Zavarivanje I - Skripta

SKRIPTA ZA UENJE iz kolegija

ZAVARIVANJE I prof. Slobodan Kralj

LITERATURA: [1] ... Kralj, Andri: "Osnove zavarivakih i srodnih postupaka"

[2] ... Lukaevi: "Zavarivanje"

[3] ... Grbin, Kovaevi, ivi: "Elektroluno zavarivanje u zatiti plinova"

[4] ... Hrivnjak: "Zavarljivost elika"

[5] ... Messler: "Joining of Materials and Structures"

[6] ... Lippold, Kotecki: "Welding Metallurgy of Stainless Steels"

[7] ... Thompson: "Handbook of Mold, Tool and Die Repair Welding"

[8] ... http://www.fortunecity.com/village/lind/247/weld_book/index_WELD.htm

[9] ... http://www.sfsb.hr/kth/zavar/index.html

[10] ... http://www.fsb.hr/zavkon

!marin!Typewritten Textby Marin Varenina

Zavarivanje I Osnovne karakteristike elektrolunih zavarivanja

1. OSNOVNE KARAKTERISTIKE ELEKTROLUNIH ZAVARIVANJA

1.1 ELEKTRINI LUK ~ uspostavlja se izmeu dvije elektrode "elektroda" (dodatni materijal) i radni komad ~ to je intenzivno izbijanje u jako ioniziranoj smjesi plinova i para razliitih materijala koje potjeu

prvenstveno od metala elektrode, obloge, zatitnih plinova ili prakova ~ ionizirani prostor u kojem se odvija pranjenje naboja moe se smatrati kao jedan vodi ija je

vodljivost ovisna o postojanju elektrona (iona) u njemu ~ prvotna ionizacija plinskog prostora nastaje na dva naina:

2 TERMIKOM EMISIJOM - do izbijanja elektrona iz krutog tijela dolazi uslijed intenzivnog zagrijavanja i djelovanja elektrinog

polja u blizini katode - pretvorbom elektrine energije u toplinsku prilikom kratkog spoja vrha elektrode s radnim

komadom postie se temperatura plinova 6000 8000 K , te nastupa ionizacija molekula i atoma 2 EMISIJOM POLJA

- jako elektrino polje izaziva ubrzavanje sluajnih nosilaca naboja koji se nau u prostoru izmeu elektrode i radnog komada, koji nakon toga izazivaju ionizaciju daljnjih molekula i atoma ime se stvaraju uvjeti za provoenje struje

- zagrijavanjem sustava se prelazi u prvi sluaj

~ osnovni parametri: - napon - struja - duina luka

~ osnovni parametri ovise o: - vrsti luka (ovisno o atmosferi) - vrsti struje (istosmjerna ili izmjenina) - za taljive ili netaljive elektrode

~ elektrini luk se po duini moe podijeliti u tri podruja razliita po duini i procesima koji se u njima odvijaju (Slika 1.1):

a) na povrini elektrode koja ima negativan naboj (KATODA) postoji toka (ogranieno podruje) zagrijana na maksimalnu temperaturu i koja provodi cijelu struju elektrode = KATODNA MRLJA

b) u blizini katode se nalazi podruje KATODNOG PADA NAPONA, duine 410 mm . Srednji dio luka je podruje pada napona u stupu luka, duine gotovo jednake duini luka

c) u blizini pozitivno nabijene elektrode (ANODE) nalazi se podruje ANODNOG PADA NAPONA ( ). Najzagrijanije podruje elektrode je AKTIVNA ANODNA MRLJA. 3 210 10 mm

1-1 by Marin Varenina


+

( )mml

( )VU

2 310 10 mm

3 410 10 mm

KU SU AU

U

-ukupni pad napona u elektrinom luku-katodni pad napona-pad napona u stupu elektrinog luka-anodni pad napona

K

S

A

UUUU

Slika 1.1 prikaz padova napona u elektrinom luku

~ napon elektrinog luka je ravnomjerno rasporeen zbog postojanja volumenskog naboja u ioniziranom prostoru elektrinog luka

~ na granici katodnog prostora pozitivni ioni stvaraju volumenski naboj koji izaziva pad napona ~ u svom prostoru plazmenog stupa elektroni i ioni su rasporeeni jednako, nema prostornog naboja,

pa je energija elektrona potrebna da se svlada taj put proporcionalna duljini luka ~ gradijent polja je priblino konstantan, a pad napona tj. utroak energije proporcionalan duljini luka



1.1.1 STATIKA KARAKTERISTIKA ELEKTRINOG LUKA

~ vrijedi za relativno spore promjene ~ u obliku karakteristike mogu se uoiti tri dijela:

2 UZ MALE GUSTOE STRUJE (elektrini luk male snage) - pad napona se smanjuje poveanjem struje jer se poveava povrina presjeka luka, ima sve

vie nosilaca naboja, te se poveava elektrina vodljivost 2 U UOBIAJENIM UVJETIMA ZAVARIVANJA

- elektrina vodljivost se malo mijenja, a povrina poprenog presjeka poveava se proporcionalan jaini struji, a time napon ne ovisi o jakosti struje

2 UZ VEE GUSTOE STRUJE - katodna mrlja obuhvaa cijelu povrinu elektrode - intenzitet poveanja poprenog presjeka stupa luka smanjuje se s poveanjem struje - bitan utjecaj na promjenu poprenih dimenzija imaju "zidovi" od relativno hladnog plina koji

okruuju plazmu stupa, to je naroito uoljivo kod primjene zatitne atmosfere plinova - otpor stupa luka, tj. plazme mijenja se neznatno a gradijent polja i pad napona rastu s

poveanjem struje zavarivanja. Karakteristika luka u tim uvjetima postaje rastua

~ poloaj karakteristike luka u dijagramu ovisi o duini elektrinog luka - za veu duinu elektrinog luka, uz istu struju zavarivanja, potreban je vei napon za njegovo

odravanje, pa je krivulja pomaknuta prema gore (Slika 1.2)

Slika 1.2 statike karakteristike elektrinog luka

~ kod zavarivanja u zatitnoj atmosferi plinova, poloaj karakteristike ovisit e se i o vrsti zatitnog plina (plinovi se razlikuju meusobno u energiji potrebnoj za njihovu ionizaciju). to je nia energija za ionizaciju plina, karakteristika se pomie prema dolje (Slika 1.3)

Slika 1.3 utjecaj zatitnog plina na poloaj statike karakteristike elektrinog luka



~ u sluaju primjene obloenih elektroda materijal obloge raspadanjem unosi u sastav zatitne atmosfere sastojke koje mogu povisiti ili sniziti potencijal ionizacije (Slika 1.4)

- bazine elektrode (B) u atmosferu unose komponente koje se tee ioniziraju - kisele elektrode (K) u atmosferu unose komponente koje se lake ioniziraju

Slika 1.4 - utjecaj vrste obloge na poloaj statike karakteristike elektrinog luka

~ to je duina luka vea to je podloniji vanjskim smetnjama (posljedice magnetskih polja) ~ KRUTOST ELEKTRINOG LUKA = sposobnost odupiranja vanjskim utjecajima i usmjeravanja u

eljenom pravcu - krai luk ima veu krutost

1.1.2 UTJECAJ MAGNETSKOG POLJA NA ELEKTRINI LUK

~ magnetsko polje djeluje na vodi radijalnim silama prema unutranjosti ~ te sile su relativno male i ne mogu utjecati na kruti vodi, ali mogu na fleksibilni (plazma elektrinog

luka) ~ ako je polje ravnomjerno rasporeeno oko osi vodia, rezultat djelovanja jednak je nuli, ali ako je

polje nejednake gustoe, sile koje su proporcionalne gustoi polja nee biti uravnoteene - rezultirajua sila izaziva otklon elektrinog luka iz podruja vee gustoe u podruje

manje gustoe = MAGNETSKO PUHANJE (Slika 1.5) ~ nesimetrinost magnetskog polja moe biti uzrokovana nepodesno razmjetenim prikljucima struje

ili nejednolikim rasporedom feromagnetskih masa u odnosu na tok struje

Slika 1.5 primjeri magnetskog puhanja elektrinog luka



1.2 IZVORI STRUJE ZA ZAVARIVANJE ~ potrebni su posebni izvori struje ~ elektrini luk za svoje odravanje treba relativno jaku struju (do nekoliko stotina A) pri niskom

naponu (nekoliko desetaka V) ~ IZVORI:

2 ISTOSMJERNE STRUJE - generatori - ispravljai

2 IZMJENINE STRUJE - transformatori - pretvarai frekvencije

~ karakteristine veliine izvora struje: - nominalna i maksimalna snaga - napon praznog hoda - dozvoljena struja i napon uz odreenu intermitencu ( ) 60,80,100 %- mreni napon napajanja - cos - klasa izolacije

~ statika karakteristika: - dijagramski prikaz ovisnosti napona na stezaljkama izvora o optereenju ( ( )U f I= ) - daje se za spore promjene struje optereenja - potroa (elektrini luk) se zamjenjuje promjenjivim otpornikom - oblik statike karakteristike je razliit ovisno o namjeni izvora struje (vrsti postupka) - vrste karakteristika:

2 RAVNO/BLAGO PADAJUA 2 STRMO PADAJUA

- izbor karakteristike ovisi o vrsti regulacije duljine elektrinog luka: 2 NAPONSKA REGULACIJA

- U = vrijednost napona praznog hoda (izvor radi, ali nije optereen) 0- ta veliina je kompromis izmeu pouzdanog uspostavljanja elektrinog luka i sigurnosti

zavarivaa (napon je ogranien na 70 100 V zbog sigurnosti) 2 STRUJNA REGULACIJA

- kI = struja kratkog spoj, tj. struja koja protjee u trenutku uspostavljanja elektrinog luka, kada vrhom elektrode dotiemo radni komad

Slika 1.6 openiti prikaz padajue karakteristike

Slika 1.7 prikaz padajue statike karakteristike

transformatora sa stepenastom regulacijom

Slika 1.8 prikaz statike karakteristike jedne vrste

generatora

Slika 1.9 prikaz poloene karakteristike svojstvene

kod MIG/MAG zavarivanja



1.2.1 ROTACIONI IZVORI

~ generatori istosmjerne struje su najstariji, najpouzdaniji i najsvestraniji izvori struje zavarivanja, no najskuplji su, odravanje im je najsloenije i imaju najslabiji koeficijent korisnog djelovanja

~ statike karakteristike ovih izvora mogu biti svih oblika (padajue, ravne, pa ak i uzlazne) a mogu se primijeniti praktiki za sve postupke zavarivanja

~ generator moe biti pokretan bilo kojom vrstom motora (elektromotor, motor s unutranjim sagorijevanjem), obino smjetenim na istoj osovini s generatorom, ili pokretan preko nekog prijenosa (remenskog, zupastog)

~ najea je primjena za REL zavarivanje, a pogodni su za rad u montanim uvjetima ~ princip rada:

- vrtnjom rotora u magnetskom polju statora, u armaturi rotora se inducira struja koja se komutira u istosmjernu i odvodi u krug zavarivanja. Pri tome se struja vodi kroz zavojnice koje su tako namotane da je njihovo polje suprotstavljeno glavnom polju statora

- ako u zavarivakom krugu tee jaa struja, djelovanje zavojnica je jae, te se znatnije smanjuje izlazni napon; na taj nain se osigurava padajua karakteristika

Slika 1.10 shematski prikaz generatora



~ postoje razliite izvedbe generatora (Slika 1.11, Slika 1.12, Slika 1.13), a glavni dijelovi su stator i rotor ~ stator nosi na sebi obino vie pari magnetskih polova, a magnetska polja se ostvaruju pomou

zavojnica ~ namotaji oko polova nazivaju se GLAVNI NAMOTAJI POLJA, a snabdijevaju se iz uzbude koja moe

biti iz vanjskog izvora ili vlastita ~ izlaznim naponom upravlja se promjenjivim otpornikom u krugu uzbude ~ vei napon daje jae magnetsko polje, a to daje vei izlazni napon ~ regulacija struje zavarivanja moe se izvesti na razliite naine

Slika 1.11 shema motor generatora s konstantnim naponom

Slika 1.12 shema motor generatora s vanjskom uzbudom i razmagnetizirajuom zavojnicom

Slika 1.13 shema motor generatora s vlastitom uzbudom i razmagnetizirajuom zavojnicom



1.2.2 ISPRAVLJAI ZA ZAVARIVANJE

~ istosmjerna struja moe se proizvesti i ureajima koji ispravljaju izmjeninu struju, a to su ispravljai za zavarivanje koji se sastoje od dva osnovna sklopa:

- TRANSFORMATORSKI DIO - ISPRAVLJAKI DIO

+ sklopovi za upravljanje i regulaciju struje

Slika 1.14 shematski prikaz ispravljaa za zavarivanje

~ ispravljanje se vri pomou ispravljakih elemenata koji putaju struju u samo jednom smjeru (vrlo veliki otpor u drugom smjeru) danas se najvie koriste SILICIJSKE DIODE (mogu podnijeti velike jakosti struje)

~ GLATKOA (oblik izlazne ispravljene struje) ovisi o nainu spajanja ispravljakog sklopa ~ razlikujemo POLUVALNO i PUNOVALNO ispravljanje koje se moe primijeniti na JEDNOFAZNU ili

TROFAZNU mreu ~ jednofazno poluvalno ispravljanje je nepogodno za zavarivanje, a i u sluaju jednofaznog

punovalnog ispravljanja potrebni su kondenzatori i prigunice ~ najpovoljniji su trofazni izvori s punovalnim ispravljanjem jer daju gotovo konstantnu istosmjernu

struju s jednolikim optereenjem mree ~ regulacija struje u izlaznom krugu najee se izvodi:

2 pomou pomine kotve 2 izmjenom broja zavoja na transformatorskom dijelu 2 pomicanjem namotaja na jezgri 2 tiristorski 2 tranzistorski

Slika 1.15 osnovni naini ispravljanja izmjenine struje



1-9

1.2.3 INVERTORI

~ omoguuju izradu snanih ureaja malih izmjera i mase ~ izmjenina struja ispravlja se u PULZIRAJUU ISTOSMJERNU struju koja se dovodi na oscilator koji ju

pretvara u VISOKONAPONSKU IZMJENINU STRUJU VISOKE FREKVENCIJE ( ) 5 30 kHz~ visokofrekventna struja opet se transformira na potreban napon za zavarivanje i ispravlja silicijskim

diodama ~ glavna prednost ovih ureaja je u malim i laganim transformatorima (to manji to je via frekvencija

pretvorbe) invertorski izvori danas dostiu samo 25 % teine konvencionalnih izvora iste snage ~ ureaji s veom frekvencijom tii ali zahtijevaju skuplje elektronike sklopove

1.2.4 TRANSFORMATORI ZA ZAVARIVANJE

~ OBINI TRANSFORMATORI - konstrukcijom se nastoji postii neovisnost veliine napona u sekundarnom krugu optereenja - tei se ravnoj karakteristici za rune postupke zavarivanja zbog loih dinamikih karakteristika pri

promjeni duljine elektrinog luka

~ ZAVARIVAKI TRANSFORMATORI - eli se osigurati pad napona pri porastu optereenja odnosno struje zavarivanja - tei se padajuoj karakteristici osigurava se ugradnjom prigunice (predstavlja induktivni otpor)

~ transformator se sastoji od primarnog i sekundarnog namotaja namotanih na eljeznu jezgru ~ broj zavoja i presjek vodia u zavojima odreen je da se na sekundaru dobije relativno nizak napon,

a presjek je dimenzioniran da propusti jaku struju zavarivanja

~ osnovna jednadba transformatora: 1 2 1z

2 1 2

U IU I z

= = ~ zavarivaki transformator mora imati mogunost regulacije struje zavarivanja, koja moe biti

stepenasta ili kontinuirana, a postie se na razne naine: 2 PROMJENOM BROJA ZAVOJA

- mijenja se spajanjem odreenih odcjepa bilo na primaru bilo na sekundaru - najee se radi o stepenastoj regulaciji

2 PRIGUNICOM U SEKUNDARNOM KRUGU (krugu zavarivanja) - prigunica moe biti izvedena s odcjepima, ali i s kontinuiranom promjenom broja zavoja

2 POMICANJEM NAMOTAJA (primara/sekundara) - jaa se ili slabi induktivna sprega namotaja, a time se utjee na veliinu indukcije u sekundaru

2 PRIMJENOM POMINE KOTVE (Slika 1.16) - unutar jezgre mijenja se magnetski otpor kruga jezgre - pomicanjem kotve unutar jezgre mijenja se magnetski otpor kruga jezgre - kada je kotva podignuta, tada se sav magnetski tok 1 proizveden u primaru prenosi

feromagnetskom jezgrom kroz sekundar i indukcija u sekundaru je velika - jednostavna i uinkovita regulacija

by Marin Varenina


Slika 1.16 regulacija struje zavarivanja primjenom pomine kotve

~ u sjecitu karakteristike elektrinog luka i izvora struje za zavarivanje nalazi se radna toka kojom su odreeni parametri zavarivanja: struja i napon zavarivanja (Slika 1.17)

Slika 1.17 radna toka odreena sjecitem karakteristike elektrinog luka i izvora struje za zavarivanje

~ ovisnost napona zavarivanja i struje zavarivanja moe se prikazati za REL zavarivanje izrazom:

z zU a b I= + gdje ( ) predstavlja pad napona na anodi i katodi a b (a 20 V= 0,04 A= ) je konstanta



1.3 SILE U ELEKTRINOM LUKU KOJE UTJEU NA PRIJENOS METALA ~ rastaljeni dodatni materijal (taljiva elektroda) prenosi se u obliku kapljica na eljeno mjesto

oblikujui zavareni spoj ~ neke od sila koje se pojavljuju kod prijenosa materijala su:

a) GRAVITACIJSKA SILA (Slika 1.18) - djeluje kod prijenosa materijala i ne moe se izbjei - u poloenom poloaju djeluje povoljno (prijenos metala u pravcu djelovanja sile tee) - u nadglavnom poloaju ne moe doi do prijenosa kapljice u zavar (masa kapljice je velika, ostale

sile su premalene) - u ostalim prisilnim poloajima prijenos kapljice je manje-vie nepovoljan

Slika 1.18 utjecaj sile gravitacije na prijenos materijala

b) ELEKTROMAGNETSKE SILE (Slika 1.19) - pojavljuju se u elektrinom luku kod postupaka zavarivanja ianom elektrodom i plinskom

zatitom i najvanije su za prijenos metala - oko vodia kroz koji tee struja javlja se magnetsko polje ije su silnice rasporeene koncentrino

oko vodia (te sile djeluju radijalno prema sredini vodia i okomito na liniju toka struje) - kada linije toka struje divergiraju (u plazmenom stupu elektrinog luka ili u kapljici metala na

samom vrhu iane elektrode), djelovanje je usmjereno okomito na linije toka struje - dvije komponente sile:

1F ... u aksijalnom pravcu; daje pogon otkinutoj kapljici usmjerujui ju prema radnom komadu

2F ... okomita na os vodia koja izaziva lokalno suavanje presjeka na rastaljenom vrhu elektrode (ice) oblikujui kapljicu

- ovisno o odnosima komponenti 1F i 2F , vrsti zatitne atmosfere i djelovanju ostalih sila mogu se pojaviti razne kombinacije utjecaja i ponekad ta sila moe biti nedovoljna da osigura odbacivanje kapljice prema radnom komadu

Slika 1.19 djelovanje elektromagnetske sile na otkidanje kapljice (magnetsko tipanje "pinch efekt")



c) SILE POVRINSKE NAPETOSTI (Slika 1.20) - velika povrinska napetost zahtijeva veliku silu za njeno savladavanje otkidanje kapi bit e tee i

nastupit e tek kad dosegne odreenu masu - velika povrinska napetost korisna za podravanje same taline zavara, osobito u prisilnim

poloajima, inae nepovoljna

Slika 1.20 povrinska napetost

d) SILE STRUJANJA I PRITISKA PLAZME LUKA (Slika 1.21) - strujanje plazme elektrinog luka djeluje na gibanje i usmjeravanje kapljice dodatnog materijala - u blizini vrha elektrode vlada odreeni pritisak 1p , budui da se isti volumen plina plazme iri

uslijed promjene dimenzije luka u blizini radnog komada, u tom dijelu vlada nii pritisak - ta razlika pritisaka povoljno djeluje na prijenos kapljica metala, utjeui i na otkidanje i ubrzavanje

kapljice

Slika 1.21 strujanje plazme



e) EKSPLOZIJSKE SILE (Slika 1.22) - utjecaj na gibanje kapljica imaju i apsorbirani plinovi iz atmosfere luka ili postojei u materijalu ice

u rastaljenoj metalnoj kapljici - pri povienim temperaturama rastvorljivost plinova u metalu je vea, a hlaenjem ona pada i

upijeni plinovi se moraju izluiti - kako hlaenje poinje izvana stvarajui krutu opnu, plinovi se skupljaju u unutranjosti kapi - sa poveanjem koliine plinova raste tlak i on moe konano razoriti kapljicu u vie dijelova - istrujavanje plinova po reaktivnom principu ubrzava kapljicu, ali je smjer djelovanja ove sile

nepredvidiv (izlazak plinova na sluajnim mjestima) - ako je ta sila usmjerena prema zavaru onda je korisna, inae izaziva trcanje izvan podruja

zavarivanja

Slika 1.22 djelovanje plinova u rastaljenoj kapljici

f) SILE ZBOG DJELOVANJA PLINOVA OKO ELEKTRODE - u sluaju zatitnih plinova koji struje oko iane elektrode (MIG/MAG) javlja se izvjesno

INJEKCIJSKO DJELOVANJE - kod obloenih elektroda, raspadanjem obloge stvaraju se plinovi koji zbog ljevkastog oblika kratera

na vrhu elektrode stvaraju pritisak, koji radijalnom komponentom istiskuje rastaljeni metal, a aksijalnom potiskuje kapljicu prema radnom komadu

- to je najznaajnija sila za prijenos metala kod zavarivanja obloenim elektrodama

Slika 1.23 strujanje zatitnih plinova oko iane elektrode

Slika 1.24 strujanje plinova oko obloge elektrode



1.4 PRIJENOS METALA PRI ZAVARIVANJU

1.4.1 PRIJENOS METALA PREMOIVANJEM

a) PRIJENOS METALA KRATKIM SPOJEVIMA ~ karakteristian za postupke zavarivanja ianim elektrodama u zatitnoj atmosferi plinova ~ osciloskopski prikaz procesa ( ( ); ( )U f t I f t= = ):

1 - stanje kada je iana elektroda udaljena od radnog komada, te u tom trenutku postoji elektrini luk: napon na luku ima zadanu vrijednost

2 - kada iana elektroda dotakne radni komad, u elektrinom krugu nastaje kratki spoj napon pada na nulu, struja poinje eksponencionalno rasti (brzina rasta je ograniena induktivnim otporima kruga)

3,4 - napon polako raste zbog poveanja otpora do kojeg dolazi jer poveanjem struje dolazi do pojaanog zagrijavanja vrha ice (efekt 2Q I R= sve do taljenja) i poveava se "pinch-efekt" dovodi do smanjenja presjeka ice (poveani otpor) i otkidanja zagrijanog vrha ice

5 - prekida se kratki spoj i uspostavlja se opet elektrini luk, a struja poinje eksponencionalno padati na nominalnu vrijednost

6,7 - skok napona je opet neto vei od nominalnog zbog induktiviteta krugova i s vremenom se smanjuje na nominalnu vrijednost

~ sve ovo se zbiva dok se iana elektroda jednolikom brzinom giba prema radnom komadu ~ kada ica premosti razmak nastao otkidanjem vrha, ponavlja se ciklus od toke 1 ~ broj ciklusa po sekundi varira u ovisnosti o promjeru ice i pri stabilnim parametrima ima

100 200 kratkih spojeva u sekundi



b) PRIJENOS METALA MJEOVITIM LUKOM ~ tu se pojavljuje prijenos trcajuim lukom, ali se povremeno pojavi jedan ili vie kratkih

spojeva ~ nedostatak: neregularnost (pojava kratkih spojeva je sluajna i izaziva nepredvidivo trcanje

materijala), pa se takav prijenos izbjegava

Slika 1.25 prijenos metala mjeovitim lukom



1.4.2 PRIJENOS METALA SLOBODNIM LETOM KAPLJICE a) PRIJENOS METALA TRCAJUIM LUKOM

~ karakteristino je da se prijenos vri slobodnim letom malih kapljica kroz atmosferu luka ~ niti u jednom trenutku u vremenu odravanja luka elektroda ne dolazi u dodir s osnovnim

materijalom sile koje djeluju u elektrinom luku otkidaju kapi i usmjeruju ih (radijalno u odnosu na elektrodu) prema radnom komadu prije nego vrh elektrode moe dodirnuti radni komad

~ potrebna je dosta velika energija potrebno je ostvariti velike sile ("pinch-efekt") i zagrijavanjem ili nekim drugim nainom smanjiti sile povrinske napetosti koje utjeu na veliinu kapljice metala

~ kod postupaka zavarivanja u zatitnoj atmosferi taljivom elektrodom jasno se moe uoiti kada se ostvaruju uvjeti za prijenos trcajuim lukom ta veliina naziva se kritinom strujom KRI i ona je svojstvena za odreene zatitne plinove i njihovim se sastavom moe utjecati na njenu veliinu

~ prednost: velika je produktivnost (velika koliina rastaljenog materijala) samo kod debljih materijala i to u poloenom poloaju

~ nedostaci: kod tanjih materijala postoji opasnost od prokapljivanja i u prisilnim poloajima, do cijeenja velike koliine rastaljenog materijala zbog djelovanja gravitacijske sile

Slika 1.26 prijenos metala trcajuim lukom (slobodnim letom kapljica)



b) PRIJENOS METALA IMPULSNIM STRUJAMA (PULZIRAJUI LUK) ~ prosjena struja zavarivanja je manja od kritine struje koja bi dala nepravilan i neprihvatljiv

prijenos u grubim kapima, modulira se jaom strujom odreene frekvencije, tako da struja varira izmeu neke minimalne (osnovne) i maksimalne struje (struja impulsa)

~ osnovna struja odrava elektrini luk, dok je duljina trajanja i visina impulsa jake struje prilagoena da premai kritinu struju i osigura odvajanje jedne kapi po svakom impulsu

~ podjela impulsa ovisno o nainu proizvodnje: 2 SINUSNOG OBLIKA (najjednostavnije ga je proizvesti) 2 TROKUTASTOG OBLIKA . 2 ETVRTASTOG OBLIKA (najpovoljniji za upravljanje procesom prijenosa)

~ tako se osigurava prijenos trcajuim lukom pri malim prosjenim vrijednostima struje

Slika 1.27 promjena struje u ovisnosti o vremenu pri impulsnom zavarivanju

~ podeavanje parametara je prilino sloeno jer treba uskladiti pet parametara: - veliina osnovne struje - veliina impulsne struje - trajanje impulsa osnovne struje - trajanje impulsa jake struje - brzina dodavanja ice

~ danas, izbor parametara vre SINERGETSKI STROJEVI (elektroniki programirani ureaji koji za jednu izabranu vodeu veliinu biraju optimalnu kombinaciju ostalih parametara)

~ prednosti: - impulsni nain prijenosa zadrava prednosti, a otklanja potekoe koje ima trcajui luk moe

ga se primijeniti u svim poloajima, te za materijale osjetljive na koliinu unesene topline - jednim promjerom ice mogue je zavariti iri raspon debljine materijala, jer je i za deblje ice

mogue namjestit male prosjene struje potrebne kod zavarivanja tanjih limova



1.5 REGULACIJA DULJINE ELEKTRINOG LUKA ~ da bi se ostvarila jednolika kvaliteta zavara (geometrija i mehanika svojstva), koliina unesene

topline po jedinici duine zavara mora biti jednolika zato elektrini luk mora biti konstantne duljine i njegovo gibanje treba biti jednoliko

~ kod runog postupka zavarivanja (REL, TIG) za to se brine zavariva ~ kod poluautomatskih i automatiziranih postupaka za odravanje

jednolike duine elektrinog luka "brine" se automatska regulacija, dok je pomicanje izvora topline ostvareno runo (poluatomatski postupci) ili mehanizirano (automatski postupci)

Slika 1.28 runa

regulacija duljine luka

1.5.1 UNUTARNJA REGULACIJA DULJINE ELEKTRINOG LUKA (STRUJNA)

~ ostvarena je samom gradnjom izvora struje zavarivanja, tj. njegovim elektrinim karakteristikama, bez dodatnih vanjskih ureaja

~ potrebni su izvori s RAVNOM ili BLAGO PADAJUOM KARAKTERISTIKOM ~ karakteristino je da se dodavanje kontinuirane elektrode (u obliku ice) vri konstantnom brzinom

koja odgovara tehnolokim parametrima postupka ( konstv = ) ~ u optimalnim radnim uvjetima (stabilan proces): tv v= ~ brzina taljenja ice ( tv ) jednaka je brzini dodavanja, tj. upravo se rastali toliko ice (dodatnog

materijala) koliko ga je dodano u jedinici vremena pri emu je duljina luka konstantna

Slika 1.29 dotur ice konstantnom brzinom, pri unutarnjoj regulaciji duljine elektrinog luka



~ u sluaju pojave nekog poremeaja (deformacije lima, pomaka ruke zavarivaa, pomaka glave automata), duljina elektrinog luka se skokovito promjeni

- ako se duljina luka poveala, za njegovo odravanje potreban je vei napon karakteristika se pomie prema gore ( 2L ). U tom sluaju novi parametri ( 2 2,I U ) radne toke vie ne odgovaraju prvobitno namjetenoj vrijednosti brzine ice NERAVNOTEA

Slika 1.30 promjena duljine elektrinog luka uvjetuje promjenu brzine taljenja ice

~ u sluaju duljine luka L , brzina ice jednaka je brzini taljenja ( z tv v= ); struja ( zI ) i napon ( zU ) zavarivanja osiguravaju stabilan proces

~ taljenje ice ostvaruje se toplinskom energijom iz elektrinog luka ( 2Q I R t= ) ~ u sluaju kada se duljina luka skokovito promijeni s namjetene vrijednosti:

2 2 zI I I = - u luku je smanjena koliina razvijene topline jer je struja zavarivanja smanjena za I , a

napon je malo narastao - zbog nedovoljne koliine topline, brzina taljenja ice je manja od prethodno namjetene, tj.

dodaje se vie ice nego to se stigne rastaliti. Zato se vrh ice sputa prema radnom komadu i luk se skrauje i to se dogaa sve dok postoji razlika izmeu brzine ice ( v )i brzine taljenja ( tv )

2 1 zI I I+ = - brzina taljenja ( tv ) je vea od brzine ice ( v ), pa se razmak izmeu vrha ice i radnog

komada poveava dok se ne uspostavi odnos tv v= ~ promjene u brzini taljenja zbog promjene struje zavarivanja dovoljno su brze ako ne treba taliti

prevelike koliine materijala, u protivnom se pojavljuje TOPLINSKA INERCIJA koja izaziva dugotrajne oscilacije oko radne toke

~ ovaj tip automatske regulacije uspjeno se primjenjuje za promjere ica manji od 3 mm



1.5.2 VANJSKA REGULACIJA DULJINE ELEKTRINOG LUKA (NAPONSKA)

~ mora postojati dodatni regulacioni ureaj izvan samog izvora struje ~ napon na elektrinom luku upravlja radom regulacionog sklopa ~ izvor struje zavarivanja ima STRMO PADAJUU KARAKTERISTIKU ~ elektrini krug sadri elektromotor kao izvrni lan, ujedno je i regulacioni krug ~ vrijednost brzine ice ( v ) varira pod djelovanjem regulacionog kruga, tj. konstv ~ za pravilno odvijanje procesa i tu mora biti ispunjen uvjet tv v=

Slika 1.31 brzina dotura ice pri vanjskoj regulaciji zavisi o naponu elektrinog luka

~ u sluaju skokovite promjene duljine luka s veliine 1L na 2L uslijed poremeaja poveava se napon na luku

~ promjena napona na luku, tj. poveanje napona registrira se u regulacionom krugu i pozitivna razlika napona dovodi se na motor za dodavanje ice koji proporcionalno poveanju napona poveava i broj okretaja, odnosno brzinu ice. Time se ica kree bre prema radnom komadu nego to se njen vrh tali, pa se duina luka smanjuje

~ bre okretanje motora traje dok ne nestane razlika napona koja ubrzava motor

Slika 1.32 promjena duljine elektrinog luka uvjetuje promjenu brzine taljenja ice



~ ova regulacija bit e bra i osjetljivija to su promjene napona radne toke uslijed duljine luka vee (to omoguava strma karakteristika)

~ promjene struje zavarivanja uslijed promjene duine elektrinog luka su razmjerno male, pa moemo smatrati da je brzina taljenja priblino konstantna ( konsttv )

Slika 1.33 promjena duljine elektrinog luka uvjetuje velike promjene struje zavarivanja za sluaj ravne karakteristike izvora


Zavarivanje I Runo elektroluno zavarivanje

2. RUNO ELEKTROLUNO ZAVARIVANJE (REL)

Slika 2.1 shematski prikaz REL zavarivanja

~ princip: - elektrini luk se uspostavlja kratkim spojem ("kresanjem" izmeu elektrode i radnog komada), nakon ega slijedi ravnomjerno dodavanje elektrode u elektrini luk od strane zavarivaa, te taljenje elektrode i formiranje zavarenog spoja

~ prednosti: - iroko podruje primjene - jeftina i jednostavna oprema - zavarivanje u svim poloajima - zavarivanje svih debljina - zavarivanja svih materijala - zavarivanje u radionici i na terenu - jednostavno odreivanje parametara - dobra mehanika svojstva zavara

~ nedostaci: - visok sadraj para i plinova potrebna ventilacija i odsis - loa iskoristivost dodatnog materijala gubici do 30 % - mala brzina zavarivanja i niska produktivnost - trcanje, troska - potrebno kontrolirano rukovanje elektrodama - utjecaj ljudskog faktora zavariva - slaba mogunost automatizacije

~ primjena: - veinom nelegirani i niskolegirani konstrukcijski elici - eline konstrukcije - brodogradnja - cjevovodi - zbog ekonominosti se izvode krai zavari

~ izvor struje: - istosmjerni ili izmjenini - kod istosmjernog izvora elektroda moe biti spojena na (+) ili (-) pol - karakteristika izvora mora biti STRMO PADAJUA



~ najee se primjenjuju OBLOENE ELEKTRODE (imaju metalnu jezgru u obliku ice na koju je nanesena nemetalna obloga)

~ rjee se koristi CJEVASTA ELEKTRODA (punjenje unutar cijevi koje ima funkciju obloge ili ima poseban sastav, npr. za tvrda navarivanja slojeva otpornih na troenje)

Slika 2.2 presjeci razliitih tipova elektroda za REL zavarivanje

~ vodii struje zavarivanja izraeni su od snopova tankih bakrenih ica i izolirani gumom, plastinim masama i tekstilnim vlaknima

~ izvedba snopom tankih ica omoguava savitljivost kablova laki rad ~ proraun vodia uzima uz obzir struju i ukupnu duinu (od radnog komada do draa elektrode):

... popreni presjek vodia ... specifina vodljivost materijala vodia ... ukupna duina kablova ... struja zavarivanja

... dozvoljena veliina pada napona u vodiima

uk

z

G

A

lIU

uk zG

l IA

U =

~ dozvoljeni pad napona u strujnom krugu ima vrijednost do 3 V ~ ako u kablovima dolazi do veeg pada napona, javlja se njihovo poveano zagrijavanje i gubitak

energije zahtjeva poveanje parametara na stroju izaziva povean utroak energije ako je pad napona vei od dozvoljenog treba odabrati vei presjek (standardizirani)



Slika 2.3 shematski prikaz procesa runog elektrolunog (REL) zavarivanja

~ obloga elektrode, odnosno jezgra (ovisno o tipu elektrode) se pretvara u TROSKU koja prekriva i lice i korijen zavara kod zavarivanja

Slika 2.4 prikaz duljine elektrinog luka ovisno o tipu obloge



2.1 OBLOENE ELEKTRODE ~ sastav: METALNA JEZGRA + OBLOGA ~ metalna jezgra: ipka ili ica ovisno o namjeni i vrsti elektrode ~ obloga: na metalnu jezgru je nanesena preanjem ili umakanjem ~ sirovine za oblogu elektrode prema funkciji obloge:

2 STABILIZACIJA ELEKTRINOG LUKA: natrij, kalij 2 STVARANJE TROSKE: oksidi, rude (hematit, rutil, kvarc) 2 STVARANJE PLINOVA: organske materije i karbonati 2 ZA LEGIRANJE I DEZOKSIDACIJU: razne ferolegure, titan, aluminij, silicij, mangan

~ npr. kod nelegiranih i visokolegiranih elika ica je priblinog sastava kao i materijal koji se zavaruje

2.1.1 FUNKCIJA OBLOGE ELEKTRINA FUNKCIJA

~ treba osigurati i dobro uspostaviti stabilan elektrini luk - u tu svrhu se dodaju tvari (spojevi natrija i kalija) u oblogu elektrode koje kod taljenja stvaraju

plinove s velikom sposobnou ionizacije i na taj nain ine dobru provodljivost elektrinoj struji izmeu vrha elektrode i radnog komada

FIZIKALNA FUNKCIJA

~ treba omoguiti i olakati zavarivanje u prisilnom poloaju i zatititi kapljice u prijelazu i taline zavara od prenaglog hlaenja

- sastavom obloge regulira se viskozitet (prionjivost) i napetost povrine troske na temperaturama zavarivanja

- viskozitetu troske ovisi upotrebljivost elektrode za razne poloaje zavarivanja - napetosti povrine troske ovisi oblik svakog pojedinog sloja zavara - poveanjem bazinosti u oblozi poveava se viskozitet troske (poveanjem kiselosti, smanjuje se

viskozitet troske)

~ obloga mora zatititi talinu metala od tetnih plinova iz zraka (duik, vodik, kisik) - za vrijeme prolaska kapljice metala kroz elektrini luk, troska se omota oko kapi i titi ju od

tetnih plinova - kada se stvori talina metala istodobno se stvara i troska koja pliva na talini i titi ju od tetnih

plinova i osigurava polagano hlaenje - oko taline zavara iz obloge elektrode stvaraju se plinovi u obliku zavjese i tako tite talinu i

prijelaz kapi od tetnih plinova iz zraka



METALURKA FUNKCIJA

a) LEGIRANJE - nadoknaivanje legirajuih elemenata koji izgaraju u toku procesa zavarivanja - iz obloge se mogu dodavati legirajui elementi u talinu i time poboljati svojstva zavarenog spoja - npr. obloge s visokim sadrajem eljeznog praka koji prelazi u zavar i poveava produktivnost

u zavarivanju

b) OTPLINJAVANJE - u oblogu se stavljaju dezoksidanti (titan, aluminij, silicij, mangan) koji u toku procesa zavarivanja

na sebe veu kisik ime nastaju oksidi ( , ...) koji prelaze u trosku 2 2 3 2, , ,TiO Al O SiO MnO

- u metalurkim reakcijama s kalcijevim fluoridom ( 2CaF - u oblozi bazinih elektroda, obino) vodik se vee i izlazi u trosku

c) RAFINACIJA (IENJE) - uklanjanje sumpora i fosfora iz taline - kao dodaci, u oblogu se stavljaju kalcij oksid (CaO ) i mangan oksid ( MnO ) koji veu sumpor i

fosfor, te tako vezani ulaze u sastav troske

2.1.2 ZAHTJEVI ZA ELEKTRODE ZAVARIVAKI

~ dobro paljenje i odravanje luka, stabilan luk ~ zavarivanje u prisilnim poloajima ~ mala koliina dimova, plinova i otrovnih para ~ obloga koja ne otpada

EKONOMSKI

~ dobra proizvodnost ~ malo prskanje kapljica ~ lako odstranjivanje troske ~ glatka povrina zavara

METALURGIJSKI

~ dobra mehanika svojstva ~ mala osjetljivost na ru, masnoe i neistoe povrine ~ otpornost pojavi hladnih i vruih pukotina, te poroznosti ~ mala osjetljivost na vlanost obloge



2.1.3 PODJELA OBLOENIH ELEKTRODA

~ prema metalurkoj karakteristici obloge i vrsti: A kisele (oksid eljeza) O oksidne AR kisele (rutilne) R rutilne (srednje debljine obloge) B bazine RR rutilne (debele obloge) C celulozne S drugi tipovi obloge

~ prema debljini obloge: - tanko obloene elektrode ( 1, 2 mmd < ) - srednje obloene elektrode (1, 2 mm 1,4 mmd< < ) - debelo obloene elektrode ( ) 1,4 mmd >

~ prema dimenzijama: - i 2,5 mmelektrd = 200; 300; 350 mmL =- i 3, 25; 4; 5; 6; 8; 10 mmelektrd = 350; 450 i vie mmL =

~ prema posebnim tehnolokim uvjetima: - duboko penetrirajue elektrode (obloge sadre celulozne tvari koje utjeu na to da dolazi do vrlo

jake penetracije) - visoko produktivne elektrode (u oblogu bazinih i rutilnih elektroda dodaju se vee koliine

eljeznog praka koji prelazi u zavareni spoj i mnogo bre ga ispunjava nego to je luaj s obinim elektrodama vea produktivnost i manji gubici u rasprskavanju materijala)

- elektrode za odreene uvjete rada (u rutilnu ili bazinu oblogu se dodaju sastojci koji stvaraju povoljan viskozitet i povrinsku napetost troske za zavarivanje u vertikalnom poloaju, odozgo dolje ili specijalne elektrode za zavarivanje korijenskog zavara)

~ prema namjeni: - za zavarivanje (nelegiranih, niskolegiranih, visokolegiranih elika, sivog lijeva, obojenih metala) - za navarivanje



2-7

2.1.4 ZNAAJKE POJEDINIH VRSTA OBLOGA ZNAAJKE KISELIH ELEKTRODA

~ obloga: oksidi, karbonati Fe i Mn sa silikatima ~ razvija zatitne plinove: 2% H O2 240 % , 40 % ( ), 20H CO CO+ ~ karakteristike:

- glatka povrina - lako odstranjivanje troske - niska udarna ilavost

ZNAAJKE BAZINIH ELEKTRODA

~ obloga se sastoji veim dijelom od vapnenca, dolomita i magnezija te kalcijeva karbonata, titanova dioksida, silikata i dezoksidanata

~ takav sastav troske vee kisik, vodik, sumpor i fosfor zavareni spoj osloboen je tetnih plinova i nemetalnih primjesa

~ prednosti spoja: - nije sklon pukotinama - manje je porozan i s manje nemetalnih ukljuaka - dobra mehanika svojstva, naroito izduenje i udarna ilavost

~ nedostaci spoja: - tee ienje troske - sklonost poroznosti u korijenu zavara - neto grublji izgled povrine zavara

~ najee se mora zavarivati istosmjernom strujom na (+) polu ~ osjetljive su na duine elektrinog luka (slaba stabilnost) mogua pojava poroznost u zavaru ~ obloga je vrlo higroskopna (vlaga uzrokuje poroznost u zavaru treba suiti elektrode i

zavarivati samo suhim elektrodama) ~ suenje se vri u posebnim peima na temperaturi o200 C> u vremenu od minimalno

(jako vlane: o ) 2 h

250 420 C~ za rad s bazinim elektrodama potreban je dobra uvjebanost zavarivaa u dranju nagiba,

razmaka ili duine elektrinog luka, te u njegovu uspostavljanju i prekidanju ~ kod zavarivanja cjevovoda koristi se uzlazna tehnika

ZNAAJKE CELULOZNIH ELEKTRODA

~ obloga: 40 % celuloze, 2 , 3 , 1 vezani s K i Na silikatima 25 %TiO 20 % MgSi 5 % FeMn~ razvija zatitne plinove kao kisela obloga ~ karakteristike:

- elektrode za zavarivanje cijevi silaznom tehnikom ("fall-naht") - velika penetracija - visok sadraj vodika - koriste se i za rezanje

by Marin Varenina


ZNAAJKE RUTILNIH ELEKTRODA

~ spadaju meu ee upotrebljavane elektrode ~ moe se raditi s istosmjernom (+ ili - polu) ili izmjeninom strujom ~ prednosti spoja:

- imaju dobra mehanika svojstva - zavareni spojevi su lijepog izgleda - troska se lako isti - za sve poloaje zavarivanja - vrlo dobra stabilnost elektrinog luka nisu sklone stvaranju pora pri poveanju duine

elektrinog luka - nema prskanja

~ nedostaci spoja: - nisu pogodne za zavarivanje elika oneienih sumporom - na mjestu segregacije moe doi do toplih pukotina - sastav obloge utjee na istezljivost i ilavost metala zavara pa kod zavarivanja vrlo krutih

konstrukcija i debelih materijala moe doi do pukotina uzrokovanih zaostalim naprezanjem - ilavost materijala na niskim temperaturama je slabija nego kod bazinih elektroda

TEHNOLOKE ZNAAJKE OSTALIH ELEKTRODA

~ elektrode za zavarivanje nelegiranih elika - bazine, rutilne i kisele obloge - jezgra: niskougljini elik

~ elektrode za zavarivanje niskolegiranih elika - bazine i rutilne obloge - jezgra: nelegirani elik, legiranje preko obloge - za zavarivanje elika otpornih na poviene temperature, legiraju se s niskim postotkom

kroma i molibdena, a za sitnozrnati elik s niskim postotkom nikla

~ elektrode za zavarivanje visokolegiranih elika - bazine obloge za zavarivanje istosmjernom strujom - rutilne obloge za zavarivanje izmjeninom strujom - jezgra: odgovara sastavu visokolegiranog elika

~ elektrode za zavarivanje sivog lijeva - specijalna obloga - tri vrste metala jezgre:

1. - loa obradivost, pojava pukotina 40 50 % 60 50 %Fe Ni + 2. - bolja obradivost, nema pukotina 30 35 % 70 65 %Cu Ni + 3. - najkvalitetnije zavarivanje 98 %Ni >

~ elektrode za zavarivanje obojenih metala - za zavarivanje aluminija i legura:

jezgra od aluminija obloga na bazi soli halogenih elemenata (klor, fluor) koji uklanjaju okside aluminija

- za zavarivanje bakra i legura: obloene ice od bakra ili bakrenih legura



2.1.5 TEHNOLOKE ZNAAJKE ELEKTROLUNIH POSTUPAKA ZAVARIVANJA

~ odvijanje, djelotvornost, ekonominost i sline karakteristike elektrolunih postupaka nune za proraun vremena rada, cijene i koliine utroenog materijala, te nekih parametara zavarivanja, mogu se prikazati pomou razliitih koeficijenata

~ KOEFICIJENT TALJENJA definira koliinu istaljenog metala elektrode pri odreenoj jakosti struje

[ ]g Ahtt GK I t= ~ KOEFICIJENT GUBITAKA definira gubitak metala elektrode na rasprskavanje, isparavanje i oksidaciju

100 %t ngt

G GKG=

~ KOEFICIJENT ISKORITENJA definira stupanj iskoritenja metala elektrode, a ovisi o koliini eljeznog praha u oblozi elektrode, tipu obloge i bazinosti troske. Ovako definirani moe biti

100 220 %iK = 100 %ni

e

GKG

=

tK ... koeficijent taljenja

gK ... koeficijent gubitaka

iK ... koeficijent iskoritenja

tG ... masa istaljenog metala (potroenog dodatnog materijala)

nG ... masa nataljenog materijala (prenesenog metala na radni komad) I ... jaina struje t ... vrijeme taljenja elektrode

eG ... masa jezgre elektrode



2.1.6 OSNOVNA PRAVILA U IZBORU ELEKTRODE

~ najvaniji izbor: prema svojstvima osnovnog materijala i zahtjeva na zavareni spoj ~ ZA ZAVARIVANJE NELEGIRANIH ELIKA

- prema mehanikim svojstvima osnovnom materijala - vlana vrstoa, istezljivost i ilavost metala zavara moraju biti jednake ili vee nego kod

osnovnog materijala - za poveanu ilavost se odabire bazina elektroda - za zavarivanje debelih materijala i ukruenim konstrukcija ili fosforom i sumporom

oneienih elika u pravilu se bira bazina elektroda ~ ZA ZAVARIVANJE NISKOLEGIRANIH ELIKA

- prema mehanikim svojstvima i kemijskom sastavu osnovnog materijala i to tako da metal zavara ima ta ili bolja svojstva

- kod debelih materijala, krutih konstrukcija i veih sklonosti prema zakaljivanju prednost imaju niskolegirane elektrode s bazinom oblogom

~ ZA ZAVARIVANJE NELEGIRANIH S NISKOLEGIRANIM ELICIMA - kod sueljenih spojeva bira se elektroda koja odgovara manje-vrijednom materijalu, a kod

kutnih spojeva bira se elektroda prema vie-vrijednom materijalu ~ ZA ZAVARIVANJE VISOKOLEGIRANIH ELIKA

- prema kemijskom sastavu i mehanikim svojstvima osnovnog materijala, i to tako da metal zavara ima ista ili bolja navedena svojstva

~ ZA ZAVARIVANJE VISOKOLEGIRANIH ELIKA S NISKOLEGIRANIM ILI NELEGIRANIM ELICIMA - redovito se bira visokolegirana austenitna elektroda

~ ZA ZAVARIVANJE SIVOG LIJEVA NA HLADNO - najpogodnije su nikal-elektrode, zatim bakar-nikal-elektrode i eljezo-nikal-elektrode - najslabije su bazine elektrode (iako se i s njima u odreenim sluajevima moe zavarivati)

~ ZA ZAVARIVANJE OBOJENIH METALA - nema velikog izbora, pa se i ne moe znaajno pogrijeiti

~ ZA NAVARIVANJE ELIKA - irok izbor odgovarajuih elektroda

~ IZBOR ELEKTRODE S OBZIROM NA TEHNOLOKA SVOJSTVA - zavarivanje u prisilnim poloajima: tanko i srednje obloene elektrode - zavarivanje korijena zavara na cjevovodima: celulozne elektrode

~ IZBOR STURJE I IZBOR ELEKTRODA - transformatori: rutilne i kisele elektrode (za rad s izmjeninom strujom) - ispravljai i pretvarai: sve vrste elektroda (za rad s istosmjernom strujom) - za visokolegirane elektrode se primjenjuje istosmjerna struja

~ PROMJER ELEKTRODE - odabire se prema debljini osnovnog materijala (tako da se moe izvriti dobro provarivanje

korijena zavara) i poloaju zavarivanja, na osnovi iskustva ~ JAKOST STRUJE

- s obzirom na promjer, vrstu elektrode i poloaje zavarivanja - prema preporukama proizvoaa i prema iskustvu

~ IZBOR ELEKTRODE S OBZIROM NA EKONOMINOST - promatra se koeficijent taljenja, koeficijent gubitaka i koeficijent iskoritenja elektrode



2.1.7 OSNOVNA PRAVILA U RUKOVANJU ELEKTRODAMA

~ prilikom prijenosa i transporta elektrode se ne smiju bacati ~ moraju se uskladititi u suhoj prostoriji koja se treba zagrijavati tako da unutranja temperatura

uvijek bude vea od vanjske ~ zahrale, masne, oteene ili nepoznate elektrode ne smiju se upotrebljavati u zavarivanju ~ elektrode dobro zatvorene od pristupa zraka, u nepoderanoj polietilenskoj vreici ili limenoj

zalemljenoj kutiji ne treba prije upotrebe suiti; sve ostale treba, osobito pri zavarivanju konstrukcija koje zahtijevaju visoku klasu kvalitete spoja

~ ako se zavaruje u vlanom prostoru, elektrode treba drati na suhom mjestu ~ bazine elektrode koje su due od 4 sata u otvorenoj kutiji, smatraju se vlanima ~ vlane elektrode prepoznajemo po zvuku udara jedne elektrode o drugu (suhe = otar i visok zvuk;

vlane = dubok zvuk); kod zavarivanja se uju male eksplozije i pucketanje i vlaga se moe isparavati u vidu bijele pare

~ suenje elektroda se vri u posebnim peima za suenje s mogunosti regulacije temperature suenja koju preporua proizvoa

~ zavariva bi na radnom mjestu trebao imati posebnu prijenosnu penicu u kojoj se odrava temperatura ( o ) tako sa za vrijeme rada ne doe do vlaenja elektrode 60 100 C

~ elektroda se ne smije uzimati masnim rukavicama (masnoa uzrokuje poroznost u zavarenom spoju) ~ ako su elektrode jako stare mogu se na povrini obloge primijetiti mali bijeli kristali (rezultat

kemijskih reakcija sastavnih dijelova obloge) ne smiju se zavarivati vani spojevi



2.2 PRIPREMA SPOJEVA ZA ZAVARIVANJE ~ SPOJ = mjesto spajanja zavarivanjem dva ili vie dijelova ~ rubovi materijala prije zavarivanja moraju biti tako oblikovani da se prilikom montae ostvari

potreban oblik lijeba ~ oblik lijeba ovisi najvie o:

- debljini materijala - postupku zavarivanja - dostupnosti spoja

~ SUELJENI SPOJEVI = elementi se pozicioniraju tako da su njihove osi ili ravne u istom pravcu ili paralelne

~ KUTNI SPOJEVI = dijelovi su postavljeni tako da se njihove osi sijeku pod nekim kutem ~ PREKLOPNI SPOJEVI = osi dijelova koji se spajaju se paralelno razmaknute ~ da bi se omoguilo spajanje materijala po itavoj debljini, samo s jedne strane, u lijebu se ostavlja

razmak ~ kada je debljina materijala vea, sam razmak nije dovoljan, ve se rubovi skoavaju da se omogui

pristup elektrinog luka donjem rubu lijeba ~ zaravnavanje na rubu skoenja izvodi se radi preciznijeg odravanja zadanog razmaka meu

rubovima lijeba ~ veliina skoenja kod V-spoja ovisi o postupku zavarivanja:

- to je izvor topline koncentriraniji to kut otvora moe biti manji - to je izvor topline jai debljina elementa koji se zavaruje moe biti vea

~ za deblje komade, kojima to pristup onemoguava, koristi se X-spoj (lijeb) - zavarivanje se izvodi s dvije strane (nedostatak) - postie se uteda u koliini utroenog dodatnog materijala u odnosu na V-spoj - manje su deformacije

~ ako se primjeni dvostruki U-spoj, jo je vea uteda na dodatnom materijalu ali je cijena izrade ovog lijeba vea, pa se on primjenjuje samo kod veih debljina

Slika 2.5 osnovne vrste spojeva za zavarivanje



1. STRANICA LIJEBA je bona povrina lijeba moe biti: |, /, ) 2. KORIJEN LIJEBA je najue mjesto lijeba otar ili odrezan 3. GRLO LIJEBA razmak u najuem mjestu lijeba 4. VISINA GRLA LIJEBA visina ravnog dijela korijena lijeba 5. OTVOR LIJEBA najire mjesto lijeba 6. KUT OTVORA LIJEBA kut pod kojim je pripremljen lijeb

6'. KUT ZAKOENJA polovina kuta otvora lijeba 7. OSNOVNI MATERIJAL materijal dijelova koji se zavaruju 8. KORIJEN ZAVARA dio zavara u korijenu lijeba 9. LICE ZAVARA povrina zavara (nalije = suprotno licu) 10. UVAR dio osnovnog materijala istaljen pri zavarivanju 11. ZONA UTJECAJA TOPLINE (ZUT) zona neistaljenog osnovnog

materijala u kojoj je struktura izmijenjena zbog utjecaja topline 12. IRINA ZAVARA razmak rubova zavara 13. NADVIENJE ZAVARA visina izboine zavara iznad povrine

osnovnog materijala 14. BLAGI PRIJELAZ ZAVARA blago prelaenje izboine zavara u

osnovni materijal 15. OTRI PRIJELAZ ZAVARA strmo prelaenje 16. VISINA KUTNOG ZAVARA "a" 17. SLOJ ZAVARA jedan sloj dobiven pri jednom prolazu (vieslojno =

vie prolaza) 18. POKROVNI SLOJ zavrni sloj zavara s lica ili s nalija 19. NAVAR navareni metal na osnovni materijal



2.3 POLOAJI ZAVARIVANJA ~ najlake je zavarivanje izvoditi u POLOENOM POLOAJU ~ u svim ostalim poloajima znatno je sloenije uravnoteiti sile u luku i djelovanje gravitacije na

talinu da bi se dobio najpogodniji oblik zavara ~ REL, TIG, MIG/MAG, PLINSKO ZAVARIVANJE u svim poloajima ~ EPP ne izvodi se u vertikalnom ili nadglavnom poloaju ~ EPT izvodi se iskljuivo u vertikalnom poloaju ~ PRINUDNI POLOAJI

- vertikalno, horizontalno-vertikalno, nadglavno - elektrodu treba postaviti tako da sile u luku podravaju talinu i trosku za vrijeme rada i suprotstavljaju

se sili gravitacije ~ kutni spojevi se mogu izvoditi u svim prostornim poloajima (za potpuno provarivanje po itavoj

duljini potrebno je skoenje rubova)

Slika 2.6 zavarivanje V-spoja u vodoravnom poloaju (horizontalni, poloeni poloaj)



Slika 2.7 zavarivanje V-spoja u vertikalnom poloaju

Slika 2.8 zavarivanje V-spoja u zidnom poloaju (horizontalno-vertikalni)

Slika 2.9 zavarivanje V-spoja u nadglavnom poloaju



2-16

2.4 PARAMETRI ZA ZAVARIVANJE ~ kod REL zavarivanja, operater bira samo jedan parametar na ureaju za zavarivanje, a to je STRUJA

ZAVARIVANJA ~ STRUJA ZAVARIVANJA

ovisi o promjeru elektrode koja e se koristiti (ovisno o debljini materijala radnog komada, vrsti ice jezgre elektrode, te o poloaju zavarivanja)

pri zavarivanju obinim elinim obloenim elektrodama: ( )30 40I d= u sluaju zavarivanja u prisilnim poloajima struja navedena u podacima proizvoaa se

smanjuje za 15 20 %~ NAPON ELEKTRINOG LUKA

definirana i nepromjenjiva veliina: 0 60 VU = ; 18 26 VzU = ~ DULJINA LUKA

ovisi o promjeru elektrode i tipu obloge rutilne, kisele i celulozne obloge: L d= bazine obloge: (luk ima manju duljinu zbog tee ionizacije posljedica obloge) 0,5L = d

~ u sluaju da struja zavarivanja nije dobro postavljena (odabrana), oblik zavara se mijenja, kao i dubina penetracije

Slika 2.10 utjecaj struje zavarivanja na oblik navara (zavara)

~ mala struja zavarivanja = navar ima nadvien oblik i uzak je; rastaljeni metal je relativno hladan, nema dobrog razlijevanja, a niti zagrijavanja osnovnog metala mala penetracija

~ velika struja zavarivanja = protaljuje osnovni materijal duboka penetracija; irok razliven navar jer postoji velika koliina taline niske povrinske napetosti (karakteristika zavara: uz rubove postoje ugorine)

~ odgovarajua struja zavarivanja = navar (zavar) ima zadovoljavajuu penetraciju, malo nadvienje i blage prijelaze na osnovni materijal

~ na oblik zavara jo utjee i TEHNIKA RADA jednolikost brzine zavarivanja, jednolikost irine poprenog njihanja elektrode

by Marin Varenina


2.4.1 UTJECAJ NAGIBA ELEKTRODE

~ elektrodu treba voditi okomito na talinu = najkrai luk vrlo vano kod bazinih elektroda (osjetljive na duljinu luka)

~ rutilne ili kisele elektrode dozvoljavaju otklon o15 20 od okomite osi; ako je otklon vei, smanjuje se dubina penetracije jer se sile elektrinog luka rastavljaju u dvije komponente

~ osobito nepovoljan je negativan nagib jer jedna komponenta sila luka gura rastaljeni metal i trosku na jo nezagrijan osnovni metal gdje se oni mijeaju i brzo skruuju

Slika 2.11 nagib elektrode pri zavarivanju

Slika 2.12 prikaz utjecaja nagiba elektrode ovisno o obliku lijeba i poloaja zavarivanja



2.4.2 GREKE

~ poroznost - nepravilna tehnika rada - neodgovarajua duljina elektrinog luka - nepravilno prekidanje i nastavljanje zavara - vlana obloga elektrode - strujanje zraka

~ nedovoljna penetracija i naljepljivanje - prebrzo voenje elektrode - premala struja - puhanje elektrinog luka

~ ukljuci troske - loe ienje izmeu slojeva - nepravilno i prejako njihanje elektrode

~ loa geometrija zavara - neadekvatna tehnika rada - loi parametri



2.5 MEHANIZIRANI POSTUPCI ZAVARIVANJA ~ u cilju poveanja produktivnosti zavarivanja obloenim elektrodama, uvedene su neke varijante

postupaka koje obuhvaaju: 1. GRAVITACIJSKO ZAVARIVANJE

GRAVITATOR - ureaj kod kojeg obloena elektroda, veeg promjera ( 5 8 ) i duljine ( 700

mm900 mm ) uhvaena u klijetima za zavarivanje, oslonjena na oblogu,

klizi po pici gravitatora dok se potpuno ne rastali i automatski prekine luk - ovjek je potreban samo za ulaganje nove elektrode i uspostavljanje luka, a

daljnji proces pomicanja elektrode odvija se uslijed djelovanja sile gravitacije

Slika 2.13 gravitaciono zavarivanje

2. KONTAKTNO ZAVARIVANJE

- koriste se sline elektrode kao kod gravitacijskog zavarivanja, ali su obloge prilagoene zavarivanju pod znatno manjim nagibom elektrode

- ureaj se sastoji od magnetskih draa, te poluno-oprunog mehanizma s klijetima koji odrava odreeni nagib elektrode sve dok se ona ne rastali

- zavariva umee novu elektrodu, premjeta ureaj na novi poloaj i ponovo uspostavlja novi luk

Slika 2.14 kontaktno zavarivanje



3. ZAVARIVANJE POD LETVOM

- za sueljene i kutne spojeve duljine do 2 m- zavarivanje se izvodi elektrodama poloenim uzdu spoja prekrivenih bakrenom letvom - elektroda je na jednom kraju spojena na izvor struje, a na drugom se uspostavlja luk koji se

odrava izmeu radnog komada i elektrode, a pokriven je troskom i bakrenom letvom

Slika 2.15 zavarivanje pod letvom


Zavarivanje I Elektroluno zavarivanje pod prakom

3. ELEKTROLUNO ZAVARIVANJE POD PRAKOM (EPP)

~ elektroluni postupak ~ elektrini luk se odrava izmeu kontinuirane taljive elektrode (ica) i radnog komada i on je u toku

procesa prekriven slojem praka i troske koja nastaje taljenjem dijela tog praka ~ praak titi rastaljeni metal od djelovanja okolne atmosfere, sprjeava naglo hlaenje zavara i

oblikuje zavar ~ praak ima utjecaja i na kemijski sastav metala zavara ~ u procesu ostvarivanja spoja sudjeluje vei postotak osnovnog materijala nego kod REL zavarivanja

Slika 3.1 shema EPP zavarivanja

Slika 3.2 proces taljenja metala pri EPP zavarivanju

~ priprema za zavarivanje se izvodi u ovisnosti o debljini osnovnog materijala: - I -spoj za debljine do priblino 12 mm

- Y -spoj za debljine vee od 10 mm



Slika 3.3 izgled presjeka zavara pri EPP zavarivanju nakon skruivanja taline

~ najee se primjenjuje MEHANIZIRANA varijanta postupka: - mehanizirano je dodavanje elektrodne ice i pomicanje u smjeru zavarivanja - uloga operatera:

2 pozicioniranje pitolja 2 provjera praka 2 ukljuiti ureaj 2 kontrolirati napon (voltmetar)

~ poluautomatski ureaji runo voenje glave ~ namjena postupka: prvenstveno za zavarivanje i navarivanje debljih i duljih spojeva (u gradnji spremnika, za

eline konstrukcije, brodogradnje, avne cijevi veih promjera, navarivanje nehrajuih elika na nelegirani elik, ...)

~ zavaruju se najee nelegirani i niskolegirani konstrukcijski elici, te visokolegirani elici ~ primjena ovog postupka je ekonomina za zavarivanje spojeva duih od 0,5 m , te za limove deblje

od 10 mm ; primjenjiv je i na tanjim (debljine od 2 mm ) ~ zavaruje se u poloenom poloaju ili u posebnim sluajevima u H-V (horizontalno-vertikalnom)

poloaju (npr. gradnja plata rezervoara - Slika 3.4)

Slika 3.4 primjena EPP zavarivanja u H-V poloaju (npr. gradnja plata rezervoara)

Slika 3.5 shematski prikaz zavarivanja krunih spojeva velikih promjera



~ elektroda (pobakrena za zavarivanje elika): - ica punog presjeka promjera 2 6 mm - traka (Slika 3.6)

Slika 3.6 primjena elektrode u obliku trake za navarivanje

~ izbor zatitnog praka ovisi o: - vrsti materijala - debljini lima, odnosno vrsti spoja - svojstvima povrine lima - parametrima zavarivanja

~ po kemijskom sastavu prakovi su vrlo slini sastavu obloge kod obloenih elektroda i imaju istu funkciju:

- zatita taline - stabilizacija elektrinog luka - metalurki utjecaj - postizanje boljih mehanikih svojstava

~ prema nainu proizvodnje razlikujemo: 2 TALJENE proizvode se taljenjem u elektrolunim ili plinskim peima pri temperaturi iznad

o 1500 1600 C rastaljena masa lijeva se u vodu gdje se talina skruuje u obliku grumena koji se kasnije

sue i drobe na potrebnu veliinu prednosti: nisu higroskopni za razliku od aglomeriranih (koje treba ih suiti) nedostaci: nain proizvodnje treba vie energije i izaziva se prilino zagaenje okoline

2 AGLOMERIRANE dobivaju se vezivanjem sitno mljevenih komponenti, a kao vezivo slui neka vrsta vodenog stakla

2 SINTERIRANE 2 MIJEANE sastoje se od dva ili vie tipova praaka



3.1 UTJECAJ PARAMETARA NA OBLIK ZAVARA ~ parametri zavarivanja:

- struja zavarivanja ( ) 600 800 A- napon na elektrinom luku ( )25 40 V - brzina zavarivanja ( )16 40 m h

~ napon praznog hoda ( ) je vei nego kod REL-a jer se tee uspostavlja elektrini luk 0 100 VU =~ konani oblik spoja ovisi o zajednikom djelovanju tih parametara ~ promjena jednog parametra izaziva odmah i promjenu ostalih parametara (Slika 3.7) ~ ostali parametri koji utjeu na oblik zavara:

- slobodna duljina ice - mjesto prikljuka mase na radni komad - nagib radnog komada

Slika 3.7 utjecaj parametara zavarivanja na oblik zavara



3.2 GREKE KOD EPP ZAVARIVANJA ~ porozitet:

- neistoe - vlaga - kontaminirani praak - korodirana elektroda - nedovoljna koliina praka - neistoe u praku

~ ukljuci praka: - loa priprema spoja - loi parametri

~ nepravilna geometrija: - loi parametri - velika koliina taline - problem kod dovoenja praka - loe voenje "traktora"

3.3 USPOREDBA EPP ZAVARIVANJA S REL POSTUPKOM ~ prednosti:

- do 15 puta povean uinak zbog bitno vee gustoe struje u elektrodi ( 240 50 (80) A mm EPP; 210 15 A mm REL)

- manji utroak dodatnog materijala, jer u ostvarivanju spoja vie sudjeluje osnovni materijal zbog vee penetracije (kutni spojevi mogu biti manjih dimenzija i time se smanjuju deformacije)

- manji otpad dodatnog materijala - specifino je manji utroak elektrine energije jer je elektrini luk pokriven slojem praka koji sprjeava

radijacijske gubitke - elektrini luku je pokriven = nije potrebna zatita za oi = laki rad, radnik se manje umara - manje zagaivanje okolne atmosfere - poveana i ujednaena kvaliteta zavara

~ nedostaci: - zbog velike taline i sporijeg hlaenja vee je zrno u strukturi zavara, to uvjetuje loiju ilavost spoja - mogua vea sistematska greka zbog nemogunosti praenja luka - nije pogodan za sve poloaje zavarivanja - nije prikladan za tanje limove i krae zavare - osiguranje kvalitetnog poetka i zavretka zavara omogueno je primjenom produnih, ulazno-izlaznih

ploica koje se nakon zavarivanja odstranjuju s konstrukcije - visoka cijena ureaja



3.4 PODLOGE PRI ZAVARIVANJU PRVOG SLOJA ~ PODLOGE = profilirani dijelovi postavljeni uz spoj s donje strane lijeba koji e biti zavarivan tako

da osiguravaju pravilno oblikovanje prvog tzv. korijenskog sloja to je najkritinija operacija potrebno je uravnoteiti brojne sile koje djeluju na talinu uz zahtjev da se osigura potpuna penetracija, bez prevelikog nadvienja i ugorina

~ primjenom podloge ostvaruju se ekonomsko-tehnoloke prednosti: - mogunost zavarivanja samo s jedne strane, bez okretanja dijelova ili itave konstrukcije (nii

trokovi) - mogunost zavarivanja limova veih debljina samo u jednom prolazu, s jedne strane uz

upotrebu automata za zavarivanje - mogunost izvoenja kvalitetnog zavara na konstrukcijama gdje je druga strana spoja teko

pristupana - mogunost izostavljanja lijebljenja i ponovnog zavarivanja - znatno utjee na vrijeme i

ukupne trokove izrade - primjenom podloga pojednostavljuje se priprema zavarenog spoja - tolerancije pripreme

postaju manje kritine - toplinska izolacija (nemetalne podloge) povoljno utjee na smanjenje kutnih deformacija

spoja (izjednauje se brzina hlaenja na licu i korijenu zavara) - mogunost rada s poveanim parametrima - manje slojeva i krae vrijeme

3.4.1 PODJELA PREMA VRSTI MATERIJALA I] METALNE PODLOGE (dvije osnovne grupe)

a) podloge koje nakon zavarivanja ine sastavni dio spoja i konstrukcije - potpuno se tale i ulaze u metal zavara ili bivaju djelomino rastaljene i ostaju

privarene uz spoj (sluaj pri primjeni traka iz elinih materijala) - nedostatak spojeva izvedenih uz primjenu trakastih podloga je loa dinamika

izdrljivost (trake djeluju kao koncentratori naprezanja) koriste se samo gdje nema dinamikih naprezanja

b) podloge koje pridravaju talinu pri zavarivanju, a poslije se uklanjaju s mjesta spoja za eline materijale

- ta podloga je najee od bakra i moe biti hlaena vodom - za aluminij i aluminijske legure, te podloge su od nehrajuih elika (bakrene bi

mogle izazvati koroziju)

II] PODLOGE IZ PRAKA ZA ZAVARIVANJE I OSTALIH PRAKASTIH MATERIJALA - praak moe biti:

2 rastresit 2 rastresit omotan tkanjem 2 povezan vezivom u elatinastu masu 2 kompaktan

- nedostatak podloga iz rastresitog praka: primjena samo za vodoravni poloaj - krute podloge iz briketiranog ili sinteriranog praka izrauju se u vie slojeva iz razliitog

materijala gdje svaki ima posebna svojstva i ulogu esto kombinacija praka i bakra - fleksibilne podloge iz praka povezanog elatinastim vezivom imaju prednost da pri

postavljanju mogu pratiti zakrivljenost konstrukcije, ali nedostatak im je osjetljivost pri rukovanju (esta oteenja povrine)



3-7

III] KERAMIKE PODLOGE - s razliitim oblicima utora i u razliitim veliinama - mogu biti higroskopne (mogua pojava poroznosti u zavarenom spoju) ili otporne na

vlagu, ovisno o vrsti keramike i nainu proizvodnje

IV] PODLOGE IZ STAKLA - mogu biti:

2 KRUTE (obino prozorsko staklo) 2 ELASTINE (iz staklenog tkanja u vie slojeva)

- vieslojne podloge se esto kombiniraju s drugim vatrootpornim materijalima (npr. prakom za zavarivanje, azbestom, keramikom)

- upotreba: uglavnom za tanje limove zbog manjeg toplinskog kapaciteta staklenog tkanja (manja unesena koliina topline i manja talina)

- openito nemetalne podloge su lagane za rukovanje, posjeduju odreenu fleksibilnost (prednost pri primjeni u terenskim uvjetima), ne postoji opasnost od provarivanja

- sistemi privrivanja zahtijevaju minimalno vrijeme postavljanja (uklanjanja) nemetalnih podloga

~ pri zavarivanju specijalnih materijala potrebno je voditi brigu o moguim metalurkim reakcijama ~ prema djelovanju na metal zavara podloge mogu biti:

2 AKTIVNE (djelujui na kemijski sastav zavara) 2 NEUTRALNE . 2 S DODACIMA METALA (radi poveanja uinka)

3.4.2 NAINI PRIVRIVANJA PODLOGA

~ utjeu na ukupnu ekonominost primjene ~ tei se primjeni to jednostavnijeg naina ~ u primjeni su slijedei naini privrivanja:

2 MEHANIKO-PNEUMATSKE NAPRAVE (Slika 3.8) 2 MAGNETSKI ILI VAKUUMSKI DRAI (Slika 3.9) 2 OPRUNE ICE (Slika 3.10) 2 SAMOLJEPLJIVE TRAKE (Slika 3.11)

Slika 3.8 naini privrenja podloga

by Marin Varenina


Slika 3.9 princip privrivanja podloga magnetima ili vakuumskim draima

Slika 3.10 princip privrivanja podloga oprunom icom

Slika 3.11 princip privrivanja podloga samoljepljivom trakom

~ najee se primjenjuju keramike podloge duine 25 30 mm na aluminijskoj foliji sa slojem ljepila kao elementom za privrenje:

- ove podloge omoguuju prilagodljivost obliku radnog komada - postavljanje je kratkotrajno - dodatno osiguravaju korijensku stranu od utjecaja atmosfere - zahtijevaju umjereno ienje sloja povrinskih oksida i neistoa - ogranienje: nosivost podloge s obzirom na masu taline te otpornost ljepila na poviene temperature

(samoljepljive trake su otporne na temperature do o500 C )



~ MAGNETSKO PRIVRENJE - samo za feromagnetske materijale - jednostavna metoda, zahtjeva primjenu vie ili manje fleksibilnih okvira u koje se stavljaju

elementi krutih keramikih podloga ili podloga iz briketiranog praka za zavarivanje - naini privrenja:

2 s parom magnetskih draa poprijeko na spoj 2 s jednim magnetom i oprunim draem zahtjeva znatno vie magneta i pogodnija je za

neravne povrine

- magnetski drai mogu biti razliitog geometrijskog oblika - nedostatak: - na povienim temperaturama gube magnetizam

- izazivaju magnetsko puhanje luka

~ VAKUUMSKI STEZAI - pogodni za sve vrste materijala (osobito aluminijske legure) - zahtijevaju dobro obraenu povrinu za nalijeganje vakuumskih elemenata

~ PRIVRENJE OPRUNIM ICAMA - jednostavno rjeenje za privrenje keramikih podloga koje moraju imati provrte za

umetanje ice nije potrebna primjena nosivih okvira

~ MEHANIKO PRIVRAVANJE KLINOVIMA ILI VIJCIMA - dugotrajna operacija - rijetko se koristi

~ PNEUMATSKO PRIVRENJE - jednostavan i brz nain - skupa izrada elemenata pa se koristi samo kod nepromjenjivih radnih mjesta u linijskoj

proizvodnji

~ oblici utora podloge ovise o namjeni podloge i vrsti postupka zavarivanja ~ prema primjenjivosti postoji bitna razlika izmeu grupe metalnih podloga i ostalih grupa podloga

(nemetalne) ~ metalne podloge:

- teke, relativno skupe u izradi, nedovoljno prilagodljive zakrivljenim ili neravnim povrinama - zahtijevaju primjenu dodatnih, skupih, glomaznih i sloenih naprava - primjena: samo na nepromjenjivim radnim mjestima - ako se ne koriste dodatne naprave, podloge se privruju prihvatnim zavarivanjem (zahtjeva

dodatni rad na uklanjanju tragova njihove primjene)

~ keramike podloge zbog svoje relativne jednostavnosti proizvodnje i rukovanja imaju najiru primjenu


Zavarivanje I TIG zavarivanje

4. T.I.G. ZAVARIVANJE

= Tungsten (wolfram) Inert Gas ~ elektroluni postupak zavarivanja gdje se toplinom osloboenom u elektrinom luku koji se

uspostavlja izmeu elektrode nainjene iz wolframa i radnog komada tali osnovni, a po potrebi i dodatni materijal

~ princip rada: - RUNO ZAVARIVANJE - POLUAUTOMATIZIRANO ZAVARIVANJE

- gotovo isto kao i kod runog principa zavarivanja, s tim da se pritiskom na dugme na pitolju, osim opisanog procesa ukopa i elektromotor sustava za dovod ice koji ju dovodi pod elektrini luk gdje se tali zajedno s osnovnim materijalom

- ROBOTIZIRANO ZAVARIVANJE

- pitolj i sistem za dodavanje dodatnog materijala u obliku ice se privrste na ruku robota

~ mjesto zavarivanja (rastaljeni osnovni materijal, dodatni materijal, zagrijani vrh elektrode) se titi od tetnog djelovanja okolne atmosfere inertnim plinovima

Slika 4.1 shematski prikaz kompletnog ureaja za TIG zavarivanje

Slika 4.2 shematski prikaz TIG postupka



~ wolframova elektroda slui iskljuivo za uspostavljanje i odravanje elektrinog luka - izrauju se od istog wolframa, ili ee od wolframa legiranog s malim dodacima (1 2 % ) torijevog

ili cirkonijevog oksida olakavaju uspostavljanje luka, stabiliziraju luk, osobito pri malim jakostima struje, smanjuju eroziju vrha elektrode, te poveavaju dozvoljeno strujno optereenje

- vrh elektrode mora biti bruenjem pripremljen na pravilan oblik ovisno o vrsti i veliini struje, te zahtjevima na zavar (Slika 4.3)

- ; 0,8 9,5 mmed = 200 mmL =- ne smije se taliti ("netaljiva") uslijed erozije vrha, te njegovom prljanju u sluaju mehanikog kontakta

s radnim komadom (bruenjem se mora ukloniti), ona se postupno troi ( 170 ) mm 30 h rada- pravilnim optereenjem osigurava se dui vijek trajanja, te se smanjuje oneienje zavara wolframom,

a izraunava se pomou slijedeeg izraza:

100 elektrodaI k= elektroda ... promjer elektrode ( ) 0,5; 1,0; 1,6; 2,4; 3, 2; 4,0; 6,4; 8,0

k ... koeficijent optereenja ovisi o vrsti elektrode ( 0,3 1 ) - temperatura talita wolframa je vrlo visoka ( 3700 K ) pa se u zatiti argona ne tali kod zavarivanja, na

zraku oksidira kod temperatura 670 K> , u duiku nitrira kod temperatura 1700 K> , u ugljinom dioksidu oksidira kod temperatura 970 K>

Slika 4.3 oblik vrha elektrode i veliina zagrijanosti vrha te oblik zavara u ovisnosti o vrsti struje

VRSTA STRUJE ZAVARIVANI (OSNOVNI) MATERIJAL NAPOMENA

istosmjerna elektroda (-) pol

svi materijali osim aluminija i magnezija i njihovih legura

mogunost najveeg optereenja elektrode

izmjenina ili

impulsna

aluminij i magnezij i njihove legure

mogue uklanjanje oksida s povrine osnovnog materijala

istosmjerna elektroda (+) pol

posebni sluajevi vrlo malo dozvoljeno optereenje elektrode

~ parametri: - vrsta elektrine struje - jakost struje zavarivanja - napon struje zavarivanja - koliina zatitnog plina - brzina zavarivanja



~ prednosti: - primjenjiv za zavarivanje svih materijala - nema rasprskavanja kapljica - zavarivanje u svim poloajima - zavarivanje u radionici i na terenu - visoka kvaliteta zavara - nema troske, dima i isparavanja - raspon debljina okvirno 1 6 mm - brzina dodavanja dodatnog materijala je nezavisna o energiji elektrinog luka - mogunost automatizacije

~ nedostaci: - neekonominost za vee debljine (mala koliina nataljenog materijala) - otean rad na otvorenom (vjetar!) - kvalitetna priprema spoja (geometrija, odmaivanje) - istoa povrine - utjecaj ljudskog faktora: zavariva - cijena plina (ako nisu optimizirani parametri!)

~ greke: - ukljuci wolframa loa tehnika rada, kontakt elektrode i radnog komada ili dodatnog materijala, prejako

optereenje elektrode - loa geometrija zavara neadekvatna tehnika rada, loi parametri - "crni zavar" uslijed loe zatite argonom na povrini zavara nastaje neka vrsta crnog nanosa (zbog

neistog argona ili nedovoljne zatite prouzroene premalim protokom argona, propuhom ili predugakim lukom)

specifina pojava kod zavarivanja aluminija i legura

~ primjena: - aluminij i legure - magnezij i legure - titan i legure - bakar i legure - nehrajui elici - nelegirani i niskolegirani elici (korijen!!!)



4.1 TEHNIKA RADA ~ uvjet: treba imati dovoljno kupke inae e doi do naljepljivanja i puno greaka ~ tehnika zavarivanja: lijeva tehnika pitolj u desnoj ruci, dodatni materijalu lijevoj, smjer zavarivanja

je s desna na lijevo (Slika 4.4)

o10 20

o75 80

6 10 mm

3 5 mm

Slika 4.4 poloaj pitolja i ice kod runog TIG zavarivanja

~ na poetnom mjestu zavarivanja se uspostavi elektrini luk i njime se zagrijava osnovni materijal sve do stvaranja taline. Tada se u odreenom trenutku pitolj povue natrag, ali tek toliko da toplina luka djeluje na talinu, koja treba biti dobro zatiena plinom. Istodobno, s povlaenjem pitolja, vrh ice se dovede (doda) u prednji rub taline. ica se od topline taline i blizine elektrinog luka trenutno rastali. Potom se ica povue natrag, izvan taline i elektrinog luka, ali ne i iz zone djelovanja zatitnog plina. Istodobno s povlaenjem ice kree se s pitoljem naprijed u daljnje zagrijavanje i pretaljivanje osnovnog materijala na spoju, ... proces se ponavlja

~ talina ne smije "bjeati" ispred elektrinog luka na hladni i nepretaljini materijal, jer moe doi do greke u obliku naljepljivanja est sluaj kod bakra (odvoenje topline znatno, a talina vrlo itka)

4.1.1 USPOSTAVLJANJE I PREKIDANJE ELEKTRINOG LUKA

~ prije poetka zavarivanja preporuuje se provjera parametara zavarivanja na pomonoj ploici: - pitolj e se osuiti od eventualne vlage, nastale od kondenzata na pitolju hlaenim vodom - nakon promjene ili bruenja elektrode, vrh elektrode se dovede u najpovoljniji oblik - uklanja se manje oneienje vrha wolframove elektrode tako da ono ispari

~ uspostavljanje elektrinog luka: 2 DOTICANJEM ELEKTRODOM RADNI KOMAD

- mogue je , ali se izbjegava zbog oteenja elektrode i ukljuivanja wolframa u zavar 2 UZ POMO VF GENERATORA

- izvor struje dodatno je opremljen visokonaponskim generatorom koji je paralelno spojen u krug struje zavarivanja, funkcija mu je da kod primaknutog vrha elektrode radnom komadu visokim naponom "prebaci" elektrinu iskru i tako omogui poetnu ionizaciju te uspostavljanje elektrinog luka

- kod zavarivanja izmjeninom strujom u prolazu kroz nulto podruje, gdje se elektrini luk teoretski gasi, ova visokonaponska struja pomae stabilnosti elektrinog luka

- proizvedeni visoki napon visoke frekvencije nije opasan za radnika zbog "skin"-efekta 2 UZ POMO LIFT-ARC-START UREAJA

- umjesto visokonaponskog generatora - dodatak izvoru struje koji omoguuje da prilikom dodira elektrode i radnog komada ne

potee odmah radna struja zavarivanja, koja bi otetila elektrodu i uzrokovala pogreku u zavarenom spoju, nego se luk uspostavlja vrlo malom strujom, dok se ne postignu uvjeti za ionizaciju i za stabilan luk. Odmah nakon toga operater podie pitolj na pogodnu udaljenost od radnog komada, te tek tada potee struja zavarivanja



~ prekidanje elektrinog luka: - dolazi do udubljenja u zavrnom krateru, koje nastaje kao posljedica djelovanja sila u elektrinom luku - skruivanjem i stezanjem u zavrnom krateru nastaje upljina pa i pukotina, te je nuno osigurati

popunu kratera - prekidanje je najpovoljnije izvoditi POSTUPNO. Suvremeni ureaji graeni su tako da elektrini luk

postupno prekinu ili ga jo neko vrijeme odravaju uz manju jakost struje zavarivanja poslije iskljuenja. Na taj nain se zavrni krater moe popuniti jer nema snanog izboja struje luka koji u krateru stvara udubljenje popraeno sitnim pukotinama

- ukoliko na ureaju nema mogunosti za postupno prekidanje luka, postupnim smanjenjem struje zavarivanja, prekidanje se obavlja MALIM POKRETOM PITOLJA UNATRAG, na ve skrutnuti ali jo zagrijani dio zavara i to tako da elektrini luk svojom snagom ne rastjeruje nego popunjava zavretak taline. Kad se elektrini luk prekine, pitolj ostaje pri zavretku sve dok zatitni plin izlazi (do 10 s )

~ poetak zavara treba uvijek promatrati kao mjesto gdje je mogua pogreka hladnog naljepljivanja, a zavretak kao mjesto gdje su mogue sitne pukotine zbog toga tamo gdje je mogue poetak i zavretak zavara treba izvoditi na pomonoj ploici

4.1.2 PRIPREMA SPOJEVA

~ ovisi o vrsti i debljini materijala ~ u naelu TIG postupak se primjenjuje kod zavarivanja materijala manjih debljina ( ) pa je

izbor vrste spoja jednostavan: 0,5 6 mm

2 za debljine primjenjuje se spoj s povinutim rubom koji se pretaljuje bez dodavanja ice 1 1,5 mm2 za debljine priblino 2 4 mm primjenjuje se I-spoj bez razmaka u grlu lijeba (kod runog postupka

primjenjuje se razmak) 2 za debljine 4 6 mm primjenjuje se takoer I-spoj ali uz obavezan razmak od 2 mm2 za vee debljine materijala, npr. zavarivanje korijena zavara, primjenjuje se V- i U-spoj uobiajenih

dimenzija

2 za kutne spojeve koristi se dodatni materijal

~ osnovno pravilo u pripremi spoja za TIG zavarivanje je besprijekorna istoa spoja. U pravilu se obavlja odmaivanje, a preporua se i suenje spoja od vlage plamenom po povrini spoja. Za skidanje oksida koristi se etkanje neposredno prije zavarivanja

~ povrina pripremljenog spoja mora biti to glatkija i bez srha, jer hrapave povrine poveavaju koliinu oksida i neistoa

Slika 4.5 tipovi spojeva za TIG zavarivanje



4.1.3 TIG ZAVARIVANJE VRUOM ICOM

~ dodatni materijal se dodaje mehanizirano, ica je spojena na posebni izvor struje ~ predgrijavanje ice se ostvaruje Jouleovim efektom ~ postupak se koristi kada ne smije biti prevelik unos topline, za zavarivanje osjetljivih materijala ~ prednosti:

- vea proizvodnost - vea brzina rada - vea koliina nataljenog materijala

~ nedostaci: - sloen ureaj treba imati kontrolni sustav koji povezuje ureaj za zavarivanje i ureaj za kontrolu ice

+_

Slika 4.6 shematski prikaz TIG zavarivanja vruom icom

4.1.4 ORBITALNO TIG ZAVARIVANJE

~ automatski postupak, ovjek samo glavu pozicionira na mjesto ~ primjena: cijevi, cijevne stijene, u procesnoj industriji ~ prednosti:

- nema utjecaja ljudskog faktora na postupak - veliki broj zavara ujednaene kvalitete

~ nedostaci: - odreen ureaj za odreen promjer cijevi (jedna glava jedan promjer)

~ zatitni plin se dovodi kroz kabel ~ elektroda rotira oko cijevi, a parametri (unaprijed podeeni) se mijenjaju kako elektroda putuje zbog

sile gravitacije



4.1.5 ZAVARIVANJE ALUMINIJA

~ da bi bilo mogue kvalitetno provesti postupak zavarivanja aluminija potrebno je s njegove povrine ukloniti koicu ( 2 3Al O ) koja nastaje oksidiranjem aluminija

~ povrinski oksid se formira brzo pa ga je teko u potpunosti ukloniti s povrine prije samog postupka zavarivanja

~ problem je u tome to je temperatura taljenja oksida aluminija ( o2060 C ) vea nego istog metala ( o660 C ), dok su temperature taljenja oksida ostalih metala manje ili iste onima istog metala

~ zagrijavanje aluminija bez uklonjenog povrinskog oksida do temperature taljenja rezultirat e s rastaljenim "bazenom" aluminija zarobljenog ispod oksidirane povrine

~ stoga se za uklanjanje povrinskog oksida u postupku zavarivanja u zatiti plinova koristi fenomen poznat pod imenom "KATODNO IENJE"

- kada je elektroda spojena na pozitivni pol izvora istosmjerne struje elektroni putuju s radnog komada prema elektrodi dok ioni putuju u suprotnom smjeru bombardirajui povrinu radnog komada ime se povrinski oksidni sloj razbija i disperzira omoguujui da se materijal kvalitetno zavari

- problem koji se javlja kod ovog naina zavarivanja je taj to se elektroda pregrijava jer se 2 3 topline generira na vrhu pozitivnog pola

- kompromis se moe postii koritenjem izmjenine struje umjesto istosmjerne ime se proces podijelio na dva dijela. U trenutku kada je na elektrodi pozitivan pol razbija se oksidni sloj, a kada je negativan onda se elektroda hladi

4.2 ZATITNI PLINOVI ~ zadatak zatitnog plina je da osigura prikladnu atmosferu, koja se da to lake ionizirati, te tititi vrh

elektrode i talinu od kontaminacije kisikom i drugim plinovima iz okoline ~ vrste:

2 ARGON - najee koriteni zatitni plin - elici, nehrajui elici, aluminij, titan

2 ARGON/VODIK ( 2 5 % ) - reducirajui efekt, bolji izgled zavara, nema povrinske oksidacije - elektrini luk je ui i ima veu energiju te omoguava vee brzine zavarivanja - nedostatak je opasnost pojave vodikom uzrokovanih pukotina i poroznost kod aluminija

2 ARGON/HELIJ ( do 50 % ) - helij utjee na poveanje energije elektrinog luka, to omoguava vee brzine i bolju penetraciju - nedostatak je visoka cijena i potekoe kod uspostavljanja elektrinog luka

2 ARGON + DUIK ( 1 3 % ) - zavarivanje duplex i austenitnih elika, nikal legure

2 za zatitu korijena se koriste zatitni plinovi: DUIK, DUIK/VODIK, ARGON



4.3 IZVORI STRUJE ~ primjenjuju se ISTOSMJERNI, IZMJENINI i KOMBINIRANI izvori struje ~ izbor struje ovisi o vrsti zavarivanja:

- RUNO izvor treba imati strmo padajuu karakteristiku da se osigura priblino konstantna struja zavarivanja neovisno o promjenama duine luka uslijed pomicanja ruke zavarivaa

- MEHANIZIRANO izvori s ravnom karakteristikom jer je osigurana konstantna duina luka

~ budui da se uspostavljanje elektrinog luka kratkim spojem kod TIG postupka izbjegava, izvori su dodatno opremljeni visokonaponskim visokofrekventnim generatorima

~ kratak spoj wolframove elektrode i radnog komada, s jedne strane oteuje vrh pa je stabilnost luka smanjena, a s druge strane dolazi do ukljuivanja wolframa u osnovni materijal s nepovoljnim posljedicama po mehanika svojstva spoja

~ da bi se uspostavio elektriki luk bez kontakta izmeu vrha elektrode i radnog komada mora postojati vrlo visok napona koji e omoguiti poetnu ionizaciju, a zbog nepoeljnosti visokog napona sa stanovita sigurnosti primjenjuje se onaj visoke frekvencije koji zbog SKIN-EFEKTA nije opasan za radnika (paralelno je spojen u krug struje zavarivanja i osigurava uspostavljanje elektrinog luka)

~ mogue je uspostaviti elektrini luk kratkim spojem na pomonom komadu grafita ili bakra a zatim se luk dok je jo zagrijan vrh elektrode prenese na radni komad (izbjegava se)

~ IMPULSNO ZAVARIVANJE (Slika 4.7): - nain zavarivanja kojim se jakost elektrine struje ritmiki mijenja u dvije razine. U odreenom

vremenskom intervalu ( zt ), ija duina se moe namjestiti, prolazi elektrina struja vee jakosti ( zI ) s kojom se tali i protaljuje, potom slijedi struja manje jakosti ( dI ), opet u odreenom vremenskom intervalu ( dt ), koja doputa skruivanje pretaljenog mjesta ali ne i hlaenje. Tako se u odreenim vremenskim razmacima ponavlja zavarivanje jaom i slabijom elektrinom strujom, a zavareni spoj sastavljen je od niza toaka protaljivanja koje se preklapaju

- ovakav nain rada ima znaajnim prednosti pri zavarivanju osjetljivih materijala te u prisilnim poloajima, jer se pogodnim trajanjem i amplitudom impulsa moe osigurati taljenje materijala, a dobiti mala talina koja se nee cijediti

- ovakav nain rada je naroito prikladan za zavarivanje tankih limova

dI

zI

zI

dIzt

dt

zt dt

Slika 4.7 dijagram elektrine struje i vremena kod TIG impulsnog zavarivanja


Zavarivanje I Plazma zavarivanje

5. PLAZMA ZAVARIVANJE

~ razvilo se iz TIG postupka zavarivanja, kod oba postupka se koristi netaljiva wolframova elektroda i relativno je malo unoenje topline

~ kod zavarivanja plazmom elektroda je malo uputena u sapnicu ~ plin pod tlakom izlazi kroz mali otvor na donjem dijelu sapnice, oko tog mlaza vrueg plazmenog

plina postoji i drugi koncentrini omota zatitnog plina ~ plazmeni mlaz dobiva se tlaenjem odreenog plina kroz elektrini luk ~ temperatura u elektrinom luku je vrlo visoka zbog koncentracije luka oblikom sapnice u usko

podruje ~ koncentrirani mlaz vruih plazmenih plinova usmjeren na osnovni materijal tali ga oblikujui talinu

zavarenog spoja ~ plinovi za stvaranje plazme:

- ... osigurava lagano uspostavljanje luka i njegovu stabilnost Ar ... mali sadraj energije ... skup

- ... ispuhuje rastaljeni metal zbog veeg impulsa (gui je) 2N ... zahtjeva vei napon ionizacije = vei sadraj energije

- H- mjeavine plinova - zrak ... sve vie se primjenjuje jer je najjeftiniji

... elektroda je od drugog materijala i oblika u tom sluaju

~ plin za zatitu plazmenog mlaza i mjesta zavarivanja od okoline atmosfere: inertni plinovi (argon, helij ili njihove mjeavine, ponekad uz male dodatke nekih aktivnih plinova) protoka 5 15 l min

~ tehnika rada "TALJENJEM" - koristi se prelazni luk - koristi se kod zavarivanja vrlo tankih limova, vieslojnih i kutnih spojeva

~ tehnika rada "PROTALJIVANJEM" (KEYHOLE) - koristi se neprelazni luk - plazmeni mlaz protaljuje itavu debljinu osnovnog materijala oblikujui otvor u materijalu oblika

kljuanice - plazmeni plinovi koji struje nad otvorenom kljuanicom pomau u uklanjanju plinova koji bi pod

drugim okolnostima bili zarobljeni u rastaljenom metalu i uzrokovali poroznost - zavareni spoj nastaje uslijed sila povrinske napetosti koje osiguravaju teenje rastaljenog materijala oko

otvora, zatvarajui ga iza izvora topline, kako on napreduje u smjeru zavarivanja (simetrina zona linije staljiva

Documents

Zavarivanje I - Skripta