pomembna tudi vmesna temperatura med posameznimi varki (medvarkovna temperatura).

– Lega varjenja - je položaj varjenca med postopkom varjenja.

Spodnja slika predstavlja primere nekaterih pojmov v zvezi s sočelnim zvarnim spojem.

Slika 7: Pojmi v zvarnem spoju [12]

ELEK

TRIČ

NI T

OK

[A]

ČAS

ENOSMERNI TOK

-

+

ELEK

TRIČ

NI T

OK

[A]

+

-

ČAS

IZMENIČNI TOK

Slika 6: Enosmerni tok in izmenični tok


11

3. VARNOST PRI VARJENJU

Pri izvajanju varilskih del je zelo pomembno, da ne pozabimo na ustrezno izvajanje ukrepov, ki

zagotavljajo varno in zdravo delo. Pomembni so tako ukrepi kolektivne varnosti kot uporaba

osebne varovalne opreme, ki mora ustrezati posameznemu varilnemu postopku. Žal pa varilci

prepogosto pozabljajo tudi na zahtevano požarno varnost. Do največ požarov zaradi varjenja

pride na t.i. začasnih varilskih deloviščih, ko izvajalci varilskih del ne odstranijo gorljivih snovi iz

okolice varjenja (vsaj 5 metrov). Po varjenju je potrebno zagotoviti tudi požarno stražo.

Pri varilnem postopku so varilci izpostavljeni sledečim nevarnostim:

– nevarnost udara električnega toka; – opekline zaradi dotika z vročim predmetom; – opekline oziroma poškodbe zaradi sevanja obloka (obločni postopki varjenja); – zaslepitve zaradi močne svetlobe (plamenske tehnike); – zastrupitve in zadušitve; – poškodbe zaradi prekomernega hrupa; – poškodbe zaradi neergonomičnih delovnih mest; – mehanske poškodbe pri pripravi varjencev ter obdelavi zvarov …

Specifični ukrepi za varno in zdravo delo pri varjenju s praktičnimi napotki so opisani v

nadaljevanju gradiva.

4. ZVARNI ŽLEB, SPOJ IN OZNAČEVANJE ZVAROV

Pred varjenjem je pomembno pripraviti osnovni material za varjenje, kot so: priprava

zvarnega žleba ter čiščenje in razmaščevanje. Za kakovostno izvedbo varjenja mora biti

varjenec na mestu varjenja očiščen oksidov, barve, cinka, maščob in ostalih nečistoč. Postopek

lahko izvedemo mehansko (peskanje, ščetkanje, brušenje …) in/ali kemično.

Pri varjenju tankih osnovnih materialov posebne priprave zvarnega žleba (razen čiščenja) ni

potrebno izvajati, kar pa ne velja za varjenje debelejših varjencev, saj moramo poskrbeti za

dobro prevaritev korenskega varka. Koti posnetja zvarnega žleba ne smejo biti preveliki, saj se

tako povečajo stroški pri pripravi žleba in tudi varjenja samega (večja poraba energije, časa in

dodajnega materiala). Oblika zvarnega žleba je odvisna od tega, ali bomo varili enostransko ali

dvostransko, pa tudi od same oblike zvarnega spoja. Elemente žleba prikazuje spodnja slika.

Vedno pazi na

svojo varnost!


12

Slika 8: Elementi žleba pri varjenju V-vara [10]

Glede na obliko priprave zvarnega žleba v varjeni konstrukciji nastajajo različni zvari.

Prikazovanje spojev na risbah je določeno s standardom SIST EN ISO 2553. Nekaj oblik zvarnih

spojev z oznakami in s poimenovanji zvarov je prikazanih na naslednji sliki.


13

Vzemi si čas in dobro pripravi

zvarni rob, obrestovalo se bo.


14

Slika 9: Poimenovanje varov, oznak in grafični prikazi [5]

Najpogosteje uporabljena zvarna spoja sta sočelni zvarni spoj in T-spoj (v slednjem nastaja

kotni zvar), pojavljajo pa se še vogelni, prekrovni, robni in križni spoj. Shematsko jih prikazuje

slika 10.

Slika 10: Oblike zvarnih spojev [12]

Poleg omenjenega pa standard SIST EN 22553 določa tudi dodatne simbole za stanje korena

in temena zvara, kar prikazuje slika 11.


15

Slika 11: Dodatni simboli za stanje temena in korena zvara [11]

Omenjeni standard določa tudi označevanje zvarov v tehnološki dokumentaciji. Uporablja se

poenostavljeno označevanje zvarov in zvarnih spojev. Poleg poenostavljenega označevanja

lahko za »pomembnejše« zvare podrobne informacije o posameznem spoju in zvaru najdemo

v opisu varilnega postopka (WPS).

Slika 12: Označevanje zvarov [11]

Slika 13 prikazuje označevanje zvara na delovni risbi s kazalno črto s puščico. Kadar je črtkana

referenčna črta pod polno referenčno črto oziroma na nasprotni strani polne referenčne črte,


16

kot je simbol za zvar, pomeni, da mora biti teme zvara na tisti strani, kot prikazuje kazalna črta

s puščico. V nasprotnem primeru, ko je črtkana referenčna črta nad polno referenčno črto

oziroma na isti strani polne referenčne črte, kot je simbol za zvar, mora biti teme zvara na

nasprotni strani, kot jo označuje puščica.

Slika 13: Označevanje položaja zvara glede na kazalno črto [11]

Slika 14 prikazuje primer označevanja zvara, ko ta ni varjen po celotni dolžini varjenca.

Slika 14: Primer označevanja prekinjenega vara [11]

Označevanje debeline kotnega zvara lahko izvedemo na več različnih načinov. Nekaj primerov

ponazarja slika 15. Običajna zahteva za izvedbo kotnega zvara znaša:

𝒂 = (𝟎, 𝟓 − 𝟎, 𝟕) 𝒕𝒎𝒊𝒏

𝑎 – dimenzija kotnega zvara

𝑡𝑚𝑖𝑛 – debelina tanjše pločevine


17

Slika 15: Različno označevanje debeline kotnega zvara [11]

Poleg vsega naštetega lahko že omenjenim načinom označevanja zvarov dodamo še simbole

za dodatno oznako, kot prikazuje slika 16.

Slika 16: Dodatne oznake (levo - varjeno po celotnem obodu, sredina - varjeno pri montaži,

desno - varjeno s poljubnim varilnim postopkom) [11]

V nadaljevanju lahko prikazanemu simbolu (sliki 16, desno) dodamo pomembne

parametre zvara, kot so: kakovostni razred, vrsta varilnega postopka, lega varjenja, vrsta

dodajnega materiala … Primer dodatne oznake za označevanje zvara, kot ga opredeljuje

standard SIST EN 287-1, je podan v nadaljevanju.

– 111; MMA, ročno obločno varjenje z oplaščeno elektrodo

– P; pločevina

– FW; kotni zvar – W01; skupina materiala

– RR; vrsta oplaščene elektrode

– t08; debelina varjenca

– PA; lega varjenja

– ss; enostransko varjenje

– nb; varjenje brez podložke

– nl; enovarkovno varjenje


18

5. LEGA VARJENJA

Standard SIST EN ISO 6947 definira delovne lege varjenja v prostoru glede na smer varjenja.

Vsako varilno lego standard poimenuje z dvočrkovno oznako. Prva oznaka »P« pomeni

pozicijo, druga črka pa ponazarja posamezno lego, začenši z »A«, ki označuje vodoravno lego.

Tipične varilne lege na pločevini in cevi ponazarja slika 17. [6]

Slika 17: Lege varjenja na pločevini in cevi [6]


19

6. OSNOVNE NAPAKE V ZVARIH

Lahko bi rekli, da popolnega zvara skoraj ni. Nepravilnosti se lahko pojavijo tako v zvaru kot v

TVP. Zato moramo ločiti med nepravilnostmi in napakami. Nepravilnosti so odstopanja od

idealnega stanja, ki so običajno še sprejemljiva, napake pa presegajo nivo sprejemljivosti

nepravilnosti v zvaru. Tako kot smo v prejšnjem poglavju govorili, da je varivost odvisna od

mnogih dejavnikov, je tudi pri napakah zelo podobno. Pojavijo se lahko zaradi slabo izbranega

postopka varjenja glede na osnovni in dodajni material, neustrezne toplotne obdelave pred in

po varjenju, slabe priprave varjencev … Pogosto se napake pojavijo zaradi neupoštevanja

predpisanega postopka varjenja. Nepravilnosti v zvarih podaja standard SIST EN ISO 6250. V

tem standardu je vsaka napaka označena s štirištevilčno oznako. Prva številka pomeni skupino

napake, ostale tri pa klasifikacijo napake znotraj skupine. Napake so v osnovi razdeljene v šest

skupin. [8]

V prvo skupino spadajo razpoke, ki jih štejemo med najbolj nevarne napake v zvaru ali v TVP,

prikazuje jih slika 18. Pojavijo se pri hitrem ohlajevanju zvarjenca. Pogoste so pri materialu z

večjo vsebnostjo ogljika, lahko pa nastanejo tudi nekaj dni po varjenju, če je v zvaru večja

količina vodika. [8]

Slika 18: Razpoke v sočelnem zvaru [8]

V drugi skupini se nahajajo tako imenovane votlinice. Te se pojavljajo v zvaru zaradi ujetega

plina, ki ni uspel priti na površje pred strditvijo taline. Navadno so črvaste oblike, pri dinamični

obremenitvi obstaja nevarnost pojava razpoke [8].

V tretji skupini se nahajajo trdni vključki, ki se v zvaru lahko pojavijo kot ostanki žlindre ali pa

so posledica odtaljevanja volframove elektrode oziroma bakrene podložke. Napako prikazuje

slika 19. [8]

Slika 19: Vključek v zvaru [8]

Zelo pogosta napaka je pomanjkljivost zvarnega spoja, ki jo uvrščamo v četrto skupino napak.

Med najbolj pogoste napake te skupine štejemo slabo prevarjen koren tako na sočelnem kot

na kotnem zvaru. Napaka je prikazana na sliki 20. Pomanjkljivost se lahko pojavlja med samimi


20

varki ali med varkom in osnovnim materialom. Tej napaki z drugo besedo rečemo tudi zlep in

jo štejemo med zelo nevarne varilske napake. Vzrok je pogosto nepravilna drža gorilnika ali

elektrode, lahko tudi nezadostna jakost varilnega toka pri obločnih postopkih varjenja. [8]

Slika 20: Zlep in neprevarjen koren [4]

Peto skupino varilskih napak imenujemo oblikovne napake, ki so v veliki meri odvisne od

varilca samega. Pojavijo se zaradi nepravilnega naklona gorilnika ali elektrode, slabe priprave

varjenca in varilnega aparata ipd. Mednje uvrščamo previsoko ali prenizko teme,

nesimetričnost zvara, zajede ob zvaru na osnovnem materialu, zamik varjenca, slabo

nadaljevanje zvara in podobno. Nekaj vrst oblikovnih napak prikazuje slika 21. [8]

Slika 21: Oblikovne napake (zamaknitev, zajeda, previsoko teme) [4]

V šesti skupini se nahajajo varilske napake, ki jih še nismo omenili. Zelo pogosta napaka je

čezmerno brizganje, vžig obloka izven zvarnega žleba, oksidirana površina zvara, napake

zaradi prevelikih spenjalnih zvarkov, zabrusi in zaseki ter podobno. [8]

7. PREISKAVE IN PREIZKUŠANJE ZVAROV (zvarnih

spojev)

Nepravilnosti oziroma napake v zvarih lahko ugotavljamo na več različnih načinov. V osnovi

lahko ugotavljamo napake tako, da varjenca ne poškodujemo (neporušitvene preiskave), ali

tako, da varjenec oziroma zvar uničimo (porušitvene preiskave oziroma preizkusi).

Napaka je prekomerna

nepravilnost v zvaru.


21

7.1. Neporušitvene preiskave

Na ta način preiskujemo nepravilnosti in napake v zvarih oziroma neposredni okolici na

površini in v notranjosti. Ugotavljamo razpoke, pore, vključke …

Med najbolj razširjene metode štejemo t.i. VT (visual testing oz. vizualna kontrola). S to

metodo lahko seveda ugotavljamo le nepravilnosti na površini zvara. Izvaja se tako, da

pogledamo zvar z oddaljenosti največ 600 mm pod kotom največ 30°. Pomagamo si z merilniki

za ugotavljanje dimenzijske ustreznosti zvara, raznimi lupami, po potrebi pa tudi z dodatnimi

osvetlitvami.

Slika 22: Ugotavljanje višine temena zvara

Zelo razširjena in relativno poceni je tudi metoda uporabe penetrantov. Preiskava poteka

tako, da varjenec najprej mehansko očistimo. Po mehanskem čiščenju na zvar nanesemo

čistilo. Ko se ta popolnoma posuši, nanj nanesemo še drugo komponento, navadno rdeč

penetrant, ki ga pustimo pronicati v morebitne nepravilnosti približno 15 min. Rdeč penetrant

s krpo in z uporabo čistila rahlo obrišemo in na zvar nanesemo še bel razvijalec, ki iz

površinske napake potegne rdeč penetrant in tako na mestu napake nastane rdeč madež na

beli podlagi. Najpogosteje penetrante najdemo v obliki spreja. Če so penetranti fluorescentni,

moramo za ugotavljanje napak uporabiti ultravijolično svetilko. S to metodo je mogoče

preiskovati tudi površinske napake na drugih materialih, ne le na zvarjencih.

Slika 23: Penetrantska preiskava (napaka desno)


22

Z radiografsko preiskavo, to je preiskava z RTG (rentgenskimi) in ϒ- žarki (gama žarki), ki

prodrejo skozi trdna telesa in tam oslabijo. Napake lahko preiskujemo na celotnem prerezu.

Na mestu napake na materialu je intenzivnost sevanja skozi material manjša. Na filmu, ki ga

pri tej preiskavi posnamemo, se napaka pokaže kot začrnitev. Za ugotavljanje položaja napake

moramo preizkušanec presvetliti z dveh smeri. Spodnja slika prikazuje napako slabe prevaritve

korena na 2 mm debeli pločevini.

Slika 24: Razvit film pri RTG preiskavi

Za materiale, debele nad 8 milimetrov, lahko uporabimo tudi ultrazvočno preiskavo. S to

preiskavo lahko napako najdemo, jo natančno lociramo in ugotovimo velikost napake v

notranjosti preizkušanca. Metoda spada med akustične metode in je primerna za preiskave

materialov, ki prevajajo zvok. Pri tej metodi napake odkrivamo tako, da s sondami vzbujamo

ultrazvočno valovanje, ki deluje na principu piezo-električnega elementa. Ob napaki se zvok v

sprejemnik vrne nekoliko oslabljen. Z analizo zvoka določimo karakteristike napake v

materialu.

Ena izmed možnosti ugotavljanja napak je tudi preiskava z magnetnimi delci. S to metodo

poiščemo napake na površini preizkušanca ali tik pod njegovim površjem. Slabost metode pa

je, da lahko preiskujemo le feromagnetne materiale. Na površino, ki jo želimo preizkusiti, se

nanese tekočina z magnetnim prahom, ta se pri vzpostavitvi magnetnega polja okoli napake

odzove drugače kot pri homogenem materialu. Tako se locira in določi velikost površinske

napake na zvarjencu.

Pri varjenju cevovodov in tlačnih posod navadno izvedemo kontrolo tesnosti zvarov oziroma

celotnega elementa. Izvajanje te metode je zelo odvisno od vrste materiala in namembnosti

cevovoda. Ta preizkus lahko izvajamo s posebnimi črpalkami z uporabo tekočega ali plinastega

medija.

7.2. Porušitvene preiskave

Napaka pri

varjenju je lahko

življenjsko

nevarna.


23

Bistvo teh preiskav je, da se zvarjenec oziroma zvar poruši, s tem pa se ugotavljajo mehanske

lastnosti zvarjenca oziroma zvara. Seveda končni izdelek po preizkusu ni več uporaben. Lahko

pa se izdelajo varilski vzorci, ki so varjeni pod enakimi pogoji kot zvari v realni zvarni

konstrukciji. Tako lahko preizkušamo ustreznost varilskega postopka oziroma usposobljenost

samega varilca.

Med porušitvene preiskave spadajo:

- Natezni preizkus, ki ga izvajamo na posebnih trgalnih strojih, v katere vpnemo etalone

(narejene iz čistega vara oz. osnovnega materiala), ki jih raztegujemo do pretrganja. Pri tem

spremljamo posebni diagram napetosti v odvisnosti od raztezka.

- Tlačni preizkus, ki ga uporabljamo za krhke materiale oziroma za elemente, ki so večinoma

obremenjeni na tlak. V stiskalnici stiskamo vzorec do nastanka prvih razpok.

- Upogibni preizkus, s katerim lahko ugotovimo zlepe varjencev ali razpoke. Izdelek na

podporah s posebnim valjastim pestičem upogibamo do porušitve.

- Prelomni preizkus je zelo priročna metoda. V tem primeru zvar na določenem mestu

nekoliko oslabimo (lahko zarežemo z rezalko) in ga prelomimo. Ugotavljamo stanje ustrezne

prevaritve korena zvara, prisotnost por, vključkov in razpok.

- Metalografska preiskava je ena izmed možnosti za ugotavljanje strukture zvarnega spoja.

Potrebno je izdelati prerez varjenca, ki ga spoliramo in jedkamo. Pokaže se struktura površine,

ki jo lahko opazujemo s prostim očesom ali pa pod mikroskopom. Primer vzorca (obrusa)

prikazuje slika 25.

Slika 25: Obrus pri metalografski preiskavi [13]

7.3. Kakovost varilskih del

Za kakovost opravljenih varilskih del je potrebno upoštevati več dejavnikov. Zavedati se je

treba, da so slabo opravljena dela lahko zelo draga in velikokrat tudi življenjsko nevarna. Na

končno kakovost imajo zagotovo velik vpliv že sama izbira ustreznega varilskega postopka,

izbira osnovnega in dodajnega materiala ter ustrezna tehnologija dela.

Zagotavljanje kakovosti se začne že pri načrtovanju izdelka in se nadaljuje do končne kontrole.

V pomoč nam je standard ISO 9001, ki temelji na načelih vodenja kakovosti nenehnih izboljšav


24

in s tem povečanja zadovoljstva strank. Zahteve po kakovosti pri varjenju pa določa standard

SIST EN 729.

Natančna navodila za varjenje so praviloma podana v popisu varilnega postopka (WPS –

Welding Procedure Specification), ki izhaja iz standarda EN 288. V dokumentu najdemo

navodila za izbiro varilskega postopka, vrsto zvara in lego varjenja, podatke o osnovnem in

dodajnem materialu, pripravi zvarnih robov ter podatke o ostalih varilnih parametrih. Kadar

se varilska dela opravljajo na terenu, je potrebno voditi varilski dnevnik, kamor se vpisujejo

podatki o izvedbi del. Sem sodijo tudi zapisi o kontroli.

Pri zagotavljanju kakovostne izvedbe varilskih del ne moremo govoriti le o preiskavah in

preizkušanju varjencev, ampak tudi o zagotavljanju sposobnosti in preizkušanju varilcev. Varilci

se morajo usposabljati za varilska dela in za varjenje zahtevnih zvarov, periodično pa tudi

preverjati usposobljenost za opravljanje varilskih del. V procesu preverjanja (certificiranja)

morajo varilci dokazati ustrezni nivo teoretičnega in praktičnega znanja. Praktična znanja se

preverjajo z varjenjem predpisanih testnih varilskih vzorcev, ki se skladno s standardi tudi

preiskujejo in/ali preizkusijo. Varilcu, ki izpolnjuje pogoje, akreditirani certifikacijski organ izda

certifikat kvalifikacije varilca, na katerem so podatki njegove kvalifikacije. Kvalifikacijo mora

varilec periodično potrjevati vsakih šest mesecev pod pogojem, da je varilec v preteklem

obdobju opravljal varilska dela, skladna z njegovo kvalifikacijo. Kvalifikacija se podaljša za dve

leti, če sta v zadnjem šestmesečnem obdobju potrjevanja sprejemljivo ocenjena dva zvara (RT

ali UT). Kvalifikacija je pod posebnimi pogoji (zagotavlja jih proizvajalec) veljavna toliko časa,

dokler je potrjena. Potrjuje se vsakih šest mesecev. Varilec lahko podaljša kvalifikacijo tudi s

ponovnim opravljanjem celotnega postopka na vsaka tri leta. Eden izmed certifikatov, ki

dokazuje usposobljenost za varjenje, je certifikat nacionalne poklicne kvalifikacije, ki ima trajno

veljavo, velja pa za določen način varjenja (MIG/MAG varilec, TIG varilec, plamenski varilec …).

8. TIG VARJENJE

Postopek TIG varjenja spada med obločne postopke v inertnem zaščitnem plinu, ki se je razvil

relativno pozno, nekje po drugi sv. vojni. Razvit je bil prioritetno za potrebe varjenja

visokolegiranih jekel, aluminija in njegovih zlitin, danes pa z njim varimo vse kovinske

materiale. Prednost tega varilnega postopka zagotovo ni produktivnost, zvari pa dosegajo zelo

visoko kakovost. Pomembno je tudi dejstvo, da med varjenjem ni brizganja. Zelo velika

prednost glede na MIG/MAG varjenje ali varjenje z oplaščeno elektrodo je tudi, da je vnos

dodajnega materiala neodvisen od varilnega toka, možno je torej variti tudi brez dodajanja

materiala, tako da enostavno pretalimo samo zvarne robove varjencev. Zaradi ozko


25

koncentriranega obloka je možno variti tudi zelo tanke materiale, celo manj kot 0,5 mm.

Zaradi ozke koncentracije obloka je tudi vnos energije manjši kot pri prej omenjenih varilnih

postopkih, kar ima za posledico manjše deformacije osnovnega materiala.

Kratica TIG pomeni tungsten (volfram) inert gas. Oblok gori med netaljivo volframovo

elektrodo in osnovnim materialom, zvarna talina, okolica zvara in volframova elektroda pa so

zaščiteni z nevtralnim plinom argonom. Princip varjenja je prikazan na spodnji sliki.

Slika 26: Varjenje po TIG postopku [14]

Varilni oblok je visoko energetsko stanje zraka, ko ta postane električno prevoden. Pri sodobni

varilni za opremi za TIG varjenje oblok vzpostavimo s pomočjo visokofrekvenčnega

generatorja in praktično ne naredimo direktnega kratkega stika med volframovo elektrodo in

osnovnim materialom. Zaradi iskre, ki nastane pri visokofrekvenčnem vžigu, ali kratkega stika

pri kratkostični vzpostavitvi obloka, konica elektrode zažari in prične oddajati elektrone, ki

potujejo od minusa k plus polu. Ostanku atoma, ki je oddal elektron, pravimo pozitivni ion. Ta

ni več nevtralen, ampak je postal pozitiven in polni prostor med poloma. Elektroni se lahko pri

trku z nevtralnimi atomi z njimi spojijo, pravimo jim negativni ioni in prav tako polnijo prostor

obloka. V obloku so torej molekule, atomi, elektroni, pozitivni in negativni ioni. Prostor med

konico elektrode in osnovnim materialom zaradi termične emisije elektronov postaja

električno prevoden, pojav imenujemo tudi plinsko razelektrenje. Električni tok steče skozi

prostor v obliki obloka, v njem pa nastaja temperatura, potrebna za taljenje osnovnega, lahko

pa tudi dodajnega materiala. Pri sodobnih TIG varilnih napravah lahko izbiramo med

varjenjem z enosmernim ali izmeničnim tokom. Slednjega, torej enosmernega, uporabljamo

za varjenje aluminija in njegovih zlitin, enosmernega pa za varjenje ostalih materialov.

Enosmerni tok ima oznako DC, izmenični pa AC. Pri varjenju z enosmernim tokom je elektroda

navadno priklopljena na minus pol, nekatere naprave obratne polaritete sploh ne omogočajo

več.


26

8.1. Oprema za varjenje

Že v uvodu je bilo omenjeno, da lahko naprava za varjenje zagotavlja izmenični ali enosmerni

tok. Izvor varilnega toka je tudi bistvena komponenta varilne opreme. Naprave, ki omogočajo

varjenje z višjimi varilnimi tokovi, so lahko tudi vodno hlajene, kar pomeni, da imamo vodno

hlajene tudi gorilnike. Tako kot ostale naprave za obločne postopke varjenja so tudi sodobne

naprave za TIG varjenje elektronsko krmiljene, zato so bistveno lažje, predvsem pa omogočajo

stabilnejši oblok. Karakteristika izvora toka je padajoča, kar pomeni, da se z daljšanjem

varilnega obloka varilni tok ne spremeni veliko, varilni učinek pa zato le postane manjši, saj

koncentracija energije ni več tako ozka, nastajajo pa širši in ne tako globoki uvari. Nekatere

sodobne varilne naprave dopuščajo pulziranje enosmernega varilnega toka, kar je zelo

primerno za varjenje zelo tankih materialov, pa tudi sicer je proces varjenja bolj pod

nadzorom. Pomemben podatek za varilno napravo je tudi intermitenca ali obremenilni

količnik. V naslednji tabeli so povzeti podatki za obremenilni količnik 220 A varilne naprave

Fronius MagicWave 2200

Tabela 1: Obremenilni količnik varilnega aparata

Tabela prikazuje, da lahko s polno obremenitvijo (220 A) varimo 35 % časa od skupno 10

minut, torej varimo 3,5 minute in počakamo naslednjih 6,5 minut. Pri 150 A pa ni omejitev

glede časa varjenja.

Iz varilne naprave poleg priključnega vodnika izhajajo tudi masni kabel s kleščami in cevni

paket, ki se zaključi z gorilnikom. V cevnem paketu se nahajajo električni vodniki za vklop

varjenja, lahko pa tudi regulacijo toka, cevka za zaščitni plin, lahko pa tudi cevi za hlajenje

gorilnika pri vodno hlajenih varilnih napravah. Sestavni deli gorilnika so prikazani na sliki.

Slika 27: TIG gorilnik

X (40°C) 35 % 100 %

I 220 A 150 A


27

Slika 28: Stročnica za pritrjevanje volframove elektrode z elektrodo

Na gorilniku se nahaja tipka za vklop in izklop, lahko pa tudi displej za prikaz varilnega toka in

tipke za nastavljanje toka. V samem gorilniku je stročnica za pričvrstitev elektrode s pritrdilno

matico. Dimenzija stročnice mora biti usklajena s premerom volframove elektrode. Zaščitni

plin na varilno mesto usmerja keramična šoba.

Elektroda za TIG postopek varjenja je 175 mm dolga palica (ko je le-ta nova), ki mora biti

narejena iz materiala z zelo visokim tališčem. Takšen material je volfram, ki ima tališče

nekoliko nad 3400 °C. Standardni premeri elektrod so 1, 1,6, 2, 2,4, 3,2 in 4 mm. Najpogosteje

se uporabljata premera 2,4 ali 3,2 mm, pri manjših varilnih aparatih tudi 1,6 mm. Kljub temu,

da govorimo o netaljivi volframovi elektrodi, jo štejemo med potrošni material, saj se vseeno

nekoliko obrablja. Pri normalni uporabi naj bi vzdržala vsaj 40 delovnih ur. Pri napravah s

kratkostično vzpostavitvijo obloka pa se življenjska doba elektrode še nekoliko skrajša. Zaradi

izboljšanja lastnosti elektrode in s tem varjenja je ta lahko legirana s torijevim, z lantanovim, s

cerijevim ali cirkonijevim oksidom. Elektrode so označene z barvami. V tabeli, ki je povzeta s

spletne strani podjetja INGVAR, so predstavljene tipične lastnosti najpogosteje uporabljanih

elektrod za TIG varjenje.

Tabela 2: Elektrode za TIG varjenje [15]

Vrsta elektrode Lastnosti

Zelene wolfram elektrode (100 %

wolfram)

Imajo najvišjo porabo v primerjavi z ostalimi tipi elektrod. Pri

segrevanju zelenih wolfram elektrod se ustvari čista

zaobljena konica, ki zagotavlja odlične rezultate pri AC

varjenju (izmenični tok). Odlikujejo jih stabilni varilni oblok,

najpogosteje se uporabljajo pri varjenju aluminija in

magnezija. Za DC (enosmerni tok) varjenje se običajno ne

uporabljajo.

Rdeče wolfram elektrode (97,3 %

wolframa in 1,8 – 2,2 % torija)

Rdeče volframove elektrode odlikujejo jih preprosta

uporaba, vsestranskost in dolga življenjska doba. S torijem se

Pazi, keramična šoba pri udarcu

hitro poči.


28

elektrodam izboljša vzpostavitev obloka in omogoča višji tok

varjenja. Ker varjenje poteka pri veliko nižji temperaturi kot

je talilna točka elementov, je življenjska doba elektrod

občutno daljša. V primerjavi z drugimi elektrodami rdeče

wolfram elektrode deponirajo manj wolframa v zvar, kar

povečuje čistost samega vara. Z razpršenostjo torija po

celotni elektrodi se slednji poveča trdnost in ohranja ostrina

same konice.

Opomba: Torij je radioaktiven, tako da je pri uporabi

potrebno upoštevanje navodil proizvajalca.

Zlate wolfram elektrode (97,8 %

wolframa in 1,3 – 1,7 % lantana)

Imajo nekatere neprekosljive lastnosti pri TIG varjenju. Imajo

odlične rezultate pri vzpostavitvi varilnega obloka, nizko

stopnjo odgorevanja, visoko stabilnost obloka in odlične

lastnosti pri ponovnem vžigu obloka. So odlična zamenjava

za rdeče elektrode, saj imajo podobne lastnosti glede

prevodnosti. Lahko se uporabljajo tako za AC kot DC

varjenje. Lantan ohranja konico elektrode ostro, kar se

pozna pri odličnih rezultatih pri varjenju nerjavnih

materialov in jekla. Prav tako se lahko uporabljajo tudi za

varjenje aluminija, titana, bakra, niklja in magnezija.

Sive wolfram elektrode (98 %

wolframa in 2 % cerijevega

oksida)

Lahko se uporabljajo tako za AC kot DC varilni postopek.

Slednji zagotavlja odlične rezultate pri nižjem varilnem toku.

Modre wolfram elektrode (98 %

wolframa in 2 % lantanovega

oksida)

Zagotavljajo podobne rezultate kot rdeče elektrode.

Enostaven in hiter vžig obloka, stabilni oblok in dolga

življenjska doba so glavne prednosti modrih elektrod.

Primerne so tako za AC kot DC varjenje visoko in nizko

legiranega jekla, aluminija, titana, bakra, niklja in magnezija.

Odlične lastnosti pri vžigu omogočajo uporabo elektrod tudi

pri avtomatskem varjenju.

Pri varjenju aluminija mora imeti elektroda zaobljeno konico, pri ostalih materialih pa

elektrodo obrusimo v šiljasto obliko podobno kot risalno iglo. Brusimo jo lahko na univerzalnih

ali specialnih brusilnih strojih. Sodobni varilni aparati imajo možnost samooblikovanja

zaobljene konice, kar prikazuje video: https://youtu.be/GDr4BGzdcIY.

https://youtu.be/GDr4BGzdcIY


29

Optimalna lega volframove elektrode je takrat, ko med konico elektrode in šobo tvori 120°,

običajno je to od 2-4 mm iz keramične šobe. To izbiramo glede na premer elektrode in jakost

varjenja, pri 2,4 mm debeli elektrodi izbiramo šobo med oznako 6 in 8. Ni priporočljivo, da

uporabimo premajhno šobo, saj lahko povzročimo vrtinčenje plina, ki za seboj potegne zrak,

kar povzroča oksidacijo zvara.

Za zaščito zvarne taline se v Evropi uporablja zaščitni plin argon (Ar), ki je običajno shranjen v

jeklenki pod tlakom 200 barov (nove jeklenke tudi do 300 barov) v plinastem stanju. Jeklenka

ima na vratu temno zeleno barvo. Inertni ali nevtralni zaščitni plin se uporablja za zaščito

zvarne taline in okolice zvara, kamor sodi tudi volframova elektroda. V Ameriki uporabljajo

namesto argona pretežno helij (He). Argon daje značilno obliko uvara, to je relativno ozek, a

globok uvar. Za varjenje se lahko uporabijo tudi inertne plinske mešanice

Ar je plin, ki je približno 1,4-krat težji od zraka, je brez barve, vonja in okusa, v zaprtem

prostoru pa zaradi svoje teže potuje na dno in ustvarja pogoje za zadušitev, zato je zelo

pomembno prezračevanje prostorov. Plin je negorljiv. Pridobiva se iz zraka, njegova vsebnost

v zraku je manj kot 1 %. Čistost plina za varjenje mora biti 99,996 %, oznaka čistosti je 4,6.

Med transportom mora biti ventil na jeklenki vedno pokrit z zaščitnim pokrovom, da

preprečimo poškodbe ventila pri morebitni prevrnitvi. Proizvajalci ponujajo tudi bolj

inovativne rešitve, ki ščitijo ventile tudi med uporabo. Ena izmed rešitev je predstavljena na

spletni strani SAPIO plinov: http://www.sapio.si/produkti/integra.

Sicer pa mora biti jeklenka, ki je v uporabi, pritrjena na varilni voziček ali kakšno drugo držalo,

ki preprečuje prevrnitev ter s tem poškodbo ventila.

Slika 29: Jeklenka na posebnem vozičku

Na jeklenki se nahajajo manometri z nastavnim (reducirnim) ventilom, ki služi za nastavljanje

ustreznega pretoka zaščitnega plina na varilno mesto, pretok je merjen v l/min. Običajno

nastavimo med 6 in 10 l/min (lahko pa pretok orientacijsko uskladimo kar z notranjim

premerom keramične šobe). Pri prevelikem pretoku zaščitnega plina skozi šobo lahko pride do

vrtinčenja plina, ki za seboj potegne zrak, kar škodljivo vpliva na kakovost zvara. Reducirni

http://www.sapio.si/produkti/integra


30

ventil nastavljamo tako, da s privijanjem nastavnega vijaka v smeri urinega kazalca pretok

plina skozi ventil povečujemo, v nasprotni smeri torej pretok zmanjšamo. Ko pretok na

nizkotlačnem manometru zmanjšamo, tega ne moremo opaziti vse do takrat, dokler tlaka ne

spustimo iz cevi. Sama priprava varilne naprave za varjenje po TIG postopku je predstavljena

na videu:

TUKAJ!

Slika 30 Reducirni ventil

8.2. Praktične smernice za TIG varjenje

Za ustrezno izbiro in nastavitev varilnega aparata je zelo pomemben podatek, iz katerega

materiala je narejen varjenec. Kadar varimo aluminij, magnezij ali njune zlitine, moramo

poseči po varilnem aparatu z izmeničnem tokom (AC), sicer pa varimo z enosmernim tokom

(DC).

Pred samim varjenjem je potrebno zvarni žleb ustrezno pripraviti ter nastaviti varilne

parametre. Napotke za pripravo zvarnega žleba najdemo v popisu varilnega postopka (WPS)

ali drugi varilni dokumentaciji. Zelo pomembno je tudi mehansko in kemično čiščenje nečistoč

z varjencev. Okvirni podatki o obliki žleba in varilnih parametrih so podani v tabeli 3 in 4.

TIG%20VARJENJE.mp4


31

Tabela 3: Parametri TIG varjenja za nerjavne materiale [1]

Pri varjenju aluminija so parametri in priprava nekoliko drugačni kot pri nerjavnih materialih.


32

Tabela 4: Parametri TIG varjenja za nerjavne materiale [1]

Poleg same priprave zvarnega žleba je pomembna tudi nastavitev varilnega toka in polaritete.

Pri večini materialov, razen Al, je elektroda na minus polu enosmernega varilnega toka. Jakost

varilnega toka se nastavlja za tri področja. Poleg glavnega varilnega toka še za začetni in

končni tok, ki se nastavljata procentualno na varilnega. Na samem aparatu moramo nastaviti

tudi način varjenja, ki je lahko dvo- ali štiritaktni (2T/4T). Pri 2T pritisnemo gumb na gorilniku

za vzpostavitev obloka in po določenem času (nastavimo tudi čas) preide tok iz začetnega v

varilnega, ko gumb spustimo, varilni tok po prednastavljenem času ugasne. Pri 4T načinu pa s

pritiskom na gumb vzpostavimo oblok, ki ima jakost nastavljenega začetnega toka, ko tipko

spustimo v nastavljenem času, preidemo na nivo varilnega toka. Pri ponovnem pritisku na

tipko se po nastavljenem času tok spusti na nivo nastavljenega končnega toka in ko tipko

spustimo, končni tok ugasne. Zaželeno je, da imamo nastavljeno tudi zapihavanje zaščitnega

plina še nekaj časa po prekinitvi varjenja, dokler se talina ne strdi, in šele nato odmaknemo

gorilnik. Nekateri varilni aparati omogočajo tudi predpihavanje zaščitnega plina.

Oblok je torej možno vzpostaviti z visokofrekvenčnim generatorjem (z elektrodo se približamo

na 2 do 3 mm do varjenca in stisnemo startno tipko na gorilniku, na varjenec preskoči iskra, ki


33

vzpostavi oblok) ali s kratkim stikom (z elektrodo kratko in hitro potegnemo po varjencu in

tako vzpostavimo oblok). Varilne parametre nastavljamo na čelni plošči varilnega aparata.

Slika 31: Čelna plošča TIG varilnega aparata

TIG varjenje omogoča varjenje z dodajanjem ali brez dodajanja materiala. Na povezavi:

http://elektrode.demo.sij.si/sl/produkti/zica-za-varjenje-v-zascitnem-plinu/zica-za-varjenje-v-

zascitnem-plinu/ je nabor varilne žice za TIG varjenje slovenskega proizvajalca Elektrode

Jesenice, d. o. o.

Dodajni material je torej varilna žica, ki mora imeti podobno kemijsko sestavo kot varjenec.

Žica je običajno v obliki varilne palice dolžine 1 m in debeline od 0,5 do 8 mm, običajno pa

uporabimo žico, debelo okoli 2 mm. Žica za varjenje konstrukcijskih jekel je zaradi zaščite proti

koroziji tanko pobakrena. Oznaka varilne žice se nahaja na embalaži, vgravirana pa je tudi na

žici sami.

Gorilnik vodimo tako, da ga nagnemo v nasprotni smeri varjenja približno za 10 do 15° z

vertikalne smeri. Lahko bi rekli, da varimo v levi smeri. Dodajni material točkasto dodajamo v

zvarno talino pod kotom približno 90° glede na gorilnik. Zelo je potrebno paziti, da pri

umikanju dodajnega materiala iz taline tega ne odmaknemo predaleč. Razžarjeni dodajni

material mora biti ves čas v atmosferi zaščitnega plina, sicer oksidira in s tem poslabša

kvaliteto zvara.

S TIG postopkom pogosto varimo sočelne zvare na relativno tanki pločevini. Za kakovosten

zvar pa je poleg varjenja samega pomembna tudi priprava, kamor sodi tudi izdelava spenjalnih

varkov, ti varki preprečujejo pretirano deformacijo varjencev, s tem pa tudi spreminjanje

širine špranje med varjencema. Pri tankih pločevinah so spenjalni varki dolgi približno od 2 do

4 debeline pločevine, med samimi varki pa je približno 20-kratna razdalja debeline pločevine.

http://elektrode.demo.sij.si/sl/produkti/zica-za-varjenje-v-zascitnem-plinu/zica-za-varjenje-v-zascitnem-plinu/

http://elektrode.demo.sij.si/sl/produkti/zica-za-varjenje-v-zascitnem-plinu/zica-za-varjenje-v-zascitnem-plinu/


34

Slika 32: Varjenec, pripravljen s spenjalnimi varki

Tako kot pri elektroobločnem varjenju z oplaščeno elektrodo pri varjenju z usmernikom se

tudi pri TIG varjenju z enosmernim tokom pojavlja pihalni učinek. To je odklon električnega

obloka v smeri proti večji masi zaradi vpliva magnetnega polja, ki nastaja okoli električnega

vodnika. Do tega lahko pride tudi zaradi uporabe različnih magnetnih prijemal. Učinek lahko

omilimo z nagibom gorilnika ali uporabo večjih mas, ki jih damo na varjenec oziroma s

premaknitvijo masnega kabla.

Kadar varimo sočelne zvare, sploh pri nerjavnih materialih, je zvar na nasprotni strani zelo

oksidiran, zato je vedno potrebno poskrbeti za zaščito zvarnega korena z zaščitnim plinom.

Kadar varimo cevi, lahko enostavno dovajamo majhne količine plina kar v cev, ki jo z obeh

strani zapremo z lepilnim trakom ali zamaškom, poskrbimo le za majhne odprtine za dovod in

odvod zaščitnega plina. Pri sočelnih zvarih na pločevinah in kotnih zvarih pa si moramo

pomagati s podlogami, ki zaščitni plin zadržujejo na korenu.

Tako kot pri varjenju po MIG/MAG postopku sodobne varilne naprave tudi pri TIG varjenju

omogočajo pulzno varjenje v enosmernem toku. Nekaj časa torej varimo z višjim in nekaj časa

z nižjim tokom, saj tako lažje kontroliramo globino uvara in obliko temena.

Slika 33:Varilni tok pri pulznem varjenju

Varilna oprema za TIG varjenje omogoča tudi avtomatizacijo postopka. Tako kot pri MIG/MAG

varjenju tudi pri TIG varjenju dovajamo varilno žico na mesto varjenja avtomatizirano. Razlika


35

je v tem, da je pri TIG varjenju ne dovajamo skozi gorilnik, ampak ob njem preko posebnega

držala oziroma vodila.

Slika 34: TIG z avtomatskim dodajanjem varilne žice

8.3. Varnost pri TIG varjenju

Podobno kot MIG/MAG varjenje tudi TIG postopek predstavlja določeno mero tveganja za

nastanek poškodb pri delu oziroma za razvoj poklicnih bolezni, saj prav tako spada med

postopke obločnega varjenja. Varilec je izpostavljen nevarnostim udara električnega toka,

sevanju obloka, dimnim plinom, požaru … Zaradi omenjenega je potrebno upoštevati

določene varnostne ukrepe, da tveganja ne povzročijo poškodb ali bolezni. Kot

najpomembnejši ukrep za varovanje zdravja je zmanjšanje tveganja oziroma nevarnosti na

mestu samem. Kljub ukrepom, ki zmanjšujejo tveganje, je potrebno uporabljati ustrezno

osebno varovalno opremo, ki je posebej prilagojena za postopke obločnega varjenja. Sem

sodi:

– Varilska delovna obleka, ki je skladna s standardom varilne (EN ISO 11611) in toplotne zaščite (EN ISO 11612). Seveda ne smemo pozabiti na zaščito rok, uporabljati moramo varilske rokavice v skladu z EN 12477, EN 388 in EN 407.

Slika 35: Varilske rokavice

– Zelo pomembni so tudi varovalni delovni čevlji, ki naj bodo skladni s standardom CE EN ISO 20345:2011 S3 SRC HRO. Priporočljivo je, da je obutev iz usnja in ima temperaturno obstojni podplat, ki ne drsi, prav tako je priporočljivo, da je obutev


36

nekoliko višja, s pokritimi vezalkami, z možnostjo hitrega sezuvanja ter da ima kovinsko ali kompozitno kapico za zaščito prstov.

– Za zaščito oči in obraza pred ultravijoličnim sevanjem uporabljamo varilno masko z ustrezno zatemnitvijo, skladno s standardom: Oprema za varovanje oči in obraza pri varjenju in podobnih postopkih (EN 175). Uporabljajo se lahko maske z vložnimi mineralnimi stekli ali pa avtomatske varilne maske z možnostjo nastavljanja stopnje zatemnitve, pri čemer višja številka pomeni večjo zatemnitev. Za TIG postopek se uporabljajo zatemnitve od 9 do 13. Zelo intenzivno je sevanje pri varjenju nerjavnih materialov ali aluminija. Poleg ultravijoličnega sevanja, ki je nevidno in prodre v globino tkiva ter povzroči pekočo bolečino v očeh, se pri varjenju pojavi tudi infrardeče toplotno sevanje, ki je prav tako nevidno, povzroča pa toploto, po kateri se koža poti in pordeči. Zelo nevarno je tudi za oči, saj lahko povzroči odmiranje mrežnice in celo oslepitev. Utrujajoče za oči je tudi svetlobno sevanje. Pomembna je tudi zaščita oči pri pripravi zvarnih robov in obdelavi zvarov, v tem primeru uporabimo varovalna prosojna očala.

Slika 36: Varilna maska

– Za zaščito pred dimnimi plini lahko uporabljamo respiratorje kot samostojno varilno

varovalno opremo ali v kombinaciji z naglavnimi varilnimi maskami. Pri stalnih varilnih mestih je potrebno dimne pline odsesavati. Priporočljivo je odsesavanje navzdol, ki je nekoliko manj učinkovito, ali na stran, da preprečimo prehod dimnih plinov mimo glave. Pri odsesavanju navzdol obstaja nevarnost, da nam podtlak, ki nastaja zaradi sesanja, odsesa tudi zaščitni plin na robu varjenca.

– Za zaščito sluha pred prekomernim hrupom, zlasti pri pripravi zvarnega robu in obdelavi zvarov z brušenjem, je potrebno uporabljati opremo za varovanje sluha. Sem sodijo ušesni čepki ali naušniki.

Poleg uporabe osebnih varovalnih sredstev je potrebno upoštevati tudi ostale varnostne

ukrepe kolektivne varnosti. Zaradi nevarnosti udara električnega toka je potrebno preprečiti

mokroto na delovnem mestu, izogibamo pa se tudi stiku volframove elektrode z golo kožo.

Poškodovane električne vodnike je potrebno nemudoma popraviti. Vsako električno popravilo

na varilni opremi ali inštalaciji lahko odpravi le pooblaščena oseba.

Zaradi poškodb z dimnimi in ostalimi plini se je potrebno izogibati varjenju v zaprtih in

utesnjenih prostorih. Če se temu ne moremo izogniti, je potrebno zagotoviti nadzor nad


37

varjenjem ter prostor intenzivno prezračevati. Sicer velja tudi splošno pravilo, da varilec v

varilnici nikoli ni sam. Treba se je zavedati tudi nevarnosti, ki jo lahko povzroča zaščitni plin. Ar

je težji od zraka in izpodriva kisik. Tega se je potrebno zavedati pri varjenju v zaprtih in

utesnjenih prostorih, saj lahko pride do zadušitve. Zaščitni plin je potrebno odvajati in dovajati

sveži zrak.

Pri varjenju je zelo pomembna tudi požarna varnost. Zavedati se je treba, da varjenje spada

med požarno nevarna dela, kamor spadata tudi rezanje in brušenje, kar je pogosto opravilo

pri pripravi zvarnih robov in obdelavi zvarov. Do požara lahko pride tudi s časovnim zamikom.

Iz prostora, kjer se vari, je torej potrebno umakniti vnetljive snovi ter zagotoviti prisotnost

gasilnih sredstev na mestu varjenja. Po varjenju na premičnih gradbiščih je potrebno

zagotoviti požarno stražo, ki jo opredeljuje Zakon o varstvu pred požarom (Uradni list RS, št.

3/07). Požarno stražo pričnemo izvajati pred pričetkom del, trajati pa mora, dokler traja

povečana požarna nevarnost oz. še vsaj pol ure po končanem delu. Izvajajo jo gasilci.

Priporočljivo jo je izvajati do 24 ur po zaključku varilskih del.


38

LITERATURA [1] Begeš J. (1989). Tehnologija spajanja in rezanja. Ljubljana: Tehniška založba

Slovenije. [2] Čretnik D. (2003). Tehnologija spajanja in preoblikovanja. Ljubljana: Tehniška

založba Slovenije. [3] Gruden V., Godec B. (2002). Neugodne mikrostrukturne sestavine v zvarnih

spojih konstrukcijskih jekel. Materiali in tehnologije. [4] Köveš A. (2009). Osnovne napake v zvarih. Varilna tehnika (vol 59, 2010-3.

str. 20-23). Glasilo društev za varilno tehniko. [5] Köveš A. (2008). Varilna tehnika (vol 57, 2008-4). Glasilo društev za varilno

tehniko. [6] Köveš A. (2009). Varilna tehnika (vol 58, 2009-1). Glasilo društev za varilno

tehniko. [7] Rak I. (2008). Tehnologija varjenja. Ljubljana: Modrijan. [8] Šprajc P. (2009). Napake pri varjenju ter njihovo ugotavljanje. Varilna tehnika

(vol 58, 2009-4. str. 21-23). Glasilo društev za varilno tehniko. [9] Splet Pridobljeno 1. 8. 2017 iz

http://www2.sts.si/arhiv/tehno/varjenje/var17.htm [10] Splet Pridobljeno 3. 8. 2017 iz http://egradivo.ecnm.si/SIV/varjenje.html [11] Splet Pridobljeno 3. 8. 2017 iz

http://studentski.net/gradivo/ulj_fst_st2_ogt_vaj_risanje_varjencev_01?r=1 [12] Splet Pridobljeno 7. 8. 2017 iz

http://studentski.net/gradivo/ulj_fgg_gr1_jkk_sno_sola_varjenja_01?r=1 [13] Splet Pridobljeno 12. 8. 2017 iz

http://www.imk.si/dejavnosti/preskusanje/metalografske-preiskave/ [14] Splet Pridobljeno 16. 8. 2017 iz http://www.prochrom-

comp.si/prodajni_program/jekleni_trakovi_za_tracne_zage/varjenje_tracnega_lista/varjenje_z_zascitnim_plinom.html

[15] Splet Pridobljeno 30. 8. 2017 iz http://www.ingvar.si/prodajni-program/potrosni-material/wolfram-elektrode

http://www2.sts.si/arhiv/tehno/varjenje/var17.htm

http://egradivo.ecnm.si/SIV/varjenje.html

http://studentski.net/gradivo/ulj_fst_st2_ogt_vaj_risanje_varjencev_01?r=1

http://studentski.net/gradivo/ulj_fgg_gr1_jkk_sno_sola_varjenja_01?r=1

http://www.imk.si/dejavnosti/preskusanje/metalografske-preiskave/

http://www.prochrom-comp.si/prodajni_program/jekleni_trakovi_za_tracne_zage/varjenje_tracnega_lista/varjenje_z_zascitnim_plinom.html



http://www.ingvar.si/prodajni-program/potrosni-material/wolfram-elektrode

http://www.ingvar.si/prodajni-program/potrosni-material/wolfram-elektrode

Documents

TIG VARJENJE - Razvoj UPDtrdota v TVP za nosilne konstrukcije iz fino zrnatih jekel 350 HV (trdota, merjena po Vickersu). [7] Slika 3: Vpliv vsebnosti ogljika na trdoto pod navarkom