1

Utjecaj tolerancije oblika žlijeba na tehnologičnost.

Izbor odgovarajuće pripreme žlijeba za zavarivanje i tolerancija dimenzija žlijeba.

U praksi tehnolozi zavarivanja često dobivaju dokumentaciju na kojoj je već definiranapriprema žlijeba za zavarivanje, a oni na osnovu raspoloživih tehnoloških kapaciteta određujupostupak zavarivanja i parametre zavarivanja. Tako se često zbog nedovoljne pažnje odabireobjektivno mogući postupak i tehnologija zavarivanja sa stajališta trenutno raspoloživihtehnoloških mogućnosti tvornice koja se bavi proizvodnjom zavarenih konstrukcija, a da se pri tomene sagleda u dovoljnoj mjeri prikladnost pripreme žlijeba za zavarivanje sa stajališta postupkazavarivanja i troškova zavarivanja. Navest će se samo nekoliko karakterističnih primjera iz prakse.

1. U maloserijskoj proizvodnji komponenata građevinskih strojeva potrebno je izvesti REL kutnizavareni spoj dimenzije a=7 mm. Budući da je veliki udio ravnih kutnih zavarenih spojeva,primjenom EPP postupka moguće je ostvariti uštede ne samo kroz skraćenje trajanja zavarivanja,već i kroz dodatni materijal.

Na osnovi eksperimentalnih istraživanja koja je proveo autor na čeliku Č 0563, a u skladuprema standardu DIN 4100, dobivena je minimalna vrijednost penetracije e min = 4 mm. Prema DINstandardu, izvedena debljina kutnog zavarenog spoja EPP postupkom zavarivanja može biti manjaza 50 % vrijednosti e min od vrijednosti a REL :

5247

2min =−=−=

eaa RELEPP načinom) klasičnim (mjerljivo mm

Pogledajmo koje su uštede samo u dodatnom materijalu postignute. Površina deponiranogmaterijala u kutnom zavaru REL postupkom je:

Aa

RELREL= = =

2 2

272

24 5, mm2, dok je površina deponiranog materijala EPP postupkom:

5,122

52

22

=== načinom) klasičnim (mjerljivo EPPEPP

aA mm2.

Usporede li se dobivene vrijednosti (AA

REL

EPP= =

24 512 5

1 96,,

, ) može se uočiti da je potrošnja deponiranog

materijala povećana za 96 % u slučaju kada se koristi EPP postupak zavarivanja.

Kada postoje tehnološke pretostavke za primjenu EPP postupka (npr. veći broj ravnih kutnih ilisučeonih zavarenih spojeva, na cilindričnim posudama pod tlakom kružnih zavarenih spojeva),potrebno je analizirati mogućnosti primjene EPP postupka.

Uštede se postižu i kod sučeonih zavarivanja, kada je zbog povećane penetracije moguće primjenitiI žlijeb, sa ili bez naknadnim žljebljenjem i ponovnim zavavarivanjem izžljebljenog dijela. Takođerje moguće primjeniti Y žlijeb sa većim "nosom" i dr. . Ovakvih primjera ima u praksi i oni suzastupljeni ovisno o znanjima tehnologa, te osposobljenosti i vještini zavarivača.

2

�����������

�����������

�����������

�����������

7 25007 2500

Detalj "A"

Detalj "A"

��������������������������������������������������������

������������������������������������

emin

aREL

a EPP

Detalj iz proizvodnje komponenata građevinskih strojeva zavarivanjem

Utjecaj tolerancija pripreme žlijeba za zavarivanje pokazat će se kroz nekoliko sljedećih primjera.

Pri zavarivanju lima debljine 100 m u "uskom žlijebu" zadane su dimenzije žlijeba za zavarivanjeprema slici.

3

β

r

����������������������������������������

������������������������������������������������

b

cd=100

Kota: Minimalna Maksimalna vrijednost vrijednostb, mm 0 1,5c, mm 6 10r, mm 8 10β, ° 5 15

Izgled i dimenzije pripreme za zavarivanje u "uskom žlijebu".

Masa depozita (čistog metala zavara) za određenu dužinu šava izračunava se pomoću sljedećeformule:

Gd c

r tg rd c

rr

d b L= ⋅ − +

⋅ + ⋅ ⋅ − +

+

⋅+ ⋅ ⋅ ⋅2

2 22

2 2 2

2

βπ

ρ , kg depozita

Uvrste li se minimalne vrijednosti za dimenzije žlijeba za zavarivanje prema gornjoj slici , zadužinu zavara L=1000 mm dobije se masa depozita od Gmin = 3,378 kg depozita/metru šava. Ako ježlijeb izrađen sa dimenzijama u gornjem tolerancijskom području, onda se korištenjem gornjeformule dobije masa depozita Gmax = 20,89 kg depozita/metru šava. Stave li se u međusobni odnosizračunate vrijednosti, dobiva se povećanje mase depozita od 56,2 % u slučaju kada su dimenziježlijeba za zavarivanje izvedene u maksimalnom vrijednostima.

GG

max

min

,,

,= =20 89

13 3781 56

Sljedeći primjer odnosi se na zavarivanje MAG i REL postupkom zavarivanja u sučeonom Vžlijebu. Otvor žlijeba kod MAG postupka zavarivanja može biti u granicama od 40 do 50 °, što jedovoljno da se omogući zavarivanje u korijenu zavara, jer je žica za zavarivanj eznatno manjegpromjera od obložene elektrode kod REL postupka zavarivanja. S druge strane, kod REL postupkazavarivanja potreban je veći otvor žlijeba (57 do 63 °) kako bi se elektrodom moglo prići korjenužlijeba i kako bi se isti mogao zavariti. U praksi je vrlo česta situacija da se radi priprema žlijeba zazavarivanje kao za REL postupak zavarivanja, a zavarivanje se izvodi MAG postupkom. Koliko jeto može biti loše pokazuje sljedeći primjer.

U pogonu je izmjeren otvor sučeonog V žlijeba za zavarivanje na limu debljine 12 mm; α =60 °, a zavarivanje se izvodi MAG postupkom gdje bi otvor žlijeba mogao biti α = 45 °. Zazor ukorijenu žlijeba je 0 mm, budući da se korijen žlijebi i naknadno se zavaruje. Izgled žlijeba prikazanje na slici:

α

d

����������

������������

V priprema žlijeba za zavarivanje lima debljine d=12 mm sa žljebljenjem korijena

4

Masa depozita za ovaj se slučaj se računa pomoću sljedeće formule:

F k d= ⋅ ⋅2 tg(2

), (mm )2α,

gdje je k faktor koji uzima u obzir nadvišenje zavara sa strane lica zavarenog spoja, koji je u ovomslučaju 1,1.

Na tako izračunatu vrijednost dodaje se površina zavara sa strane korijena zavara Fk = 17 mm2 kojase dobije nakon žljebljenja i zavarivanja sa strane korijena zavara.

Kada se uvrste podaci za debljinu, faktor nadvišenja zavara, površinu zavara sa strane korijenazavara, a za otvor žlijeba α = 60 ° izračuna se površina zavara F = 110,2 mm2. Kada se uznepromjenjene ostale veličine uvrsti vrijednost za otvor žlijeba α = 45 ° dobije se površina zavara F= 84,31 mm2.Kada se to preračuna na masu depozita sučeonog šava dužine 1000 mm (pomnoži se površina sadužinom šava i specifičnom masom depozita), dobiju se sljedeći podaci:- za otvor žlijeba α = 60 ° masa depozita G = 0,865 kg depozita / metru šava- za otvor žlijeba α = 45 ° masa depozita G = 0,573 kg depozita / metru šava.

Stave li se u odnos površina zavara ili mase depozita, za otvor žlijeba α = 60 ° i površina za otvoržlijeba α = 45 ° dobiva se povećanje potrorošnje čistog depozita od približno 31 %, kada senepravilno izaberu dimenzije sučeonog V žlijeba za zavarivanje. Ili drugim rječima, ako se utvornici zavaruje 1000 m sučeonog zavara na debljini lima 12 mm, onda je ušteda u čistom depozitupribližno 300 kg, ili izraženo u količini elektroda približno 500 kg (potrebno je vrijednost za čistidepozit pomnožiti sa koeficijentom taljenja koji uzima u obzir gubitke mase u šljaci, ostatku ili čikuelektrode, gubitke znog prskanja i sl.).

Isto tako se na crtežima često tolerira otvor žlijeba kod REL postupka α = 60 ± 3 °, ali bi kodzavarivanja korisnije bilo pisati α = 57 +6 ° , kako bi ciljana vrijednost bila 57 ° i to je vrijednostkoja će dati minimalno potrebnu količinu depozita. Kada se ponovi proračun iz prethodnog primjeraza vrijednosti α = 63 ° i α = 57 °, dobije se povećanje mase depozita od 10,7 %, ako je otvor žlijebaα = 63 ° umjesto da je α = 57 °.

FF

α

α

=

== =63

57

115 8104 7

1 107,,

,

Izračunate vrijednosti nisu nikako zanemarive, pa bi svakako o ovakovim i sličnim primjerimatrebalo posvetiti puno više pažnje, posebice pri projektiranju i kod pripreme proizvodnje.

5

Utjecaj izbora oblika žlijeba i radioničke tehnologije na troškove.

����������b

δF b= ⋅δ , (mm ) 2

������������

������������

b

α

δF b= ⋅ + ⋅δ α δ2 tg(

2) ,(mm )2

������������������

������������������

b

α

δ

c

F c b= − ⋅ + ⋅( )δ α δ2 tg(2) ,(mm )2

������������������������

������������������������

α

b

δ

F b= ⋅ ⋅ + ⋅0 5 2, δ α δtg(2) ,(mm )2

������������������������������

������������������������������

α

b

δ

F c b= − ⋅ + ⋅0 5 2, ( )δ α δtg(2) ,(mm )2

������������

������������

����������

b

β

δF b= ⋅ + ⋅δ β δ2 tg ,(mm )2

6

���������������

�������������������������

β

b

r

c

δ

F c r r c rr

b= − + ⋅ + ⋅ − + + ⋅ + ⋅δ β δ π δ( ) ( )2

2

22

tg

���������������������������

��������������������

b

β

δ

tg25,0 2 δβδ ⋅+⋅⋅= bF

������������������������������������

��������������������

b

c

β

δ

tg)(25,0 δβδ ⋅+⋅−⋅= bcF

7

����������2

60°

��������

2

60°

r = 6

636,2

1��������

r = 8

436

60°

7

��������

2 r = 4

10°

448

2

60°

������349

2

60°

����

���� 334��

����

������

���8

10°

339

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

kgm

��������

����

2

60°

��������

2

60°

r = 4

1����r = 6

60°

7

��������

���6

10°

2

60°

����

��������

2 r = 4

10°

2

60°

��������

����������

2

60°

�����2

60°

r = 41��������

r = 6

60°

7

������5

10°

Ivice zavara obarađene plinskim rezanjem Ivice obrađenezavarom

VEĆA MASA (TEŽINA ZAVARA) UZROKUJE

- veću količinu dodatnog materijala - više vremena za zavarivanje (taljenje dodatnog materijala)- više potrebne energije (el. energija za elektrolučno zavarivanje)

- više troškova stroja (amortizacija, održavanje, osiguranje, kamata na osnovna sredstva )- veće deformacije i napetosti zbog više unošenja topline u materijal