UNIVERZITET U BIHAUTEHNIKI FAKULTET

U N I V E R Z I T E T S K A S K R I P T A

TEHNOLOGIJA ZAVARIVANJA

Razija Begi

Biha, 2010.

257

PREDGOVOR

Univerzitetska skripta ,,Tehnologija zavarivanja napisana je prema planu i programu master studija mainskog odsjeka Tehnikog fakulteta u Bihau koji se organizuje u sklopu zajednikog projekta Tehnikog fakulteta Biha i World University Service (WUS) Austria, Graz.

Skriptu takoer mogu koristiti i studenti na drugim smjerovima master studija a tehnikim fakultetima iz predmeta Tehnologija zavarivanja , kao i zaposleni u industriji na rjeavanju odreenih problema iz prakse sa ciljem upoznavanja tehnika zavarivanja radi lake mogunosti dobivanja pouzdanih proizvoda odnosno postrojenja, ime se stvaraju uslovi za veu sigurnost ljudi imovine i okoline. Tekst skripte je obogaen brojnim slikama crteima i tablicama, kako bi gradivo moglo biti to razumljivije u toku uenja.

Skripta ,,Tehnologija zavarivanja se sastoji iz 14 poglavlja. Poglavlja 1, 2, 3,4, 5, 6, 7 i 12, sadre teorijske osnove zavarivanja. Osmo poglavlje govori o nekim postupcima zavarivanja. Deveto poglavlje govori o zavarivanju najee koritenih materijala u mainstvu: elika, obojenih metala i njihovih legura, SL i polimernih materijala. Deseto poglavlje opisuje greke u zavarenim spojevima, dok dvanaesto poglavlje govori o kontroli zavarenih spojeva. Trinaesto poglavlje opisuje sigurnosn e mjere pri zavarivanju. etrnaesto poglavlje daje kratak osvrt o primjeni robotizacije u zavarivanju.Rado emo prihvatiti primjedbe i savjete, kao i upozorenja na uoene nedostatke u skripti.

U Bihau, juna 2010. Autori

UVOD

Tehnologija zavarivanja podrazumjeva skup operacija koje je potrebno izvesti da bi se napravio zavareni spoj (izbor osnovnog i dodatnog materijala, priprema osnovnog materijala, izbor postupka i parametara zavarivanja) u funkciji uloge koju svaki zavareni spoj ima unutar cijele konstrukcije. Zavarivanje je spajanje dvaju ili vie dijelova sa ili bez dodatnog materijala [1]. Tako dobiven spoj treba da odri mehaniki i hemijski kontinuitet osobina materijala od kojih je nastao. Interdisciplinarnost zavarivanja, (metalurgija, materijali, hemija, elektrotehnika, termodinamika, informatika), ini ovaj postupak spajanja kompleksnim i posebno interesantnim. Zavarivanjem se mogu spajati metalni i nemetalni materijali. Sve je vie raznih postupaka zavarivanja, preko 80, njihova brojnost se poveava sa nauno tehnolokim razvojem u svim podrujima ljudske djelatnosti [4]. Posebno se moe istai poveana proizvodnja i potreba za nehrajuim elicima, pojava novih materijala koje je takoer potrebno na neki nain spajati, razvoj softvera za potrebe tehnologije zavarivanja i razvoj robotske tehnike, koja se posebno dobro upotpunjuje sa zavarivanjem.

1.0. RAZVOJ TEHNIKA ZAVARIVANJA

Veina postupaka zavarivanja otkrivena je u dvadesetom vijeku. Samo neki postupci kao to su zavarivanje (spajanje) kovanjem, zavarivanje lijevanjem i lemljenje bili su poznati ve u starom vijeku. Zavarivanje metala je vezano za njegovo dobivanje. Prvo koritenje samorodnog bakra zapoelo je prije 10000 godina, ali koritenje metala nije bilo ire mogue dok ovjek nije nauio izdvajati metale iz ruda topljenjem. Prije 7000 godina, oko 5000 godina p.n.e. u Perziji i Afganistanu je zapoelo izdvajanje metala bakra iz ruda - kamena, topljenjem u vatri. Oko 3800 godina p.n.e. otkrivena je na srednjem istoku bronza (legura Cu, najee sa Sn ali i s drugim elementima kao npr. P, Mn, Al, Sn i dr., te mesing mjed, legura Cu sa Zn ), a kasnije je preneena vjetina njena dobivanja u Kinu, ime je potpomognut procvat kineske civilizacije, posebno za dinastije ang oko 1500 godina p.n.e.[5]. Bronza (sl. 1.1) je mnogo tvra od bakra, pa je bila i korisnija za upotrebu. Taka topljenja (talite) bakra i bronze je znatno nia od talita eljeza, to olakava njihovo dobivanje. Cijeli jedan istorijski period je nazvan po leguri Cu i Sn, bronzi, Bronzano doba.

Slika 1.1: Komadi bronze

Zavarivanje se razvijalo kao sastavni dio vjetina kovaa, zlatara i ljevaa pri izradi orua za rad, oruja, posuda, nakita i graevina (ograde, vrata, mostovi, okovi, reetke na prozorima,...).Ljevako zavarivanje se razvilo usporedo s vjetinom lijevanja. Krasne tankostijene lijevane vaze iz bronce imaju na sebi i ''zavarenih'' dijelova. Kasnijim lijevanjem su se spajali razni drai, oslonci i figure na ve ranije odliveno osnovno tijelo vaze ili nekog drugog predmeta.

Lemljenje je spajanje topljenjem legure s niim talitem od materijala predmeta koji se spajaju. Kroz istoriju se lemljenje kao tehnika spajanja primjenjivalo na nakitima i figurama.eljezo se takoer prvo poelo koristiti samorodno. Izprva se nalo na povrini zemlje od meteorita (meteorit je meteor koji stigne do zemlje), pa su ga Sumerani zvali ''nebeski metal". Prvi tragovi izdvajanja eljeza iz ruda datiraju oko 2500 godina p.n.e., a do ire primjene dolazi kasnije. eljezno doba odnosno eljezni predmeti se poinju nalaziti oko 1500 god. p.n.e., a prvi zapisi (Herodot) o kovakom zavarivanju eljeza u staroj Grkoj govore da je zavarivanje koriteno u VI vijeku p.n.e., za izradu postolja posuda. Dobivanje elika poinje oko 1000 godina p.n.e. u Indiji.

Kovako zavarivanje Najbolji maevi iz elika u srednjem vijeku bili su raeni iz niskougljinog elika, a na njihove rubove su kovaki zavarivane (udarcima ekia u toplom stanju) otrice (trake) od visokougljinog elika (1,02,1)% C, koje su uz odreenu toplinsku obradu davale tvrde, vrste i otre ivice. Maevi, vrhovi strijela i kopalja, bodei i drugo oruje kod kojih su primjenjivali kovako zavarivanje bili su poznati u Grkoj, Franakoj dravi, Kini, Japanu, Indoneziji, te u Siriji. Poznata je tehnika spajanja traka iz razliitih vrsta eljeznih materijala kovanjem kao "damasciranje" (od Damask-Sirija), a u cilju postizanja posebnih dobrih svojstava za maeve i puke. Ova tehnologija izrade dijelova iz kompozitnih materijala kovakim zavarivanjem je interesantna je i za dananji stadij razvoja tehnike.Kod kovakog zavarivanja se krajevi dva dijela koje elimo zavariti, spojiti, zagriju u kovakoj vatri do bijelog usijanja i ako je potrebno pospu odreenim prahom (pijeskom) za ''ienje". ekianjem spoja istiskuju se s dodirnih povrina rastaljeni oksidi ili troska, te se sueljavaju iste metalne povrine kada poinju djelovati meuatomske sile dvaju dijelova i dolazi do vrstog zavarenog spoja.

1.1. Razvoj dananjih postupaka zavarivanja

U posljednjih 120 godina spajanje metala zavarivanjem i srodnim tehnikama doivljava tehnoloku revoluciju. Imamo tri vea razdoblja u razvoju postupaka zavarivanja:

1880.1945. predstavlja razdoblje razvoja klasinih postupaka zavarivanja,1945.1970. razvoj novih postupaka ili nauno razdoblje spajanja metala iposlije 1970., nastavak razvojnog perioda uz primjenu inteligentnih sistema za spajanje materijala.

Pored zavarivanja razvijale su se i srodne tehnike: lemljenje, toplinsko rezanje i ljebljenje, natrcavanje i navarivanje. Glavni dogaaji u razvoju zavarivanja su:1802. Petrov istrauje elektrini luk za optu namjenu; jo ne za zavarivanje.1856. Joule prvi primjenjuje sueono elektrootporno zavarivanje ica.1882. N.N. Bernardos (Rusija) prvi koristi elektrini luk izmeu ugljene elektrode i metala kao izvor energije za zavarivanje uz dodavanje ice u metalnu kupku. Kao izvor istosmjerne struje koristio je bateriju galvanskih lanaka (akumulatora). Do tada se elektrini luk izmeu dvije ugljene elektrode koristio za osvjetljenje.1888. N.S. Slavjanov (Rusija) je predloio postupak elektrolunog zavarivanja metalnom elektrodom. Elektrini luk je uspostavio izmeu metalne elektrode i metalnih predmeta, koji su spajani.1894. Sottrand zavaruje prvi put plinskim plamenom O2+H2. Kasnije se razvija plinsko zavarivanje kisik-acetilenskim (O2+C2H2) plamenom, koje se od 1916. uspjeno i iroko primjenjuje u industriji.Osim zavarivanja elika, poinju se zavarivati i obojeni metali. Da su se zavarivali i obojeni metali, npr. aluminij, moe se vidjeti iz primjera zavarene uturice za vodu, izraenoj u vojne svrhe. Zavarena je plinskim postupkom zavarivanja sa mjeavinom kisika i vodika. Na uveanom peatu pored (sl. 1.2.) se vidi oznaka US i 1918. godina.

Slika 1.2: Boca za vodu sa peatom, proizvedena plinskim zavarivanjem aluminija 1918. god.

1907. Oscar Kjelberg (vedska) prvi patentira i primjenjuje obloenu elektrodu. Obloena se elektroda proizvodila uranjanjem gole ice u otopinu minerala, a od 1936. g. obloga se nanosi ekstrudiranjem. Bazine elektrode su se poele proizvoditi 1940. g. 1925. Otkrie postupka zavarivanja u zatitnoj atmosferi vodika "arcatom".1930. Poela je primjena automatskog zavarivanja pod prakom EP u brodogradnji SAD.1936. Poela je primjena zavarivanja u zatitnoj atmosferi He -TIG postupak .Pred, a posebno poslije drugog svjetskog rata, poinje razvoj i primjena zavarivanja u zatitnim plinovima, zavarivanje wolframovom elektrodom u inertnom gasu (tungsten inert gas-TIG), (arc-atom s vodikom, te argonarc s argonom ili helijem kao zatitnim plinom). MIG zavarivanje se poinje primjenjivati 1948. kao Sigma postupak (Shielded Intert Gas Metal Arc), a 1953. u bivem SSSR se prvi puta primjenjuje MAG postupak s CO2 zatitnim aktivnim plinom. Hladno zavarivanje pod pritiskom se primjenjuje od 1948.g.Iza 1950. godine se razvijaju mnogi novi postupci kao to su: zavarivanje pod troskom (1951.), zavarivanje trenjem (1956.), zavarivanje snopom elektrona (1957.), zavarivanje ultrazvukom (1960), laserom (1960.), plazmom u SAD (1961.) i drugi.Prvo zavarivanje i toplinsko rezanje u svemiru izveli su 16. 10. 1969. u sovjetskom svemirskom brodu "Sojuz 6". Zavarivanje se izvodi i pod vodom (primjenjuju se razliite tehnike).1970. poetak robotizacije u industrijski razvijenim zapadnim zemljama.1988. Instaliranje prvog robota za zavarivanje u Hrvatskoj (Gramip-TPS).

Dalji razvoj zavarivanja je uveliko vezan za razvoj robotike. Postoji preko 80, a u nekoj literaturi i vie razvijenih postupaka zavarivanja, iji razvoj ide uporedo sa cjelokupnim razvojem na drugim poljima.

1.2. Fizikalni osnovi zavarivanja

Materijalni kontinuitet dva spojena dijela ostvaren zavarivanjem treba da je istog ili slinog tipa kristalne reetke, iste ili priblino iste vrijednosti parametra reetke. Uslov za nastanak atomskih veza, odnosno formiranje zavarenog spoja ''idealnih tijela" je dovoenje povrinskih atoma na rastojanje jednako parametru reetke. U sluaju zavarivanja pritiskom, za to je potrebna mehanika energija, tokom meusobnog pribliavanja dva tijela nastaju elektro-statike sile privlaenja i odbijanja usljed delovanja jona i elektrona rasporeenih na graninim povrinama, kao i djelovanju gravitaciona sila. Na nekom rastojanju r0 ukupne sile privlaenja i odbijanja, Fpr i Fod, su u ravnotei, (sl.1.3.a), pri emu nastaje najvea razlika odgovarajuih potencijalnih energija, Epr i Eod, (sl.1.3.b), to se naziva energetskom barijerom. Ravnoteno meuatomsko rastojanje r0 priblino odgovara parametru kristalne reetke, a daljim pribliavanjem graninih povrina nastaje metalna veza. Da bi se uspostavila atomska veza atoma na graninoj povri dva tijela mora da se savlada energetska barijera, a za to je neophodna spoljna energija. Pritisak, osim to ostvaruje zavareni spoj, mora izravnati i povrinske neravnine i neistoe na njima. Povrinske neravnine tijela su znatno vee od parametra reetke, pa se dovoenje na potrebno rastojanje u prvoj fazi ostvaruje samo kod nekoliko graninih kristala, (sl.1.4.a). U drugoj fazi dovoenje atoma na rastojanje koje odgovara parametru reetke ostvaruje se silom pritiska koja izaziva plastinu deformaciju na mjestu spoja, (sl.1.4.b). Ako se pri tome primjeni i odreena koliina toplote poveava se plastinost i pospjeuje proces difuzije, (sl.1.4.c), pa povrinski atomi mogu lake da savladaju energetsku barijeru.

rFprFFodroraFprFFodroraEminEodErobEpr

Slika 1.3: Zavisnost sile F (a) i energije E (b), od meuatomskog prostora r [3]

1. mehaniko spajanje, b) djelovanje sile pritiska, c) difuzija i kristalizacija,

d) teno stanje, e) ovrsnuto stanje,

Slika 1.4: Faze spajanje metala pritiskom (a, b, c): Faze spajanja metala topljenjem (d,e) [3]

Kod zavarivanja topljenjem zona spoja se dovede u teno ili plastino stanje i formira se kupka od rastopljenog osnovnog i dodatnog materijala (sl.1.4.d). U tom sluaju energetska barijera je savladana osobinom materijala da pod uticajem visoke temperature prelaze u teno stanje ime meuatomske veze oslabe, a ponovo se uspostavljaju nakon hlaenja i ovravanja (sl.1.4.e). Ukupna energija zavarivanja pritiskom, (mehanika + toplotna) potrebna za zavarivanje, dijeli oblast zavarivanja na tri razliite oblasti, (sl.1.5). 1. Oblast 1, oznaava zavarivanje velikim pritiskom i niskom temperaturom, to su npr. postupci: EZ-eksplozivno zavarivanje, KZ-kovako zavarivanje, UZ-ultrazvuno zavarivanje, DZ-difuziono zavarivanje...2. Oblast 2, oznaava zavarivanje kombinovanim delovanjem pritiska i temperature tj. zavarivanje pritiskom na poveanim temperaturama, to su npr. postupci: EOZ-elektro-otporno, FZ-frikciono zavarivanje, TL-tvrdo lemljenje, IZ-indukciono zavarivanje...3.Oblast 3, oznaava zavarivanje topljenjem (T>Ttop). Najee koriteni postupci zavarivanja spadaju u oblast 3, to su npr. postupci: EL-elektro-luno zavarivanje (REL, TIG, MAG, EPP, Plazma...), LZ-zavarivanje laserom, EMZ-elektronski mlaz...

Slika 1.5: Podjela postupaka spajanja zavarivanjem prema radnoj temperaturi i pritisku [6]

1.3. Termini i definicije

Zavarivanje je spajanje dvaju ili vie istorodnih ili raznorodnih materijala, topljenjem ili pritiskom, sa ili bez dodavanja dodatnog materijala, na nain da se dobije homogen zavareni spoj (sl. 1.6)

Pomoni materijali (omoguavaju ili olakavaju)Energija(toplota i/ili pritisak)Dodatni materijali(sa ili bez)Komad A Komad BZona zavarivanjaSpajanje

Slika 1.6: Osnovni princip zavarivanja

1.3.1. Osnovni termini koji se koriste u zavarivanju

Zavariva je osposobljen i provjeren radnik za odreeni obim zavarivakih radova: postupak, materijali (OM, DM), poloaj zavarivanja, geometrijske oblike radnog predmeta, (uslove zavarivanja, npr. ekstremni uslovi: arktik, svemir, ...).Zavareni spoj, cjelina ostvarena zavarivanjem, obuhvata dodirne dijelove zavarenih komada, a karakterizirana je meusobnim poloajem povrina koje se spajaju. Osnovni elementi zavarenog spoja su: 1-osnovni materijal, 2-lice ava, 3-nalije ava, 4-korjen ava, 5-uvar, 6-granica uvara ava, 7-zona uticaja toplote (ZUT), 8-ivica ava, 9-dubina uvara, 10-nadvienje ava, 11-irina ava, 12-debljina ava, 13-debljina navara, prikazani za sueoni i ugaoni navareni spoj (sl.1.7).

Slika 1.7: Elemanti zavarenog spoja

av je materijalizovano mjesto spajanja, ovrsnut rastopljeni materijal koji je nastao prilikom topljenja OM i DM (sl. 1.8). avovi mogu biti:

a) avovi iz jednog zavarab) avovi iz vie podunih zavarac) avovi iz vie poprenih zavara

Pripremljeni ljeb u procesu zavarivanja topljenjem moe da se ispuni u jednom ili u vie prolaza ili u vie slojeva, (sl. 1.8), to prvenstveno zavisi od debljine osnovnog materijala.

Jednoprolazni Vieprolazni Vieslojni

Slika 1.8: Vrste avova

Prema obliku lica ava razlikuju se ravni, udubljeni i ispupeni avovi, (sl. 1.9), a prema kontinuitetu avovi se dijele na neprekidne, isprekidane, koji mogu da budu simetrini ili nesimetrini.

c) ravni av b) udubljeni av d) ispupeni av

Slika 1.9: Oblici lica ava

Zavar je ovrsnuti rastopljeni materijal nastao topljenjem osnovnog i dodatnog materijala samo u jednom prolazu (sloju). Zavarljivost je sposobnost materijala, da pri odreenim povoljnim uslovima zavarivanja ostvari kontinuirani zavareni spoj, koji e osobinama udovoljiti predvienim uslovima i vijeku eksploatacije.Navarivanje je nanoenje dodatnog materijala na odreenu povrinu u cilju dobivanja sloja eljenih dimenzija i osobina.Zona taljenja - topljenja - ZT (zavar, navar, av) je dio povrine poprenog presjeka zavarenog spoja koji je bio rastopljenen. Sastoji se najee od mjeavine OM i DM, ali ponekad samo od DM (lemljenje) ili samo od OM (zavarivanje bez DM).Zona utjecaja topline - ZUT (prelazna zona) je onaj dio OM (uz ZT) koji se nije rastopio, ali ija su se mikrostruktura i svojstva izmjenili pod uticajem toplote zavarivanja (lemljenja ili toplinskog rezanja).Predgrijavanje je zagrijavanje neposredno prije zavarivanja u zoni OM gdje e se zavarivati, lemiti ili toplinski rezati. Potrebno je propisati minimalno potrebnu temperaturu predgrijavanja To s tolerancijama (Tomin, Tomax). Temperatura predgrijavanja se najee mora odravati sve do zavretka zavarivanja.Metalna kupka (kupka) je volumen rastopljenog metala u trenutku zavarivanja.Prolaz je depozit (rastopljeni metal) ostvaren u jednom prolazu elektrodom kod runog zavarivanja ili automatom kod automatskog zavarivanja.Sloj se sastoji od vie paralelnih prolaza.Osnovni materijal (OM) je materijal koji se zavaruje, lemi ili ree.Dodatni materijal (DM) je materijal koji se dodaje u zoni topljenja pri zavarivanju, lemljenju ili nabrizgavanju.Automatsko zavarivanje se ostvaruje opremom kod koje se operacija zavarivanja provodi bez runog podeavanja komandi od strane operatora (zavarivaa).Poluautomatsko zavarivanje se ostvaruje opremom kod koje se automatski upravlja dodavanjem DM, a brzinom zavarivanja se upravlja runo.ljeb je pripremljeno mjesto na komadu za zavarivanje, za uspjenu izradu ava. Osnovni elementi ljeba za zavarivanje su: otvor ljeba, ugao otvora ljeba, stranica ljeba i razmak u korjenu ljeba. (sl.1.10).

Slika 1.10: Osnovni elementi ljeba za zavarivanje

Neke skraenice koje se koriste kod spajanja zavarivanjem:Osnovni materijal (OM), dodatni materijal (DM), zona topljenja (ZT); zona utjecaja topline (ZUT), runo elektroluno zavarivanje (REL), eng. metal manual arc welding (MMAW), elektroluno zavarivanje u zatiti inertnog/aktivnog plina (MIG/MAG). 1.3.2. Vrste zavarenih spojeva

Osnovne vrste zavarenih spojeva su:

Sueoni spoj Ugaoni spoj Preklopni spoj

Sueoni (sueljeni) spojevi:Karakteristika sueonih spojeva je da se spojni dijelova nalaze u istoj ravni. Debljine zavarivanih dijelova mogu biti jednake i razliite (sl.1.11. a i 1.11. b)

a) b)Slika 1.11: Sueoni spojevi

Ugaoni spojevi:Dijelovi koji se spajaju mogu biti postavljeni pod raliitim uglovima, pa kaemo da mogu biti pravi (sl.1.12.a) i kosi ugaoni spojevi (sl.1.12.b).

Pod vrste ugaonih spojeva mogu biti: prekinuti ugaoni spojevi (sl. 1.12.c) i krstasti spojevi (sl. 1.12.d).

c) d)

Slika 1.12 (c i d): Ugaoni spojevi

Preklopni spojevi:Elementi koji se spajaju (limovi, ploe, cijevi, i sl.) se preklapaju i formiraju direktne preklopne spojeve, jednakih irina spojnih dijelova (sl. 1.13.a) i razliitih irina spojnih dijelova (sl. 1.13.b) te preklopne spojeve sa podvezicama (sl. 1.13.c). Na slici se vidi i oznaka za ugaoni av na preklopljenim povrinama koje se zavaruju.

Slika 1.13: Preklopni spojevi1.3.3. Poloaji zavarivanja (radni-glavni) prema EN ISO 15616

U zavisnosti od poloaja, zavarivanje ploe moe da se bude (sl. 1.14):

horizontalno, horizontalno-vertikalno, vertikalno, nadglavno, prinudno, (poloaji zavarivanja koji nisu horizontalni).

a. horizontalni, b. horizontalno- vertikalni, c. vertikalni, d. nadglavniSlika 1.14: Poloaji zavarivanja za ploe

Glavni poloaji definirani su nagibom i rotacijom (tab.1, sl.1.15.). Radi jasnoe, oznake za glavne radne poloaje, date su iz koordinatnog poetka, smjer rada ja naznaen sa vanjske strane.

horizontalno nadglavniPAPCPDPBPEravninadglavnihorizontalno vertikalnikao desnastrana

Slika 1.15: Glavni poloaji zavarivanja prema EN ISO 15616

Tabela 1. Termini i definicije glavnih pozicija prema EN ISO 15616

TerminOpisSimbolNagibRotacija

Ravni poloajHorizontalni rad, simetrala ava vertikalna, zavrni zavar na vrhu.PA09090

Horizontalno vertikalni poloaj

Horizontalni rad, zavrni prolaz prema vani.PB001801804513545135

Horizontalnipoloaj

Horizontalni rad, simetrala ava horizontalna.PC0018018001800180

Horizontalnonadglavni poloajHorizontalni rad, zavarni prolaz prema dnu.PD00180180225315225315

Nadglavni poloajHorizontalni rad, nadglavni, simetrala ava vertikalna, zavrni prolaz u podnoju.PE0180

270270

Vertikalni poloaj na goreRad na gorePF90

Vertikalni poloaj na doleRad na dolePG270

NAPOMENE: 1.Da bi se izbjegla zabuna sa postojeim skraenicama , npr. F za ravnu (flat) u principu slovo P (za poloaj) stavljeno je ispred oznake za glavni poloaj2.Odstupanja od glavnog poloaja nisu specifirana u ovom standardu, zato to ona zavise od primijenjenog postupka zavarivanja

Osim poloaja zavarivanja za ravne ploe definisani su i poloaji za cijevi (sl.1.16.)

Poloaj zavarivanja definie poloaj ose cijevi. Cijev moe da bude fiksna ili da rotira.

Slika 1.16. Poloaji zavarivanja za cijevi

Ukoliko se radi o veim debljinama komada koji se zavaruju, te kada zavareni spoj treba da zadovolji vie kriterije postavljene u pogledu kvaliteta zavarenog spoja, potrebno je izvriti odreene pripreme lijeba u koji e se polagati rastopljeni DM (kod zavarivanja topljenjem). Tipini oblici lijebova za av i njhova primjena su prikazani u tabeli 1.1. za tanje i tabeli 1.2. za deblje materijale.

Tabela 1.1. Tipini oblici ljebova za zavarivanje ploa manje debljine

Simbol ljebaOblik ljebaNaziv ljeba

Sueoni I ljeb II

tZa tanke stijenke (25) mm. Kod EPP zavarivanja (412) mm. Zavaruje se s jedne ili s obje strane.

Rubni ljeb

tcRubni ljeb za vrlo tanke limove. Rub se pretaljuje obino bez dodatnog materijala

Tabela 1.2. Tipini oblici ljebova za OM vee debljine DIN EN 12345

Simbol lijebaOblik lijebaNaziv lijeba

Sueoni V ljeb V

bt

Za debljine stijenke (48) mm. Zavaruje se samo s jene strane s provarom.

Sueoni V lijeb veeg razmaka u grlu lijeba

btZa deblje materijale s velikim razmakom u korijenu, obino uz pomo podloke. Stranice lijeba su strme.

Sueoni X lijeb X

bt 2h1Za deblje stijenke (1540) mm, a za Cu ve od 8 mm. Zavaruje se s obje strane. (2/3) t X-ljeb

Sueoni Y lijeb

Y

btcKao kod V spoja, tamo gdje se ne zahtijeva potpuno provarivanje

Sueoni dvostruki Y lijeb

cbh1th2Kao kod X spoja, tamo gdje se ne zahtijeva potpuno provarivanje ili u pripremi za EPP zavarivanje.

Tabela 1.2. nastavakSueoni U lijeb

Rbct

Za vrlo debele materijale, deblje od 30 mm. U nekim sluajevima i kod tanjih materijala uz TIG zavarivanje korijena.

Sueoni dvostruki U lijeb

Rctb

Za materijale neogranienih debljina, gdje je pristup mogu s obje strane.

Sueoni poluV lijeb

bt

Kao kod V spoja, na mjestima gdje s druge strane nije mogue ili ne treba uskoenje ili uz zidni poloaj.

Sueoni K lijeb

bth

Kao kod X spoja, na mjestima gdje s druge strane nije mogue iskositi rub ili u pripremi za zidni poloaj. Moe biti i ugaoni spoj.2/3 poluV-ljeb

Dvostruki polu Y lijebbtc

Kao kod K spoja, tamo gdje se ne zahtijeva potpuno provarivanje. Moe biti i ugaoni spoj.Dupli polu Y-ljeb

Tabela 1.2. nastavakRbctPoloviniU lijeb

Za vrlo debele materijale, tamo gdje drugu stranu nije mogue obraditi.

Dvostruki U lijeb

Rctb

Za vrlo debele materijale, tamo gdje drugu stranu nije mogue obraditi.

Navar

Navarena povrina. Obino radi poboljanja svojstava povrine osnovnog materijala. ,,Platiranje navarivanjem.

Dimenzije i izgled lijebova za zavarivanje su standardizirane i najee su u funkciji debljine i zahtjeva za kvalitet zavarenog spoja materijala koji se zavaruje.

0. Oznaavanje i predstavljanje zavarenih spojeva na crteu

Oznake vrste ava za zavarivanje (tab. 1.3.) su u skladu sa oznakama lijeba za zavarivanje (tabela 1.2.). Crte zavarene konstrukcije mora da sadri podatke potrebne za njenu izradu, kao to je nain pripreme ljeba, geometrijske mjere ava i tehnika zavarivanja. Geometrijske veliine lijeba za zavarivanje su u ovisnosti od debljine spajanih dijelova i vrste primjenjenog postupka zavarivanja.

Tabela 1.3. Vrste avova i njihove oznakeNaziv ava

PresjekZnak

I av

II

V av

V

PoloviniV av

Y av

Y

PoloviniY av

U av

PoloviniU av

X av

X

Sueoni V spoj zavaren i s druge strane-korijenskizavar

Postoje razlike u nainu oznaavanja zavara nastalih zavarivanjem topljenjem i zavarivanjem pritiskom. Oznake koje se odnose na zavarivanje topljenjem su date u tabelama (1.1, 1.2, 1.3. i 1.4.).

Tabela 1.3. NastavakNaziv avaPresjekZnak

Ugaoni av, jednostrano zavaren, za materijale manjh debljina i zavarivanje samo s jedne strane

Preklopni spoj, takasti zavar, za materijale malih debljina. Zavarivanje se izvodi elektrootporno, takasto ili takasto s protaljivanjem.

Preklopni spoj, avni zavar, za materijale malih debljina. Zavarivanje se izvodi elektrootporno, ili protaljivanjem.

Preklopni spoj, avni zavar (koritasti av). Gornji materijal je obino tanji. Zavarivanje se izvodi u pripremljenom prorezu.

Tabela 1.4. Oznaavanje zavara na crteu strelicomPrikazOznaavanje Znak

Nad crtom strelice, ako je tjeme zavara na strani strelice

Pod crtom strelice ako je tjeme zavara na suprotnoj strani strelice

Kroz crtu strelice ako je zavar na prekrivenim plohama spoja

1.4.1. Oznaavanje i predstavljanje zavarenih spojeva na crteu

Da bi se podaci o vrstama ava i zavara prikazali na crteima zavarene konstrukcije, to jednostavnije, u standardima su definisani naini predstavljanja i osnovne i dodatne oznake zavarenih spojeva, koje se sastoje od grafike i brojne oznake. Grafika oznaka definie vrstu spoja, pripremu ljeba i oblik ava. (tab.1.1., tab. 1.2. i tab.1.3).

Osnovne oznake Razliite vrste zavarenih spojeva na crteima predstavljaju se karakteristinom oznakom koja je u osnovi slina obliku zavarenog spoja koji se izvodi. Oznaka nebi trebala prouzrokovati preuranjeni zakljuak o postupku koji se primjenjuje. Ako spoj ne treba biti specificiran, nego samo treba predstaviti koji e spoj biti zavarivan, tvrdo ili meko lemljen, potrebno je koristiti sljedeu oznaku (sl.1.17.)

Slika 1.17: Osnovna oznaka zavarenog spoja prema EN 22553

Dodatne oznakeOsnovne oznake mogu biti dopunjene oznakom koja karakterizira oblik vanjske povrine (sl.1.9.) ili oblika ava (tab 1.3.). Odsustvo dodatne oznake znai da oblik zavarene povrine ne treba da bude precizno oznaen.

Dimenzioniranje avaSvaka oznaka zavarenog spoja sadri brojane vrijednosti dimenzija (sl. 1.18 i sl.1.19). Osnovne dimenzije, koje se odnose na popreni presjek, upisuju se na lijevoj strani ispred oznake (s), podune dimenzije se upisuju na desnoj strani iza oznake (l). Oznaka se postavlja iznad ili ispod referentne linije, u skladu sa sljedeim pravilom: oznaka se postavlja sa strane pune linije ako je lice zavarenog spoja na strani strelice, oznaka se postavlja na stranu isprekidane linije ako je lice zavarenog spoja na drugoj strani strelice,dimenzije koje definiraju av u odnosu na ivice elemenata, ne oznaavaju se nego se predstavljaju posebno na crteu.

lice ava je sa strane strelice

lice ava je sa druge strane

Slika 1.18: Poloaj oznake u odnosu na referentnu liniju prema EN 22553

Slika 1.19: Ilustracija zavarenog spoja i odgovarajue simboliko predstavljanje prema EN 22553

Slika 1.20: Karakteristini primjeri i naini prikazivanja dimenzija ava premaEN 22553Primjeri prikazivanja znaenja nekoliko oznaka dimenzija ugaonog ava i dubine provara za ugaoni av su prikazani na slici 1.20.

U tabeli 1.5. je prikazano nekoliko karakteristinih primjera za nain oznaavanja isprekidanih avova i avova koje je potrebno izvesti u otvorima.

Tabela 1.5. Naini prikazivanja dimenzioniranog ava prema EN 22553

Zavarene konstrukcije se ne sastoje samo od pravilnih i jednostavnih avova, esto su to dosta nepristupana mjesta i zavarivanje koje treba izvesti u nekim upljinama i utorima. Oznake za ovakve sluajeve zavarivanja su dosta sloene i raznovrsne te je potrebno dobro razumjeti njihovo znaenje kako nebi dolo do pogreaka kod zavarivanja. U sluaju da se svi zavari na crteu zavaruju istim nainom, to se naznai na pogodnom mjestu, pa pojedinane oznake nisu ni potrebne.Primjer: Na crteu (sl. 1.21.) nacrtana je jedna zavarena konstrukcija sa primjenom oznake za zavar.

Slika 1.21. Primjer nanoenja oznaka zavarene konstrukcije

Pitanja:1. ta obuhvata tehnologija zavarivanja?2. Koja dva znaajna otkria dovode do naglog razvoja raznovrsnih postupaka zavarivanja?3. Koji je uslov za nastanak atomske veze i materijalnog kontinuiteta zavarivanih dijelova metala i ta se pri tom mora savladati?4. Koja je osnovna podjela postupaka zavarivanja?5. Koji su osnovni elementi zavarenog spoja, dati ilustraciju?6. Vrste avaova i oblici lica ava, dati ilustraciju?7. Koji su onovni elementi ljeba za zavarivanje, dati ilustraciju?8. Koje su osnovne vrste zavarenih spojeva, dati ilustraciju?9. Koji su glavni poloaji zavarivanja, dati ilustraciju?10. Koji su glavni poloaji zavarivanja za cijevi, dati ilustraciju?11. Tipini oblici ljebova za OM vee debljine, dati ilustraciju?12. Koje su vrste avova i dati njihove oznake?13. Od ega se sastoji osnovna oznaka zavarenog spoja, dati ilustraciju?14. Na ta se odnose dodatne oznake zavarenog spoja?15. Nacrtati izgled ava u okruglom otvoru i oznaiti ga?

2. TOPLOTNI OSNOVI ZAVARIVANJA

Osnovna podjela postupaka zavarivanja je izvrena na osnovu stanja, teno ili vrsto, u kom se materijal nalazi u oblasti zavarivanja. Teno stanje materijala u olasti zavarivanja omoguava spontanim procesom kristalizacije nastanak zavarenog spoja bez primjene pritiska. Topljenje metala i legura metala se uglavnom odvija pri visokim temperaturama. Uslovi zavarivanja mogu biti razliiti, nekad postoji potreba da se zavarivanje vri na niskim, a nekad na visokim temperaturama. Dijapazon vanjskih temperatura na kojim se izvodi zavarivanje moe da se kree od (-30) do 3000, kad dolazi do isparavanja metala. Pri tako visokim temperaturama zavarivanja odvijaju se sljedei procesi:

1. zagrijavanje i topljenje osnovnog i dodatnog metala,1. metalurke reakcije u kupki i1. strukturne promjene u osnovnom i dodatnom metalu.

Toplotne osnove zavarivanja se bave prouavanjem:

1. izvora toplote, 1. zagrijavanja i hlaenja metala i 1. uticaja procesa zagrijavanja i hlaenja na materijal koji se zavaruje.

Proces zagrijavanja metala zavisi:

1. koliine toplote koja se unese u zonu zavarivanja,1. od rasprostiranja toplote u masi nerastopljenog metala, 1. od rasprostiranja toplote u kupki rastopljenog metala 1. od gubitka toplote kroz povrinu metala u okolinu

Sve pojave vezane za unos i rasprostiranje toplote u metalu opisuju osnovni zakoni termodinamike i fizike. U rastopljenom metalu se usljed toplotnih efekata deavaju strukturne promjene pri zagrijavanju i hlaenju, te uzajamno difuziono dejstvo izmeu osnovnog i dodatnog materijala.

Razumijevanje ovih mehanizama nam pomae u razumijevanju sutine procesa zavarivanja. Prenos toplote u zavarenom spoju se odvija:

1. konvekcijom, 1. zraenjem (radijacijom),1. razmjenom toplote sa okolinom i1. provoenjem- kondukcijom.Na slici 2.1, je na jednostavan nain prikazuje rasprostiranje toplote u okolinu, to je svakodnevni fiziki proces koji se deava u prirodi.

Slika 2.1: Rasprostiranje toplote nastale sagorijevanjem drveta

2.1. Konvektivni nain prenosa toplote - strujanje

Konvekcija je usmjereno kretanje odnosno strujanje fluida (kapljevina i plinova), topliji fluid se kree prema hladnijem i predaje toplinu okolini. Konvekcija je jedan od glavnih naina prenosa toplote. U fluidima se promjena toplote odvija kroz difuziju i koherentno kretanje zraka. Difuzija je nasumino Brownovo kretanje pojedinanih estica u fluidu, dok je koherentno kretanje zraka prenos toplote u kojem se fluid ili toplota prenosi u veim strujama.Opti izraz rijei konvekcija esto izostavlja rije toplota, ali ipak se misli na konvekciju toplote, to je sluaj u kojem je interes da se toplota odvede i raspri. Postoje dvije glavne vrste konvekcije:

1. prisilna konvekcija,1. prirodna konvekcija.

Toplota se prenosi pasivno, kretanjem fluida koje bi se dogodilo i bez procesa grijanja. Ovaj sluaj konvekcije se najee naziva prisilna konvekcija. Toplota sama izaziva kretanje fluida (putem irenja i sile uzgona), dok se u isto vrijeme izaziva prenos toplote ovakvim zajednikim kretanjem fluida. Ovaj proces se naziva prirodna konvekcija. Oba tipa, prisilna konvekcija i prirodna konvekcija, mogu se odvijati zajedno. U tom sluaju nazivaju se mjeovita konvekcija. Konvekcijski prenos toplote je mehanizam prenosa toplote koji nastaje zbog masovnog kretanja fluida. To moe biti prikazano sa vodljivim prenosom toplote koje je prenos energije vibracijama na molekularnoj razini kroz fluide i vrsta tijela i prenos energije elektromagnetskim valovima. Poto je konvekcija ovisna o masovnom kretanju, moe se javljati samo u tekuinama, plinovima i viefaznim smjesama.2.1.1. Prisilna konvekcija

Prisilna konvekcija je vrsta prenosa toplote u kojem se kretanje medija generira nekim vanjskim sredstvom (npr. pumpe, lopatice turbina, kompresori itd.). S prisilnom konvekcijom se najee susreu inenjeri koji projektiraju ili analiziraju izmjenjivae toplote, cijevni protok i jo neke sline ureaje ili procese. Meutim, u bilo kojoj situaciji gdje imamo prisilnu konvekciju u malim mjerama, pojavi se i prirodna konvekcija. Koliina prirodne konvekcije u nekim sluajevima nije velika pa je moemo zanemariti, a u drugim sluajevima je ne zanemarujemo nego se takav proces naziva mjeovita konvekcija. Tok topline kod prisilne konvekcije definiran je kao:

(2.1)Kada analiziramo mjeovitu konvekciju parametar zvan Arhimedov broj parametrizira relativnu snagu prirodne i prisilne konvekcije. Arhimedov broj je omjer Grashof-ovog broja i kvadrata Reynolds-ovog broja, koji predstavlja omjer uzgona sile i kvadrata sile inercije obrazac (2.2):

(2.2) Kada prirodna konvekcija nije znaajan faktor, matematika analiza prisilne konvekcije obino daje taan rezultat. Za prisilnu konvekciju znaajni parametar je Peclet-ov broj (Pe). Taj broj je omjer koherentnog kretanja struje i difuzije (kretanje od vieg prema niem pritisku) topline:

(2.3) 2.1.2. Prirodna konvekcija

Prirodna je konvekcija posljedica razlike u temperaturi izmeu dva mjesta u fluidu. Brzina strujanja je relativno mala. Kada se toplota prenosi teenjem fluida koji protie zbog uzgona, kojem je uzrok zagrijavanje medija i promjena gustoe uslijed zagrijavanja, tada takav proces nazivamo prirodna konvekcija. Najpoznatiji primjeri su kotlovi za toplu vodu. Takvi kotlovi najee imaju dovod hladne vode koju moraju zagrijati odozdo i zagrijavanjem vode na eljenu temperaturu ona se kree prema gornjoj stjenci kotla. Tok toplote kod prirodne konvekcije definiran je kao:

(2.4) gdje je h koeficijent prenosa topline koji ovisi o temperaturi, brzini strujanja fluida, agregatnom stanju, specifinom toplinskom kapacitetu, pritisku itd.2.1.3. Plamen i konvekcija

U besteinskom stanju ne moe doi do sile uzgona pa ni do prirodne konvekcije. Pod tim uslovima plamen ne moe gorjeti jer se ugui u vlastitim plinovima. Meutim, plamen se moe odrati s bilo kojim oblikom prisilne konvekcije gdje se plinovi dobiveni izgaranjem odvode i hlade, a njihovo mjesto zauzima kisik koji zauzima mjesta niskog pritiska i podrava gorenje. U procesu zavarivanja dolazi do specifinog toplotnog toka sa povrine vrstog tijela u okolni vazduh. Po Njutnovom zakonu e specifini tok qk biti:

(2.5)

Gdje je: t - temperatura povrine vrstog tijela, t0 - temperatura okolnog fluida, k - koeficijent konvekcije.

(2.6)

Koeficijent konvekcije (k) zavisi od oblika i dimenzija povrine i njenog oblika u prostoru, fizikih osobina povrine, od osobina fluida-gustine, viskoznosti, toplotne provodljivosti, od temperaturne razlike (t-t0). Rauna se empirijski i vadi iz dijagrama koji su izraeni za karakteristine procese.

Slika 2.2: Toplinska konvekcija zemljinog omotaa

Dijagram (sl. 2.2) prikazuje toplinsku konvekciju zemljinog omotaa. Crvena boja i boje blie crvenoj pokazuju toplije dijelove, a plava boja pokazuje hladne dijelove. Ovaj graf je uzet iz modela koji prikazuje toplinsku konvekciju zemljinog omotaa.

2.2. Prenos toplote zraenjem - radijacija

Sva ugrijana tijela zrae elektromagnetne valove. Svako tijelo se sastoji od atoma. Prilikom grijanja nekog tijela, u njega se ulae energija i atomi poinju titrati jer prelaze u pobuena stanja (energija im se poveava).Jezgre atoma nose elektrine naboje, pa tako pri titranju atoma dolazi zapravo do titranja elektrinih naboja. U takama prostora oko elektrinog naboja uvijek postoji elektrino polje, a ako se elektrini naboj kree, onda postoji jo i magnetno polje. Time elektrini naboj koji titra predstavlja izvor elektromagnetnog vala.Zraenje je prenos toplote elektromagnetnim talasima. Sutina zraenja je pretvaranje neke energije u energiju zraenja. Toplotne zrake se kreu kroz prozrane sredine brzinom svjetlosti, dok se nailaenjem na neprozrana tijela u njima apsorbuju u vidu toplote. Time se izmeu izvora toplote i tijela koje prima tu toplotu uspostavlja prenos toplote zraenjem sa dvostrukim preobraajem. Elektrini luk ima najviu temperaturu u toku zavarivanja i ona se smanjuje sa poveanjem udaljenosti od luka. Prenos toplote zraenjem se uspostavlja izmeu materijala koji se zavaruju i okoline.Specifini tok zraenja qr, tijela koje je zagrijano do temperature T0, preko njegove povrine, po Stefan-Boltzmanovom zakonu, proporcionalan je etvrtom stepenu apsolutne temperature (T0) povrine tijela. Specifini toplotni tok prelaza s toplijeg tijela na hladnije dat je izrazom [2]: (2.7)

Koeficijent Cs zavisi od stanja povrine

2.3. Povrinska razmjena toplote sa okolinom

Razmjena toplote osnovnog materijala sa okolinom ovisi o veliini povrine preko koje se vri razmjena i veliini temperature. Toplota koju izvor preda osnovnom materijalu poveava unutranju energiju osnovnog materijala. Unutranja energija se ne poveava proporcionalno vremenu i toplotnoj snazi izvora, jer dio unutranje energije osnovnog materijala prelazi u okolinu zraenjem i konvektivnim prenosom toplote.To znai da se ukupna povrinska razmjena toplote obavlja putem zraenja i konvekcije. (2.8)

(2.9)

(2.10)Koeficijent ukupne povrinske razmjene toplote (qU), predstavlja zbir koeficijenata konvekcije i zraenja. Koeficijent R brzo raste sa porastom temperature, dok K za ravne povrine u mirnom zraku u poetku raste veoma brzo sa porastom temperature, a zatim sporije teei nekoj graninoj vrijednosti. Oko 80% povrinske razmjene toplote se obavi zraenjem, a 20% konvekcijom.

2.4. Provoenje - kondukcija

Zavarivanje karakterie neravnomjerna i nestacionarna raspodjela temperature. Tokom vremena dolazi do izjednaavanja temperature tijela veeg temperaturnog potencijala sa tijelom nieg temperaturnog potencijala, saglasno drugom zakonu termodinamike. Sa stanovita inenjerske prakse, interesantne su makroskopske pojave u metalu koje se mogu registrovati instrumentima. Za razumijevanje problema i znaaja prenosa toplote potrebno je upoznati temperaturna polja, temperaturni gradijent, zakon provoenja toplote i sl.

2.4.1. Temperaturno polje i temperaturni gradijent

Temperaturno polje je skup svih temperatura u datom momentu u svim takama prostora. (stacionarno, kada se temperatura ne mijenja sa vremenom i nestacionarno, ako se temperatura mijenja s vremenom). Temperaturna polja se predstavljaju izotermama i izotermikim povrinama, koje predstavljaju geometrijsko mjesto taaka tijela koje imaju istu temperaturu.Temperaturni gadijent u datoj taki je vektor koji se poklapa sa pravcem najvee izmjene temperature i normalan je na izotermiku povrinu. Izotermika povrina predstavlja geometrijsko mjesto taaka tijela koje imaju jednaku temperaturu. Gradijent temperature u taki je vektor koji se poklapa sa pravcem najvee izmjene temperature i normalan je na izotermiku povrinu.

(2.11)Kod neravnomjerno zagrijanog tijela temperatura se izjednaava tokom vremena, prenosom toplote sa sloja vie temperature na niu te nastupa stacionarno stanje. Ukoliko se temperatura mijenja po datom pravcu, onda i izvjesna koliina toplote protie u tom pravcu.Elementarna koliina toplote dQ, koja prelazi usljed provoenja u vremenu d, kroz element izotermike povrine dF srazmjerna je padu temperature u pravcu normale na izotermiku povrinu dF i vremenu d.

(2.12)gdje je:

dQ-elementarna koliina toplote [J], -gradijent temperature , dF -elementarna povrina [m2], d-vrijeme [s], -koeficijent provoenja toplote.

Koeficijent provoenja toplote , zavisi od sposobnosti materijala da provodi toplotu. Moe se definisati kao koliina toplote [J] koja proe kroz jedinicu povrine [m2] u jedinici vremena pri padu temperature za 1 C po jedinici duine. Pad temperature u datom pravcu ravan je gradijentu u tom pravcu i uzima se sa negativnim predznakom jer se u pravcu prostiranja toplote temperatura smanjuje i je negativan. Koliina toplote koja proe kroz povrinu F u vremenu d, dobiemo integriranjem jednaine (2.12) po vremenu i povrini F,

(2.13)Ako podijelimo jednainu 2.12, sa dF i d, dobiemo:

(2.14)Gdje je:q specifini toplotni fluks.

(2.15)

(2.16)Specifini toplotni fluks q, je koliina toplote koja proe kroz jedinicu povrine u jedinici vremena.

2.4.2. Granini uslovi

Jednaina provoenja daje zavisnost temperature od vremena i koordinata. Potrebno je jo uzeti u obzir i oblik dijela koji se zavaruje, fizike osobine u funkciji temperature i neki vremenski interval. Zatim je potrebno zadati granine uslove tj., poetnu raspodjelu temperature i uslove razmjene temperature na granici tijela. Poetni raspored temperatura moe se dati u itavoj zapremini tijelau zadanom momentu procesa 0, koji se uzima kao poetak raunanja vremena:

(2.17)Ako je temperatura u momentu 0 uzeta kao 0, proces provoenja uslovljen je dejstvom izvora. Granini uslovi uzimaju u obzir meusobno djelovanje povrine tijela sa okolinom. Tijela su ogranienih dimenzija, ali ako smo dovoljno daleko udaljeni od izvora toplote, nakon odreenog vremena moemo smatrati da je tijelo neograniena ploa ili tap.Postavljaju se tri granina uslova:

1. granini uslovi prvog reda:temperatura graninih taaka je jednaka kod bilo kakvog rasporeda temperatura unutar tijela, p=T(x,y,z,), (2.18)Kod grafikog predstavljanja kriva temperature na granici mora imati zadanu koordinatu koja se moe mjenjati s promjenom vremena. Izotrrmiki granini uslov imamao onda kada je temperatura itave povrine tijela ravna konstanti.

1. granini uslovi drugog reda:Povrinu specifinog toplotnog toka zadaju kroz povrinu u zavisnosti od povrinskih koordinata i vremena:qp= qp (x,y,z,), (2.19)

1. granini uslovi treeg reda:Granini uslovi treeg reda zadaju razmjenu toplote na granici tijela sa okolinom prema Njutnovoj formuli: qp=(tp-to) (2.20)gdje je: qp - specifini povrinski toplotni tok,to - temperatura okoline.

Toplotni tok koji protie ka granici po Furijeovom zakonu je:

(2.21)

(2.22)Imamo dva uslova:

1. Uslov, kada temperatura povrine postane jednaka temperaturi

okoline (kad uzmemo u obzir dio toplote koja pree u okolinu) je izotermiki uslov, / , je velik, a koeficijent malen tako da temeperatura povrine postane jednaka okolnoj temperaturi.2. Uslov, kada je tok toplote kroz povrinu ravan nuli (povrina metalnog predmeta u dodiru sa mirnim zrakom kod kratkotrajnog procesa) je adijabatski uslov, /0, malen, a je dovoljno velik da je tada tok toplote kroz povrinu ravan 0 [2].

2.5. Sheme prorauna toplotnih procesa kod zavarivanja elektrinim lukom Naini provoenja toplote u metalu su razliiti i zavise od:1. dimenzija i oblika komada koji se zavaruje,1. fizikih osobina metala,1. uslova razmjene toplote sa okolinom,1. od toplotne snage luka,1. karaktera njegovog toplotnog fluksa na povrini metala,1. karakteristika njegovog premjetanja.

Izbor sheme prorauna pojednostavljuje proraun, poto posmatramo samo osnovne osobine procesa zavarivanja. U zavisnosti od karaktera raspodjele toplote, da li se radi o linijskom rasporedu toplote za ipke, dvodimenzijalnom rasporedu toplote za ploe i limove i trodimenzijalnom rasprostiranju za masivne predmeta, zavisie i temperaturno polje. Izvori toplote mogu biti s aspekta veliine i brzine kretanja i koncentrisanosti izvora toplote na mjesto zavarivanja:

1. nepomian izvor toplote, kao primjer moe posluiti sueono zavarivanje ipki,1. pokretni izvor toplote, kao primjer moe posluiti kretanje elektrinog luka u toku zavarivanja,1. brzohodni izvor, kao primjer moe posluiti kretanje elektrinog luka u toku zavarivanja kod nekog automatizovanog procesa.

2.6. Metoda iznalaenja temperaturnog polja kod zavarivanja

Za rijeavanje problematike temperaturnih polja se koriste metode :

1. Analitike metode koje dovode do opteg rjeenja problema zakoji se mogu opisati linearnim diferencijalnim jednainama i imjau linearne granine uslove. 1. Numerike metode koje daju rjeenja pojedinanih problema.1. Eksperimentalne metode koje koriste mjerne instrumente za odreivanje traenih veliina (vrijednost temperature u traenoj taci).

2.6. 1. Analitika metoda za odreivanje temperaturnog polja u dvodimenzionalnom tijelu

Tanka ploa ili lim debljine se zavaruje brzinom sa konstantnim izvorom toplotne snage q. Lim dovoljno velikih dimenzija za posmatranje se postavi u koordinatni sistem xy, ije se ishodite nalazi u samom toplotnom izvoru, s kojim se kree konstantnom brzinom u pravcu ose x. Raunanje se vri za diferencijalni element dx, dy i debljinu . Fizike osobine materijala: gustoa , specifina toplota c i koeficijenta peovodljivosti se uzimaju konstantnima u toku procesa zavarivanja.Diferencijalna jednaina ima oblik:

(2.23)

gdje je: promjenjiva = t-tok , Zanemarimo lokalnu promjenu temperature izvora, pa moemo pisati:

Rjeenje diferencijalne jednaine ima oblik:

(2.24)gdje je: K0 modificirana Beselova f-ja nultog reda druge vrste.

Kada je u pitanju brzohodni linijski izvor toplote, kod kog e zagrijana oblast biti uska, a toplota se iri uglavnom normalno na pravac kretanja izvora, problem se svodi na linearni, tada je koliina toplote koju izvor preda na putu dx jednak:

(2.25)ije je rjeenje:

(2.26)

Izrazi (2.24) i (2.26) predstavljaju rjeenja diferencijalnih jednaina (2.23) i (2.25) za bilo koju taku i vrijednosti temperatura u bilo kom momentu na bilo kom rastojanju od izvora toplote. Kod zavarivanja je uglavnom interesantna uticajna zona oko izvora toplote i njene su dimenzije (2050) mm, a iz tog razloga moemo zavarivanu povrinu posmatratikao neogranienu ime se pojednostavljuje raun jer se u tom sluaju ne uzimaju granini uslovi.Kod numerikih metoda je u kratkom vremenu mogue dobiti podatke za veliki broj taaka, na osnovu kojih se grafiki moe prikazati temperaturno polje za dati proces i materijal, dok su analitike metode sporije i zahtijevnije za rad, pa koristei njih imamo podatke za manji broj taaka. Primjer temperaturnog polja nastalog pri zavarivanju elika za tri postupka zavarivanja: gasno zavarivanje, zavarivanje obloenom elektrodom i zavarivanje mlazom elektrona je dat na slici 2.3.

Gasno zavarivanje

Zavarivanje obloenom elektrodom Zavarivanje mlazom elektrona

Slika 2.3: Dvodimenzijalno provoenje toplote sa pokretnim izvorom toplote [2]

2.7. Termiki ciklus zavarivanja

Termiki ciklus je promjena temperature po vremenu u datoj taki koja je izazvana djelovanjem izvora toplote u procesu zavarivanja. Termiki ciklus je vezan za raspored temperature u pokretnom polju jer je izazvan djelovanjem pokretnog izvora struje. Maksimalnu temperaturu dobijemo izjednaavajui prvi izvod izraza za iznalaenje temperatre (2.24) i (2.26) sa nulom. Maksimalna temperatura u taki kod zavarivanja sa brzohodnim izvorom toplote je jednaka:

(2.27)

Svaki termiki ciklus karakterie:1. brzina zagrijavanja do maksimalne temperature,1. maksimalna temperatura,1. brzina hlaenja.Slika 2.4. prikazuje karakteristine take na zavarenom spoju i to take: S, A, B i C i termiki ciklus tih taaka. Najvea temperatura je u taki S koja se nalazi u samom centru izvora toplote, a zatim po redu kako su take predstavljene na x-y ravni na skici.

Slika 2.4: Termiki ciklus za take na poprenoj X-y ravni zavarivanog dijela[2]

Brzina zagrijavanja predstavlja poveanje temperature take u jedinici vremena, linearnog je karaktera i za veinu zavarivakih tehnologija se kree se u rasponu od 50 do 400 (C/s). Kod nekih postupaka kao to su npr. elektrootporno, lasersko i zavarivanje elektronskim mlazom, vrijednost brzine zagrijavanja se kree do 1000 (C/s).

Strukturne transformacije koje se deavaju u zavarivanom materijalu su u f-ji maksimalne temperature koja se razvija tokom procesa zavaraivanja. Uz maksimalnu temperaturu, brzina kretanja izvora toplote ja najvaniji faktor na konanu strukturu zavarenog spoja.

Termiki ciklus ima tri karakteristina intervala:

1. interval toplotnog zasienja,1. kvazistacionarno stanje sa ustaljenim temperaturnim pokretnim poljem,1. interval toplotnog zasienja kada dolazi do izjednaavanja temperature po cijeloj zapremini predmeta.

Iznalaenje i utvrivanje termikih ciklusa predstavlja osnovni preduslov za svako ozbiljnije analiziranje bilo kakvih pojava prilikom zavarivanja. Analitike metode, primjenom inenjerskih nomograma, dijagrama i tabela daju mogunost lakog utvrivanja pojedinih elemenata termikog ciklusa. Eksperimentalnim metodama se dolazi do najboljih podataka vezanih za temperaturno polje, odnosno termike cikluse zavarivanja konkretnog zavarivanog dijela.

Metalografska struktura materijala, koja odreuje mehanika svojstva, naponsko stanje i ostale osobine na kvalitet, je u funkcji hemijskog sastava polazne strukture i termikih procesa koji se odvijaju u materijalu prilikom zavarivanja. Ukoliko je poznat termiki ciklus i ponaanje materijala u tom ciklusu mogue je predvidjeti promjene u mikrostrukturi, naponskom stanju i mehanikim osobinama zavarenog spoja. Poznavanje temperaturnog polja na povrini omoguuje nam da pratimo difuzione procese koji se deavaju izmeu metala i okoline.

Termiki ciklusi zavarenog spoja se mijenjajuu zavisnosti od toga da li je zavarivanje izvedeno u jednom prolazu (jednostruki termiki ciklus), ili vie prolaza (viestruki termiki ciklusi). Jednostruki ciklus ima jedan maksimum temperature u toku zavarivanja za jednu taku, dok kod zavarivanja u tri prolaza imaju tri promjene sa maksimalnom temperaturom. Svaki prolaz u toku zavarivanja ostavlja svoju zonu uticaja toplote iza sebe(sl.2.5).

Slika 2.5: Zbirno djelovanje ZUT-a kod zavarivanja u vie prolaza

2.8. Brzina i vrijeme hlaenja pri zavarivanju

Brzina hlaenja je jedan od osnovnih faktora u formiranju konane strukture zavarenog spoja. Njeno poznavanje bitno je u praenju i regulisanju strukturnih transformacija u zavarenom spoju. Brzina hlaenja predstavlja promjenu temperature u vremenu.

(2.28)Diferenciranjem izraza (2.25) po vremenu i uvrtavanjem graninih uslova za tanke i debele limove dobit emo analitike izraze pomou kojih moemo izraunati brzinu hlaenja bilo koje take na zavarivanom dijelu. Brzina hlaenja za zavarivanje tankih limova u jednom prolazu je data izrazom (2.29),

(2.29)brzina hlaenja za zavarivanje debelih limova u jednom prolazu je data izrazom (2.30),

(2.30)

Gdje su: -parametari zavarivanja (q, ). -fizike konstante materijala (c, , , ).

Najznaajnije vrijednosti brzine hlaenja su u intervalu od (800500) C, pa se za predvianje strukturnih promjena najee primjenjuje veliina vremena hlaenja u tom intervalu koji se daje oznakom t8/5.

Izraz za vrijeme hlaenja kod zavarivanja ploa je:

(2.31)Izraz za vrijeme hlaenja kod limova je:

(2.32)Gdje su: - koeficijent provoenje toplote (J/s m C), - koeficijent iskoritenja izvora toplote, E - pogonska energija UI/ (J/m), U - napon zavarivanja (V) I - struja zavarivanja (A) - brzina zavarivanja (m/s),T0 - poetna temperatura (C), - gustina materijala (kg/m3), c - specifina toplota (J/kg C), d - debljina materijala (m), F2, F3 - faktori spoja (tab.2.1. )

Tabela 2.1. Faktori spoja

Ovisno o autorima, vrijeme hlaenje koje se posmatra za temperaturu od (800 150) C je najpogodniji kriterij koji definie krivu hlaenja. Vrijeme hlaenja se moe odrediti iz niza inenjerskih dijagrama u zavisnosti od postupka zavarivanja, debljine materijala i uslova zavarivanja itd.

2.9. Deformacioni ciklusi

Deformacioni ciklus zavarivanja je posljedica djelovanja termikog zavarivakog ciklusa pri emu u oblasti zavarenog spoja, radi ometane dilatacije, dolazi do pojave napona. U realnim zavarenim spojevima deformacioni ciklus u svakoj taki zavarenog spoja je drugaiji. irenje ZUT-a pod djelovanjem termikog ciklusa, zbog lokalizovanog unosa toplote se moe realizirati u ogranienoj mjeri jer ga sprjeava hladni osnovni materijal. Porastom temperature zavarivanja granica razvlaenja i napon se smanjuju, a deformacija raste. Deformacije se manifestuju kao hladne pukotine, pojavom zaostalih napona i dr. Deformacioni zavarivaki ciklusi su odreeni veim brojem promjenjivih veliina i uglavnom do danas nisu analitiki obraeni. Praenje se vri eksperimentalno i primjenom simuliranih zavarivakih ciklusa.

2.10. Ostale metode za iznalaenje temperaturnih polja pri zavarivanju

Za rjeenje temperaturnog polja, pored analitikih metoda koriste se raunske i eksperimentalne metode. Metoda konanih razlika je raunska metoda koja se najee koristi u odreivanju temperaturnih polja pri zavarivanju. Mjerna metoda ne smije naruiti proces zavarivanja. Svaka metoda mora da zadovolji:1. Mogunost istovremenog praenja temperatura na vie mjesta u osnovnom materijalu.1. Neovisnost mjerne metode od toplotnih procesa koji se odvijaju u radnom predmetu.U ostale metode se ubrajaju:1. mjerenje pomou termokrede i1. mjerenje pomou termoelementa.Mjerenje pomou termokrede se esto primjenjuje zbog jednostavnosti postupka, a rezultati su orjentacionog karaktera. Svaka iz kolekcije termokreda se topi u odreenom intervalu i pri tom daje odreenu boju. Ukoliko je povrina ista tanost moe biti dosta velika. Ovom se metodom registruje temperaturno polje samo na povrini.

Mjerenje termoelementom se najee koristi za raspone temperatura od (-2003000)C. Prednosti ove metode su mogunost mjerenja temperature u odreenoj taki, male dimenzije termoelementa, prikljuak vie termoelemenata na jedan instrument, laka automatizacija i kompjuterizacija mjerenja i relativno niska cijena.

Pitanja:1. Koji se procesi odvijaju na visokim temperaturama zavarivanja metala?1. ta se prouava u toplotnim osnovama zavarivanja? 1. Od ega zavisi proces zagrijavanja metala?1. Kojim se naunim disciplinama opisuju sve pojave vezane za unos i rasprostiranje toplote u metalu?1. Kojim mehanizmima se odvija prenos toplote u zavarenom spoju?1. ta je konvekcija i koje su vrstekonvekcije, objasniti?1. ta je difuzija, a ta koherentno kretanje zraka?1. ta je zaenje i kako se ono uspostavlja kod zavarivanja?1. ta je temperaturno polje?1. ta je specifini toplotni fluks q?1. Koji su granini uslovi za jednainu provoenja toplote?1. Od ega zavisi nain provoenja toplote u metalu?1. Kakvi mogu biti izvori toplote s aspekta veliine i brzine kretanja i koncentrisanosti izvora toplote na mjesto zavarivanja?1. Koje se metode koriste za rjeavanje problematike temperaturnih polja, prednosti i nedostaci?1. ta je termiki ciklus zavarivanja i ta ga karakterie?1. Zato je vana brzina hlaenja nakon zavarivanja?1. ta nastajekao posljedica djelovanja termikog zavarivakog ciklusa?1. Koje su eksperimentalne metode za odreivanje temperaturnih polja kod zavarivanja?

3.0. IZVORI TOPLOTE ZA ZAVARIVANJE

Zavarivanje se najee izvodi pri povienoj temperaturi na dva naina:

1. topljenjem metala i ponovnom kristalizacijom, (zavarivanje topljenjem) i 1. plastinom deformacijom na povienoj temperaturi, (zavarivanje pritiskom).

Osnovne veliine kod procesa zavarivanja su: temperatura topljenja metala koja je potrebna na mjestu zavara (Tm), temperatura topljenja materijala koji se zavaruje (Tt) i minimalna temperatura pri kojoj je mogue izvriti kvalitetno zavarivanje pritiskom (Tmin).Tm > Tt, Tm >Tmin. Temperatura topljenja zavisi od vrste materijala koji se zavaruje. Toplotna energija se dovodi na razne naine. Idealni izvor toplote bi bio onaj koji u oblast zavara unosi minimalnu koliinu toplote koja omoguava kvalitetan zavar. Dovod toplote je lokalizovan na mjesto zavara u najkraem vremenu.

Zahtjevi koje mora zadovoljiti izvor energije za zavarivanje topljenjem su: 1. izvor mora djelovati lokalno na odreenu povrinu ili volumen, 1. snaga izvora P (W) mora biti dovoljna da lokalno zagrije odreenu zonu do zahtjevane temperature, te da kompenzira toplotne gubitke odvoenja toplote u okolni hladni materijal i gubitke konvekcijom i radijacijom u okolinu, 1. gustoa toka energije na povrinu zavarivanog predmeta q2 (W/mm2), mora prekoraiti odreenu vrijednost ovisno o obliku, dimenzijama i fizikalnim svojstvima predmeta, koji se zavaruje, da bi dolo do topljenja odnosno zavarivanja.

Prema obliku energije koja se koristi za zavarivanje izvori energije (sl.3.1) se mogu podijeliti na:

-elektrine (elektrini luk, plazma, elektrini otpor),-hemijske, (mjeavina oksi-acetilenskog gasa, alumino- termitska smjesa),- mehanike (trenje, ultrazvuk, eksplozija,),-difuzijske (tvrdi i meki lem,),-fokusirane (optiki-laser, elektronski mlaz,).

Sam oblik koritene energije nije bitan za dovoenje materijala u stanje za zavarivanje, ve je bitna gustoa toka energije. Kod zavarivanja dolazi do pretvaranja energije iz jednog oblika u drugi. Prema gustoi toka energije na mjestu zavarivanja, izvori se mogu podijeliti na izvore sa:1. Visokom gustoom izvora koji tope i isparavaju materijal i kreu se od 102 do 104 (W/mm2).1. Normalnom gustoom izvora koji tope materijal i kreu se od 10-1 do 102 (W/mm2) i ostvaruju zavareni spoj topljenjem.1. Niskom gustoom izvora koji dovode materijal u zagrijano stanje kada je difuzija olakana, ali ne tope materijal i iznose do 10-1 (W/mm2).

Elektrini luk REL Plazma Elektrini luk TIG+Plazma

Elektrini otpor-takasto zavarivanje, Oksi-acetilenski plamen Meko lemljenje

Trenje-frikciono zavarivanje Laser Elektronski mlaz

Slika 3.1: Izvori toplote kod zavarivanja

Vrste koncentriranih izvora energije s obzirom na fizikalni karakter izvora su:

1. Mlaz vruih plinova: plinski plamen i mlaz plazme. Izmjena energije s povrinom zagrijavanog tijela vri se uglavnom konvekcijom.2. Elektrini luk izmeu vanjske elektrode (topive ili netopive) i zagrijavanog podruja (kruga grijanja) na povrini zagrijavanog tijela. Energija se prenosi na predmet direktno udarom elektrona (pretvaranjem kinetike energije u toplinsku), konvekcijom i radijacijom topline iz elektrinog luka, te prenosom topline kapljicama materijala.

3. Tok nabijenih estica ubrzanih u elektrinom polju: mlaz elektrona ili jona u vakuumu. Energija se generira udarom estica u tijelo.

4. Tokovi zraenja-optiki izvori: sunano zraenje, laser (snop zraenja optikog kvantnog generatora), zraenje tijela visoke temperature i drugi.

5. Elektrina struja na kontaktnim povrinama uzrokuje zagrijavanje tih povrina kod elektrootpornog zagrijavanja, a ista pojava se javlja i pri prolazu inducirane struje visoke frekvencije kod VF zavarivanja, te prolaskom struje kroz rastopljenu trosku kod EPT zavarivanja. U svim ovim sluajevima stvara se Jouleova toplina ili na kontaktnim povrinama zbog poveanog elektrinog otpora ili prolazom struje kroz odreen volumen, koji ima elektrini otpor.

Bilans snage/energije kod elektrolunog zavarivanja izraen preko stepena iskoritenja:

Q- koliina toplote osloboena u izvoru Qp- koliina primljene toplote u zavar

Imamo koeficijent korisnog dejstva prenosa toplote [2]:

(3.1)Jedan dio toplote se gubi provoenjem, konvekcijom i zraenjem iz oblasti zavara, dok se jedan dio troi na zagrijavanje i topljenje materijala u uoj oblasti zavara (Qk).

Qk-utroeni dio toplote na zagrijavanje i topljenje pa imamo termiki koeficijent korisnog dejstva[2]:

(3.2.)pa imamo ukupni koeficijent korisnog dejstva[2].

(3.3)Ovaj koeficijent definie efikasnost pojedine vrste izvora energije, moe se izraunati analitiki ili izmjeriti kalorimetrijski. Vano je da dovedena temperatura bude dovoljna da istopi zavarivani materijal. to je temperatura izvora vea, to mu je i efikasnost vea, a proces krae traje pa e i gubici biti manji. Stepeni iskoritenja su shematski prikazani (sl.3.2) preko smanjenja ulazne energije iz mree, smanjenja energije u elektrinom luku, smanjenja energije zbog gubitaka emitovanjem energije u okolinu i gubitaka energije na topljenje materijala.

Slika 3.2: Gubici snage/ energije za topljenje (zavarivanje)

3.1. Gasni plamen i gorivi gasovi

Gasni plamen nastaje sagorijevanjem smjese gorivog gasa i kiseonika. Veina gorivih gasova u zavarivanju su na bazi ugljikovodika sa izuzetkom istog vodika. Najee se koriste: Acetilen C2H2, Propan C3H8, Butan C4H10, Vodik H2, Zemni gas, Metan CH4, Propilen C3H6. U gasnom plamenu se odvijaju tri osnovne hemijske reakcije:H2+1/2 O2=H2O+toplota(3.4)C+1/2 O2 =C02+ toplota(3.5)CO2+1/2 O2 =C02+ toplota(3.6)Reakcije su egzotermne (odvijaju se uz oslobaanje toplote), dok su endotermne reakcije reakcije koje se odvijaju uz utroak okolne toplote. Osnovni zahtjevi koje treba da ispuni gorivi gas da bi se koristio za zavarivanje su da temperatura plamena bude znatno via od temperature topljenja osnovnog i dodatnog metala, da brzina sagorijvanja bude to vea, da se razvija dovoljna koliina toplote za topljenje osnovnog i dodatnog metala, za nadoknadu gubitaka toplote i da hemijska reakcija plamena sa osnovnim i dodatnim materijalom bude to manja. Za detaljniju analizu karakteristika gasova treba imati u vidu da ugljikovodonici sagorjevaju u dvije faze, primarnoj i sekundarnoj, osim H2 koji sagorjeva u jednoj fazi. Pod primarnim sagorjevanjem se podrazumijeva reakcija sa kiseonikom iz boce, a pod sekundarnim reakcija sa kiseonikom iz vazduha. Primarni plamen je neutralan kada je reakcija primarnog sagorjevanja ravnotena, a proizvodi sagorijevanja ugljen-monoksid i vodonik. U tom sluaju atmosfera primarnog plamena je redukujua. Kako sekundarno sagorijevanje zavisi od produkata primarnog sagorijevanja, to pojam neutralan treba shvatiti kao pogodan nain za definisanje koliine kiseonika potrebnog za potpuno sagorijevanje i za poreenje razliitih karakteristika gorivih gasova. Brzina sagorijevanja (brzina irenja plamena) je brzina kojom se front plamena kree upravno na njegovu povrinu kroz okolni ne sagorjeli gas. Brzina sagorijevanja bitno utie na veliinu i temperaturu primarnog plamena. U tab. 3.1 su dati osnovni podaci o gorivim gasovima, a objanjenje datih veliina kako slijedi: 1. maksimalna temperatura neutralnog plamena, tmax, koliina osloboene toplote kod primarnog i sekundarnog sagorijevanja (osim za H2 koji sagorijeva u jednoj fazi), 1. Qprim i Qsek, ukupna koliina toplote po jedinici zapremine i po jedinici mase, 1. Qvol i Qmas, koliina kiseonika potrebna za potpuno sagorijevanje jedinine koliine gasa (stehiometrijska smjesa)-oznaka O2 (ukupno) i koliina kiseonika koja se u tu svrhu dobija iz boce (ostatak se dobija iz vazduha)-oznaka O2 (boca), odnos gustine gasa prema gustini vazduha (na temperaturi od 15C, atmosferskom pritisku i gustini vazduha vaz = 1,21 kg/m3), 1. molarna masa M, 1. specifina zapremina i 1. brzina sagorijevanja neutralnog plamena vsag.

Tabela 3.1. Osnovne osobine najee koritenih gasova

Iako je sekundarna koliina toplote vea, za zavarivanje je bitnija primarna koliina toplote jer je koncentrisana na mjestu zavarivanja. Osim nje, kao to je ve pomenuto, od najveeg znaaja za primjenu u zavarivanju je brzina sagorijevanja, koja je za neke gorive gasove (acetilen, propan, metan, vodonik) data na sl. 3.3, u zavisnosti od udjela gorivog gasa u smjesi. Kombinacijom ove dve veliine, tj. proizvodom primarne koliine toplote i brzine sagorjevanja, definie se intenzitet primarnog sagorijevanja, koji se, osim tmax, koristi kao osnovni kriterijum primenljivosti gorivog gasa. Intenzitet primarnog sagorijevanja je najvei za acetilen, sl. 3.4. Analogno se definie intenzitet sekundarnog sagorevanja, kao proizvod sekundarne koliine toplote i brzine sagorijevanja. Intenzitet sekundarnog sagorijevanja utie na temperaturnki gradijent u okolini spoja, tako to smanjuje brzinu hlaenja. Slika 3.4: Intenzitet primarnog sagorijevanja

Slika 3.3: Brzina sagorijevanja nekih gorivih gasova

Slika 3.5: Intenzitet ukupnog sagorijevanja nekih gorivih gasova

Kao i u sluaju primarnog sagorijevanja, najvei intenzitet sekundarnog sagorijevanja ima acetilen. Intenzitet ukupnog sagorijevanja je dat na sl. 3.5.Gustina gasa ukazuje na njegovo ponaanje u sluaju procurivanja. Gasovi sa gustinom manjom od vazduha odlaze uvis i nestaju, dok gasovi vee gustine od vazduha padaju na dno i sakupljaju se na mirnim mjestima. U prvu grupu spadaju acetilen, metan i vodonik, a u drugu butan, propan i MAPP ( tab. 3.1).Osim najvie temperature tmax najveeg intenziteta sagorijevanja, acetilenski plamen je povoljan i zbog male potronje kiseonika (najmanja poslije vodonika, tab. 3.1), jednostavne regulacije i stabilnog sagorijevanja, pa je praktino nezamjenljiv kada je zavarivanje u pitanju. Ostali gorivi gasovi se koriste za rezanje, tvrdo i meko lemljenje, povrinsko kaljenje i metalizaciju, gde dolaze do izraaja neke specifine prednosti. Tako npr. MAPP i propilen, osim relativno visoke tmax, imaju veliku Qsek, pa su pogodni i za zagrijavanje velikih komada. Metan, butan i propan mogu u nekim sluajevima da budu ekonomina zamjena jer su znatno jeftiniji, a primjena vodonika je sve vea u novije vrijeme zbog mogunosti dobijanja oba gasa potrebna za sagorevanja (vodonik i kiseonik) elektrolizom iz vode. Ova varijanta nije tehniki nova, ali je cijena ureaja i elektrolize tek posljednjih godina postala konkurentna, posebno kada se imaju u vidu neke njene prednosti, kao to je proizvodnja onoliko gasa koliko je potrebno (nema skladitenja) i sagorijevanja vodonika bez CO i drugih tetnih produkata. Najvea primjena ove varijante zasad je rezanje elika, ukljuujui velike debljine, jer se dobijaju vrlo kvalitetne rezne povrine.

3.1.1. Plamen acetilen-kiseonik

Efektivna toplotna mo (snaga) plamena je manja od ukupne zbog znaajnih gubitaka toplote, prvenstveno na zagrijavanje okoline i osnovnog metala, kao to se vidi iz tab. 3.2, gdje su dati podaci za koeficijent iskoritenja toplote u zavisnosti od veliine plamenika.

Tabela 3.2. Koeficijent iskoritenja toplote

Slika 3.6: Raspodjela toplote pri zavarivanju plamenikom br. 8Raspodjela toplote pri zavarivanju plamenikom br. 8 je data na sl. 3.6. Kako se za primarno sagorijevanje acetilena koristi kiseonik iz boce, a za sekundarno sagorevanje kiseonik iz okolnog vazduha, jasno je iz jednaina sagorijevanja da se za potpuno sagorijevanje acetilena troi 40% kiseonika iz boce i 60% kiseonika iz vazduha. Zavisno od odnosa zapremine acetilena i kiseonika, razlikuju se sljedee vrste plamena: 1. redukujui plamen (manjak kiseonika),

(3.7)1. neutralni plamen (potpuno sagorijevanje) i

(3.8)1. oksidirajui plamen (viak kiseonika).

(3.9)Iako je teorijski smjesa kiseonika i acetilena kod neutralnog plamena 1:1, u praksi se pod neutralnim plamenom podrazumjeva smjesa O2:C2H2=(1,11,2):1. Viak kiseonika se troi na sagorijevanje okolnih gasova. Kod neutralnog plamena uoljive su tri razliite zone (sl. 3.7):

Slika 3.7: Karakteristine zone i vrstegasnog plamena(aoksidacijski, bneutralni ilinormalni, c redukujui)[3]

redukujui

neutralni

oksidacijski

Jezgro je oblika konusa ili cilindra (zavisno od naina isticanja gasova), u kojem se odvija dio primarnog sagorijevanja. Pri tome sagorijeva manji dio smjese gasova, dok se vei dio razlae na ugljenik i vodonik. Osloboena koliina toplote zagrijava slobodni ugljik stvarajui svijetli omota jezgra, ta daje utisak jarko bjele boje. Srednja zona, oblika klina, gdje se odvija ostatak primarnog sagorijevanja, a poinje i sekundarno sagorijevanje, odnosno oksidacija 2CO i H2 s kiseonikom iz vazduha. U ovoj zoni se postie najvia temperatura plamena (do 3100C, sl. 3.7. kriva a), na (46) mm od vrha jezgra, pa se ona koristi za zavarivanje. Stoga se srednja zona zove i zona zavarivanja.

Omota plamena, u kojem se odvija sekundarno sagorijevanje na raun kiseonika iz vazduha. Temperatura u zoni sekundarnog sagorijevanja je znatno nia od maksimalne (sl.3.7). Boja u ovoj zoni prelazi od plavo-ljubiaste boje u sredini do uto-narandaste na krajevima. U odnosu na neutralni plamen, specifinosti oksidacijskog plamena su manje jezgro koninog oblika i manji omota (sl.3.7) kriva a. Kod redukujueg plamena jezgro i omota su vei, a oko jezgra postoji zona oblika pera (sl.3.7) kriva c, koja je bijele boje slino jezgru, pa ih je ponekad teko razlikovati.

Kolinik duine ove zone i duine jezgra odgovara koliniku sadraja acetilena i kiseonika. Smanjenjem sadraja acetilena ili poveanjem sadraja kiseonika u plamenu, ova zona se gubi, to se koristi pri vizuelnom podeavanju plamena. Gasovi koji se javljaju u omotau plamena i zoni redukcije sprijeavaju kiseonik i azot iz vazduha da dopru do rastopljenog metala, to obezbjeuje njegovu dobru zatitu. Osim toga u okviru primarnog sagorijevanja ugljik nepotpuno sagorijeva u ugljen-monoksid, a vodik ostaje slobodan. Nepotpuno sagorjeli ugljen-monoksid ima veliki afinitet prema kisiku, pa mu ne dozvoljava pristup u rastop, a ako se stvore oksidi, ugljen-monoksid ih redukuje. Stoga je veoma vano odravanje propisanog rastojanja izmeu jezgra i povrine radnog komada, (35) mm, jer inae nastaju sljedee greke:

1. ako je jezgro suvie blizu rastopljenog metala dobija se oksidirani tvrdi sloj i 1. ako je jezgro suvie udaljeno, provarivanje je oteano, a pojava gasnih mjehurova esta. Neutralan plamen se koristi za zavarivanje elika, bakra, nikla i njegovih legura, bronze i olova. Redukujui plamen se primenjuje kada se trai porast ugljenika u zavaru kao npr. kod zavarivanja sivog liva, kao i za zavarivanje aluminijuma i njegovih legura, legura magnezijuma i navarivanja tvrdim legurama. Oksidacijski plamen se izbjegava, jer reakcija kiseonika ima veoma tetno djelovanje na osobine legura, sem kod zavarivanja mesinga gdje se viak kiseonika koristi da bi se sprijeilo isparavanje cinka. Temperatura plamena sa vikom kiseonika je via od ostalih vrsta plamena zbog reakcije sagorijevanja metala ili prisutnih elemenata, pa se oksidacijski plamen ponekad koristi da bi se poveala produktivnost zavarivanja elika, zbog ega u metalu ava po pravilu nastaju greke tipa oksida. Prema brzini isticanja plina razlikuju se meki plamen (5080) m/s i tvrdi plamen (120180) m/s, to zavisi od pritiska i protoka gasova. Meki plamen je nestabilan i osjetljiv na pojavu povratnog plamena, a koristi se za zavarivanje visokolegiranih elika, lako topivih metala (Pb, Zn) i za lemljenje. Tvrdi plamen je teko kontrolisati, a esta je pojava izduvavanja rastopljenog metala iz metalne kupke. Stoga se u praksi najee koristi srednji plamen sa brzinama isticanja (80120) m/s[3].

3.1.1.1. Kiseonik

Kiseonik omoguava sagorijevanje gorivih gasova, a nalazi se u vazduhu u koliini 21% zapreminskog udjela. Na 15C i atmosferskom pritisku gustina kiseonika iznosi 1,43 (kg/m3), molarna masa 32 (g/mol), a u teno stanje prelazi na 183C. U gasovitom stanju kiseonik nema boju i miris, nije zapaljiv i eksplozivan. Meutim, poto u njegovom prisustvu neke materije postaju zapaljive, rukovanje kiseonikom mora da bude oprezno. Kiseonik se najee proizvodi frakcionom destilacijom tenog vazduha. Tehniki kiseonik je istoe (99,299,8) %, a neistoe su azot, argon i voda. istoa kiseonika je vrlo bitna za njegovo koritenje. Kiseonik se transportuje i uva u elinim bocama pod pritiskom (150200) bara [3].

3.1.1.2. Acetilen

Acetilen je gorivi gas bez boje, karakteristinog mirisa, neotrovan i rastvorljiv u vodi u odnosu 1:1 i u acetonu u odnosu 1:25, na sobnoj temperaturi i atmosferskom pritisku. Rastvorljivost acetilena u acetonu raste sa porastom pritiska, a opada sa porastom temperature. Acetilen je vrlo eksplozivan u prisustvu kiseonika ili vazduha. Acetilen se transportuje i uva u elinim bocama pod pritiskom 15 bara, a u sluaju velike potronje racionalnije je koristiti razvijae acetilena. Za dobijanje acetilena se koriste jo i postupci pirolize ugljovodonika i deliminog sagorijevanja metana u kiseoniku. Pojavom elektrinog luka gasni plamen je izgubio svoj znaaj u zavarivanju tako da je u razvijenim zemljama upotreba gasnog plamena zabranjena.

3.2. Elektrini luk

Elektrini luk je stabilno elektrino pranjenje (usmjereno kretanje elektrona) kroz jonizovani vazduh ili gas. Da bi vazduh bio jonizovan u njemu moraju da postoje elektroni i joni, koji svojim usmjerenim kretanjem obezbjeuju protok elektrine struje. Elektroni i joni u vazduhu nastaju kao posljedica procesa koji se odvija pri uspostavljanju elektrinog luka. Ovaj proces moe da se objasni u osnovnim crtama na primjeru uspostavljanja luka kratkim spojem, to se koristi kod elektrolunih postupka zavarivanja, dodir elektrode i osnovnog metala (sl.3.8). Zbog mikroskopskih neravnina na dodirnim povrinama, kontakt i protok struje se uspostavlja na veoma maloj povrini, gustina struje je veoma velika, pa se dodatni i osnovni materijal tope gotovo trenutno, a delimino i isparavaju. Dejstvom jakog elektrinog polja, stvorenog naponom praznog hoda (ukljuen izvor struje, ali strujno kolo jo nije uspostavljeno), atomi metalnih para gube elektrone koje privlai pozitivna elektroda (anoda), dok preostali dio atoma (pozitivni jon) privlai katoda (sl. 3.9). Istovremeno mehanizmom termike jonizacije katoda poinje da emituje elektrone, koji se kreu velikom brzinom (104 cm/s) prema anodi. Pri kretanju elektroni se sudaraju sa okolnim atomima i molekulima, stvarajui tako slobodne elektrone i nove jone, ije usmjereno kretanje odrava elektrini luk. U meuvremenu elektroda se odmie na pogodno rastojanje, proces uspostavljanja luka je zavren i postignuto je stabilno stanje u strujnom kolu koje ine izvor struje, elektroda, luk i osnovni metal Pri tom temperatura u elektrinom luku dostie (kod elektrolunih postupaka) 6000C, odnosno oko 4200C na anodi i 3600C na katodi, to obezbeuje efikasno topljenje osnovnog i dodatnog materijala.

provodniciizvorstrujeosnovni materijal dra elektrodeelektroda

Slika 3.8: Shema uspostavljanja elektrinog luka

Slika 3.9: Jonizacija zranog stuba izmeu katode i anode[3]Da bi se ostvarila jonizacija vazduha potrebno je utroiti odreenu energiju, koja je za razliite materijale odreena tzv. potencijalom jonizacije (tab. 3.3). Potencijal jonizacije je najnii za zemnoalkalne metale, a najvii kod gasova kao to je azot. Zbog niskog potencijala jonizacije zemnoalkalni metali se dodaju oblozi elektrode da bi stabilizovali elektrini luk kod elektrolunog postupka.

Tabela 3.3. Potencijal jonizacije za neke materijale[3]

S obzirom na karakteristian pad napona u elektrinom luku mogu da se uoe tri razliite oblasti: katodna (2), anodna (4) i stub luka (3), (sl. 3.10). Stub luka nije u direktnom kontaktu ni sa anodom ni sa katodom, ve je od njih odvojen uarenim oblastima koje se zovu anodna i katodna mrlja, pozicije (1) i (5). U atmosferi stuba luka se nalaze elektroni, kao i pozitivni i negativni joni, koji su ukupno elektrino neutralni. U oblasti katodne mrlje oslobaaju se elektroni, potrebni za odravanje toka struje u stubu luka.

Slika 3.10: Osnovne oblasti i raspodjela napona u elektrinom luku[3]

Duina katodne mrlje je priblino 10-5cm, anodne mrlje 10-3cm, a vrijednosti katodnog (Uk) i anodnog (Ua) pada napona su date u tabeli 3.4. Na osnovu vrijednosti katodnog i anodnog pada napona za razliite metale, date za razliite jaine struje i gasne sredine, moe se zakljuiti da gasna sredina ima znatno vei uticaj od jaine struje, tj. da zatitni gasovi kao to su Ar i CO2 znaajno smanjuju katodni i anodni pad napona.

Tabela 3.4. Vrijednosti katodnog i anodnog napona

Ukupni pad napona u luku Ul definisan je izrazom:Ul = Uk+Usl+Ua (3.10) gde je Usl pad napona u stubu luka. Ukupni pad napona i duina luka su povezani izrazom:Ul=a+bl (3.11) gde je (a) koeficijent anodnog i katodnog pada napona, koji ne zavisi od duine luka (l), a (b) je srednji pad napona po jedinici duine luka.

Elektrini luk se, u smislu zavisnosti napona luka od jaine struje, ne ponaa kao klasini provodnici, to znai da za njega Omov zakon ne vai. Zbog toga je potrebno poznavati statiku karakteristiku elektrinog luka, odnosno zavisnost napona od jaine struje, koja je na sl. 3.11 data za dvije duine luka, l1 i l2. Znajui da je toplotna mo luka proporcionalna naponu i jaini struje, moe da se zakljui da luk vee duine (l1) ima veu toplotnu mo. Zavisnost napona od jaine struje pokazuje tri razliite oblasti u ponaanju luka. Prva oblast (I) u kojoj napon opada sa porastom jaine struje, Druga oblast (II) u kojoj je napon priblino konstantan, i trea oblast (III) gdje napon raste sa porastom jaine struje. Nelinearna zavisnost napona luka od jaine struje je posljedica razliitog ponaanja pojedinih oblasti luka pri porastu jaine struje.

t1t Period bez lukatUUz2ciklus

Slika 3.11: Statika karakteristika elektrinog lukaSlika 3.12: Elektrini luk naizmjenine struje(1-taka paljenja, 2-taka gaenja)

Stabilnost elektrinog luka zavisi od vrste struje. Kod jednosmjerne struje luk je stabilniji nego kod naizmenine struje, jer nema cikline promjene napona i jaine struje. Teorijski posmatrano, promjena napona i jaine naizmjenine struje uslovljava gaenje luka pri svakom prolasku kroz nulu. Praktino se to ne deava zbog inercije strujnog kola, ali je zato luk nestabilan sl.3.12).

Da bi se postigla dovoljna stabilnost luka naizmjenine struje koristi se vei napon praznog hoda, to je mogue samo do nivoa koji je bezbedan za zavarivaa (6070) V. Stoga se u oblogu elektroda ili praak kod EPP postupka dodaju hemijska jedinjenja na bazi K, Na, Ca i oksida Fe, koja smanjuju potencijal jonizacije i time povoljno utiu na stabilnost luka. S druge strane, hemijska jedinjenja kao to je kalcijum-fluorid, koja se dodaju oblozi (tipino za bazinu oblogu) radi uklanjanja vodonika iz metala ava, poveavaju potencijal jonizacije, pa se zavarivanje elektrodama sa baznom oblogom po pravilu izvodi jednosmjernom strujom. Na stabilnost elektrinog luka bitno utie i njegova temperatura. Hlaenje strujom zatitnog gasa (npr. CO2) moe da ugrozi stabilnost luka, posebno zbog dodatnog oduzimanja toplote od luka usljed disocijacije troatomnog gasa kao to je CO2. Stoga se MAG postupak izvodi iskljuivo jednosmjernom strujom, a sve ee se koriste ice punjene lako jonizujuim materijama. Ovaj problem je manje izraen kod jednoatomnih gasova (Ar, He) jer kod njih nema dodatnog oduzimanja toplote disocijacijom. Osim statike karakteristike i stabilnosti, bitna osobina luka je krutost, pod im se podrazumjeva njegova sposobnost da premosti prostor izmeu anode i katode bez bonog skretanja. Bono skretanje je posljedica pomjeranja anodne ili katodne mrlje, strujanja okolnog vazduha i dejstva elektromagnetnih sila. Od tri navedene pojave, najuticajnije je dejstvo elektromagnetnih sila, koje ponekad zahtijeva primjenu posebnih mjera za sprijeavanje skretanja luka.

3.2.1. Prenos dodatnog materijala kroz elektrini luk

Mehanizam prenosa dodatnog metala kroz elektrini luk je vrlo komplikovan i jo uvek nerazjanjen u potpunosti, ali se zna da ukljuuje sljedee bitne pojave: gravitaciju, povrinski napon, magnetno polje oko luka, pritisak od strujanja gasova, pritisak plazme i eksploziju gasova. Gravitacija uvijek djeluje nadole, to znai da, osim u horizontalnom poloaju, ometa proces prenosa dodatnog metala.

Povrinski napon u poetnoj fazi tei da stvori kapljicu sfernog oblika i sprijeava njeno odvajanje od elektrode, a kada se kapljica odvoji i doe u metalnu kupku sprijeava njeno razlijevanje, to pomae zavarivanje u prinudnim poloajima. Sila povrinskog napona zavisi od viskoziteta rastopljenog metala. Magnetno polje oko elektrinog luka (provodnika), proizvodi elektrodinamiku silu. U sluaju provodnika konstantnog presjeka ova sila djeluje samo u radijalnom pravcu, a u sluaju provodnika promjenjivog presjeka, kakav je rastopljeni vrh elektrode, osim radijalne postoji i aksijalna komponenta. Smjer dejstva radijalne komponente elektrodinamike sile je prema osi provodnika, to izaziva suenje presjeka kapljice (tzv. "pin efekt", sl. 3.13), dok aksijalna komponenta djeluje u smjeru prenosa dodatnog metala, a intenzitet sile je proporcionalan kvadratu jaine struje. Stoga se poveanjem jaine struje pojaava pin efekt i olakava prenos dodatnog metala, ali se takoer poveava i rasprskavanje dodatnog metala.

Sika 3.13: Pin efekt

Slika 3.14: Djelovanje pritiska plazme

Od pritiska plazme nastaje sila koja utie na oblik metalne kupke i metala ava kod zavarivanja jednosmjernom strujom. Naime, kada je elektroda na negativnom polu ova sila deluje u pravcu prenosa dodatnog metala, stvarajui udubljenje u metalnoj kupki, i obrnuto, kada je elektroda na pozitivnom polu, sila od pritiska plazme djeluje suprotno kretanju dodatnog metala, stvarajui ispupenje u metalnoj kupki (sl. 3.14). Pritisak od strujanja gasova (koji postoje ne samo kod MAG/MIG i TIG postupka, ve i kod elektrolunih postupaka zavarivanja (usljed isparavanja obloge) takoe djeluje u smjeru prenosa dodatnog metala, a utie i na obrazovanje ivica ava. Sila pritiska je proporcionalna koliini gasova, odnosno debljini elektrode. Eksplozije gasova zarobljenih u kapljici dodatnog metala po pravilu pomau prenos dodatnog metala jer izlaze iz kapljice na njenoj zagrijanijoj strani (prema elektrodi), to stvara silu reakcije u pravcu kretanja kapljice. S druge strane, eksplozije gasova mogu da izazovu i rasprskavanje dodatnog metala van metalne kupke. Osim navedenih sila, na rastopljenu kapljicu djeluju jo neke manje bitne sile, kao to su aerodinamika sila usljed kretanja kapljice i sila pri neutralizaciji jona na katodi.

Prenos dodatnog metala se ostvaruje na razne naine, od kojih su najei prenos krupnim kapima u kratkom spoju (sl. 3.15. a), prenos krupnim kapima bez kratkog spoja (sl. 3.15. b), prenos sitnim kapima u mlazu (sl. 3.15. c), i impulsni prenos (sl. 3.15. d). Poveanjem veliine kapi raste uticaj sila koje pribliavaju kap rastopu, uz primjetno suavanje presjeka usljed djelovanja povrinskog napona i elektrodinamike sile. Usljed djelovanja povrinskog napona kap se pri dodiru sa rastopom odvaja od vrha elektrode, a neposredno prije odvajanja se izduuje i kratko spaja elektrodu sa rastopom, prekidajui luk. Pri tome napon luka brzo pada do nule, a jaina struje raste, sl. 3.15 a. Poslije prelaska kapi u rastop, luk se ponovo uspostavlja, napon luka brzo raste, a jaina struje opada.

1. prelaz kapi u kratkom spoju b) prelaz kapi krupnim kapima

1. prelaz kapi u mlazu d) prelaz kapi impulsnim tokom

Slika 3.15: Osnovni naini prenosa dodatnog metala

Prenos krupnim kapima bez kratkog spoja je slian prethodnom, s tim da se kap odvaja od dodatnog metala prije dodira sa rastopljenim metalom (sl. 3.16. a). Promjena napona i jaine struje je slina, ali manje izraena nego u sluaju prenosa u kratkom spoju (sl. 3.15. b). Oba naina prenosa krupnim kapima su karakteristina za tankoobloene elektrode kod elektrolunog postupka zavarivanja i za MAG/MIG postupak u zatiti aktivnog gasa. U sluaju prenosa krupnim kapima bez kratkog spoja kod MAG/MIG postupka u zatiti aktivnog gasa javlja se znaajna reaktivna sila koja deluje odbojno na kap, to se smatra modifikovanim nainom prenosa ukoliko ne doe do znaajnog rasprskavanja kapi. Prenos sitnim kapima je karakteristian po sitnim i mnogobrojnim kapima, koje se pod dejstvom pritiska gasova kreu u mlazu prema rastopu (sl.3.15.c). Promjena napona je mala, a jaina struje je praktino konstantna. Kako je sila gravitacije u ovom sluaju mala, prenos u mlazu je pogodan za prinudne poloaje zavarivanja, a s obzirom na velike jaine struje koje koristi, ovaj nain prenosa je pogodan za deblje limove. Kod elektrolunih postupka zavarivanja prenos u mlazu je karakteristian za debeloobloene elektrode (sl. 3.16.b), a kod MAG/MIG postupka za zatitu inertnim gasom. Impulsni prenos je kombinacija prenosa krupnim kapima i prenosa u mlazu, a postie se namjernim i velikim poveanjem struje u kratkom vremenskom periodu (sl.3.15.d). Ovaj nain prenosa daje najbolji kvalitet zavarenog spoja i sve vie se koristi kod MAG/ MIG postupka, jer je posljednjih godina razvijen niz novih, poboljanih varijanti, kao to je npr. prenos kod koga dominira povrinski napon (STT - surface tension transfer). Osim etiri osnovna naina prenosa dodatnog metala i ve pomenutih modifikacija, prema klasifikaciji MIZ postoji jo nekoliko varijanti naina prenosa, kao to su rotirajui prenos, koji nastaje kod MAG/MIG postupka u zatiti inertnog gasa pri velikim jainama struje i velikim slobodnim duinama elektrodne ice i prenos kroz rastopljeni praak kod EPP postupka. Pri rotirajuem prenosu dodatni metal ima veliku sklonost ka rasprskavanju, pa je njegov praktini znaaj mali, posebno u novije vreme kada impulsni nain prenosa pomou invertorskih ureaja postaje dominantna varijanta primjene MAG/MIG postupka.

Slika 3.16: Prenos dodatnog metala a) krupnim kapima; b) prenos u mlazu

3.2.2. Vrste i izvori elektrine struje za zavarivanje Za elektroluno zavarivanje se koriste obje vrste struje, naizmjenina i istosmjerna. Izvori:-naizmjenine struje su transformatori, a -istosmjerne struje ispravljai i pretvarai.

Izvori struje treba da obezbjede neophodnu jainu struje i napon luka u nekom radnom opsegu, kao i lako uspostavljanje luka i njegovu stabilnost. Osim toga, u nekim sluajevima se postavljaju specifini zahtjevi, kao to je impulsna struja kod MIG/ MAG postupka, uspostavljanje luka bez dodira sa elektrodom i ispravljanje nesimetrije struje kod TIG postupka.

Osnovna karakteristika svakog izvora struje je zavisnost napona od jaine struje, odnosno njegova spoljna ili statika karakteristika. Osnovni parametri statike karakteristike izvora struje su napon praznog hoda (U0), koji nastaje kada je izvor struje ukljuen, ali se ne zavaruje (I=0), struja kratkog spoja (Ik), koja nastaje kada je elektroda u dodiru sa osnovnim metalom (U=0), i radna taka (RT), definisana presjekom statikih karakteristika izvora struje i elektrinog