Elektrolučno zavarivanje

2a MT

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Elektrolučno zavarivanje vrši se dejstvom toplote

koju proizvodi električni luk. Ova toplota se može iskoristiti za lokalno topljenje osnovnog i dodatnog materijala, odnosno za zavarivanje. Ručno elektrolučno zavarivanje (REL) može da se izvede metalnom (topivom) elektrodom, ugljenom elektrodom bez zaštite, kao i volframovom ili ugljenom elektrodom u atmosferi zaštitnih gasova. Ako se uspostava električnog luka vrši između netopive elektrode i osnovnog materijala, ili između dvije netopive elektrode, onda se topi samo osnovni materijal, a dodatni materijal se dodaje sa strane u zonu električnog luka, te se tako i on topi i popunjava žlijeb. 2

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Za izvođenje ručnog elektrolučnog zavarivanja

(REL) potreban je izvor napajanja luka zavarivanja (niskog napona i velike jačine, odnosno male voltaže, a velike amperaže), kablovi, držač elektrode i elektrode. Osim toga, potreban je i sljedeći alat i pribor: radni sto, čekić za skidanje šljake, čelična četka, turpija, ručne stege itd. Za zaštitu od zraka samog luka (ultraljubičastih i infracrvenih), kao i od kapljica istopljenog metala, zavarivač mora da ima zaštitnu masku sa tamnim i običnim staklom, zaštitne rukavice i specijalno odijelo. 3

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Veoma je važno i priključivanje kablova za

zavarivanje (slika). Pri zavarivanju jednosmjernom strujom pozitivan pol se spaja za radni predmet, jer se on, da bi se rastopio, mora zbog veće mase zagrijati na višu temperaturu. Za zavarivanje visokougljeničnih i legiranih čelika, kao i pri navarivanju, pozitivan pol spaja se za elektrodu. Uputstvo za koji pol se mora priključiti elektroda dato je na pakovanju elektroda.

4

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE

Priključivanje kabla za zavarivanje 5

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Paljenje i održavanje električnog luka Paljenje luka vrši se dodirom kraja elektrode sa jednim polom izvora struje i osnovnog materijala koji je spojen sa drugim polom istog izvora, uz brzo odvajanje elektrode na rastojanje 3÷4 mm. Prije paljenja luka napon između elektrode i predmeta koji se zavaruje iznosi, obično, najmanje 60 V; u trenutku dodira elektrode i elementa koji se zavaruje napon pada gotovo do nule, a poslije paljenja luka i u toku normalnog gorenja, napon se održava u granicama 16÷30 V, zavisno od dužine luka i tipa elektrode. 6

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE

a) b) Metode uspostavljanja električnog luka

7

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Uspostavljanje luka može se izvršiti na dva načina:

dodirom i uklanjanjem elektrode normalno na površinu osnovnog materijala (slika a) ili „kresanjem“ elektrodom kao šibicom (slika b). Ovaj drugi način je pogodniji, jer se tako uspostavlja luk bez oštećenja obloge, a dužina luka se reguliše povećanjem, a ne njegovim smanjivanjem, što je lakše nego u slučaju paljenja dodirom. Upaljeni luk treba održavati da stalno bude iste dužine, a to se postiže jednoličnim spuštanjem elektrode naniže, uzimajući u obzir brzinu topljenja. Ako se elektroda više odmakne luk se gasi. 8

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Dužina električnog luka određuje se prema

tipu elektrode koja se koristi. Pri radu sa golim elektrodama i elektrodama sa tankim i srednje debelim oblogama, dužina luka jednaka je prečniku elektrode. Elektrode sa debelim oblogama mogu se poslije paljenja osloniti na radni predmet (slika). Na taj način električni luk dobija pravu dužinu. Potrebno je održati kratak električni luk, jer se pri dugačkom luku ne dobija kvalitetan šav.

9

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE

Električni luk Električni

luk razvija izvanredno visoku temperaturu, koja na pozitivnom polu – anodi iznosi 4200 C, a na negativnom – katodi 3600 C. 10

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Izvori struje za zavarivanje U električnoj mreži napon iznosi 220 ili 380 V, a za elektrolučno zavarivanje je potreban maksimalni napon do 100 V. Osim toga, od vrste dodatnog materijala i postupka zavarivanja zavisi da li će se za zavarivanje upotrijebiti istosmjerna ili naizmjenična struja. Zbog svega toga, za zavarivanje su potrebni posebni aparati koji električnu struju mreže prilagođavaju uslovima zavarivanja. To znači da treba sniziti napon mreže na napon zavarivanja, a po potrebi i naizmjeničnu struju pretvoriti u istosmjernu. Pri smanjenju napona mora doći do povećanja jačine struje, što je za zavarivanje povoljno. 11

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Razlikujemo izvore naizmjenične i istosmjerne

struje. Izvori naizmjenične struje se nazivaju transformatori za zavarivanje, a istosmjerne ispravljači i pretvarači.

12

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Podjela elektrolučnog zavarivanja U zavisnosti od načina uspostavljanja električnog luka i odvijanja procesa zavarivanja, elektrolučno zavarivanje se dijeli u dvije osnovne grupe:  zavarivanje ugljenom elektrodom i  zavarivanje metalnom elektrodom.

13

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Kod

zavarivanja ugljenom elektrodom električni luk se uspostavlja između dvije ugljene elektrode, ili između jedne ugljene elektrode i osnovnog materijala kojeg treba zavarivati. Ukoliko je potrebno, u zonu električnog luka se dodaje dodatni materijal (žica) koja se topi, miješa sa istopljenim osnovnim materijalom i tako popunjava žlijeb. Ovakav način zavarivanja je zastario i uglavnom se više i ne upotrebljava.

14

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Kod

zavarivanja metalnom elektrodom, električni luk se upotrebljava između metalne elektrode i osnovnog materijala. Ukoliko se elektroda topi, onda ona služi i kao dodatni materijal. Netopiva (volframova) elektroda služi samo za uspostavljanje električnog luka, a po potrebi, dodatni materijal (žica) se dodaje u zonu luka, topi i popunjava žlijeb.

15

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Zavarivanje metalnom elektrodom, zavisno od

toga da li se obavlja u slobodnoj ili zaštićenoj atmosferi, može biti:  zavarivanje u slobodnoj atmosferi (golom elektrodom, elektrodom sa jezgrom, obloženom elektrodom i položenim elektrodama);  zavarivanje u zaštitnoj atmosferi (postupak atomiziranjem, u zaštiti gasa i u zaštiti praha).

16

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Zavarivanje golom i elektrodom sa jezgrom se

danas sve manje ili uopšte ne primjenjuju, dok postupak zavarivanja položenom elektrodom ima izvjesnih teškoća tehnološke prirode, pa se kod nas uopšte ne primjenjuje.

17

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Elektrolučno zavarivanje obloženom elektrodom se

danas najviše primjenjuje, mada ga sve više potiskuju savremeniji postupci zavarivanja, koji obezbjeđuju i veći učinak i bolji kvalitet zavarenog spoja. Postupak je nepodesan za automatizaciju, te se izvodi ručno. Kod ovog postupka zavarivanja luk se uspostavlja između obložene elektrode i osnovnog materijala. Elektroda se preko držača i zavarivačkog kabla spaja na izvor struje, a osnovni materijal preko drugog kabla i stezaljke (slika). Uspostavljnjem električnog luka topi se i elektroda i osnovni materijal na mjestu spoja. Oba ova rastopa se sjedinjuju i nakon skrućivanja vrši se spajanje dijelova u jednu cjelinu. 18

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE

Shema elektrolučnog zavarivanja obloženom elektrodom

19

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Obložene elektrode se sastoje od metalnog

jezgra cilindričnog oblika, na koji je nanešena obloga sastavljena od raznih oksida, karbonata i ferolegura (slika). Na jednom kraju elektrode ne nanosi se obloga, kako bi se elektroda mogla staviti u držač (kliješta). Dio elektrode koji je prekriven oblogom naziva se tijelo. Nakon postavljanja elektrode u držač, zavarivač podešava nagib elektrode, dužinu električnog luka i brzinu zavarivanja. Kvalitet zavarenog spoja zavisi isključivo od uvježbanosti zavarivača. 20

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE

Izgled obložene elektrode 21

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Značaj obloge elektrode ogleda se u sljedećem: 







izgaranjem obloge razvijaju se gasovi i pare koji pospješuju jonizaciju vazdušnog stuba između osnovnog materijala i vrha elektrode, što olakšava uspostavljanje i održavanje luka; gasovi koji nastaju izgaranjem obloge štite rastopljenu masu osnovnog i dodatnog materijala od štetnog dejstva gasova iz atmosfere (kisik, vodik, azot); pomoću obloge može se izvršiti legiranje šava, tako da se na taj način u šavu mogu nadoknaditi pojedini elementi koji djelimično sagorijevaju u toku procesa zavarivanja; pri topljenju obloge obrazuje se troska, koja se razlijeva preko rastopa, štiti ga od uticaja gasova iz atmosfere i ujedno zadržava toplotu, odnosno usporava očvršćavanje. 22

ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Prema hemijskom sastavu obloge, odnosno, karakteru

nastale troske, razlikujemo nekoliko tipova elektroda:  elektrode kiselog tipa obloge,  elektrode bazičnog tipa obloge i  elektrode neutralnog tipa obloge.

Prema debljini obloge razlikujemo:  tanko obložene elektrode čija je debljina obloge tolika da je ukupni prečnik elektrode oko 120% prečnika jezgra,  srednje obložene elektrode kod kojih ukupni prečnik iznosi 120÷145% prečnika jezgra i  debelo obložene elektrode čiji je ukupni prečnik veći od 140% prečnika jezgra. 23

MAG POSTUPAK ZAVARIVANJA Zavarivanje u zaštitnoj atmosferi aktivnog gasa MAG – postupak MAG postupak je elektrolučni postupak zavarivanja kod kojeg se električni luk uspostavlja između dodatnog materijala – žice, koja se konstantno dovodi i topi, i osnovnog materijala, tako da se žica najčešće veže na pozitivni, a osnovni materijal na negativni pol izvora istosmjerne struje. Luk se uspostavlja u zaštitnoj atmosferi aktivnog gasa (Metal Aktivni Gas). Shematski prikaz MAG postupka zavarivanja dat je na slici: 24

MAG POSTUPAK ZAVARIVANJA

Shema MAG postupka zavarivanja 25

MAG POSTUPAK ZAVARIVANJA MAG postupak se primjenjuje uglavnom za

zavarivanje čelika negarantovanog sastava, ugljeničnih, mikrolegiranih i niskolegiranih čelika i to najčešće sa zaštitnim gasom ugljendioksidom (ili njegovom mješavinom), pa se zbog toga često naziva i CO2 postupak zavarivanja.

26

MAG POSTUPAK ZAVARIVANJA Dobra karakteristika ovog postupka je u tome

da se dodatni materijal – žica, određenog kvaliteta može koristiti za zavarivanje većeg broja kvaliteta osnovnog materijala. Prema izvedbi poprečnog presjeka, razlikujemo tri vrste žice za MAG zavarivanje (slika 20.28) i to:  žica punog presjeka (slika a),  punjena cijevna žica (slika b) i  punjena savijena žica (slika c). 27

MAG POSTUPAK ZAVARIVANJA

Način izvedbe poprečnog presjeka žica za MAG postupak 28

MAG POSTUPAK ZAVARIVANJA Uređaj za MAG zavarivanje Kotur žice se stavlja u komandni ormarić, gdje je smješten i mehanizam za dovod žice. Žica se dovodi kroz savitljivu cijev do gorionika, na čijem se izlazu nalazi kontaktna cijev – vodilica, preko koje se žica veže kablom za zavarivanje na pozitivni pol izvora struje. Pomoću elektroventila, smještenih takođe u komandnom ormariću i savitljive cijevi dovodi se zaštitni gas CO2 iz boce do gorionika. Gorionika se u pravilu hladi vazduhom, ali postoji i izvedba gorionika koji se hladi vodom kada je u pitanju zavarivanje sa većim jačinama struje zavarivanja. 29

MAG POSTUPAK ZAVARIVANJA Gorionik

je sa komandnim ormarom povezan snopom kablova i cijevi, kroz koje prolazi struja zavarivanja, struja za upravljanje, zaštitni gas, a kod gorionika hlađenih vodom, još i voda za hlađenje gorionika. Pored komandnog ormara, gorionika i specijalnog izvora struje u uređej za zavarivanje MAG spadaju i: boca sa zaštitnim gasom (CO2), redukcioni ventil sa mjeračem protoka, zagrijač gasa na izlazu iz boce (sprječavanje zagrijavanja gasa) i odgovarajući električni kablovi i crijeva za dovod gasa i eventualno, vode za hlađenje gorionika (slika). 30

MAG POSTUPAK ZAVARIVANJA

Shema uređaja za MAG zavarivanje 31

MAG POSTUPAK ZAVARIVANJA Prednosi i nedostaci MAG postupka MAG postupak je visokoproduktivni postupak zavarivanja, koji se sve više koristi kao zamjena za klasično zavarivanje obloženim elektrodama. Prednosti MAG postupka su sljedeće:  neprekidan rad zbog kontinuiranog dovođenja žice,  čišćenje troske skoro u cjelosti otpada,  veća penetracija (prodiranje), manji ugao otvora žljeba,

te manja apsolutna količina utrošenog materijala,  velika brzina zavarivanja u odnosu na ručni elektrolučni postupak obloženim elektrodama,  relativno lagana potpuna automatizacija postupka. 32

MAG POSTUPAK ZAVARIVANJA Nedostaci MAG postupka su:  komplikovan uređaj, osjetljiv na kvarove,  znatni gubici rasprskavanjem,  gruba površina lica šava,  komplikovana obuka kadrova.

33

MAG POSTUPAK ZAVARIVANJA Područje primjene MAG postupka MAG postupak je namjenjen za zavarivanje niskougljeničnih čelika. Primjenjuje se za zavarivanje i niskolegiranih čelika zatezne čvrstoće do 560 N/mm2, zatim za zavarivanje kotlovskih čelika itd. Od posebnog interesa je primjena ovog postupka u zavarivanju čelika povišene granice razvlačenja, poznatih pod imenom sitnozrnasti mikrolegirani čelici, koji u novije vrijeme nalaze vrlo široku primjenu u kotlogradnji, brodogradnji, mostogradnji, a naročito kod izrade posuda namjenjenih za rad na povišenim pritiscima i temperaturama.

34

MAG POSTUPAK ZAVARIVANJA Sa

aspekta debljine osnovnog materijala gornja granica primjene postupka nije određena, mada kod debljih dijelova dolazi u pitanje njegova ekonomičnost. U tom slučaju je pogodna kombinacija ovog postupka sa postupkom zavarivanja pod prahom (za debljine iznad 15 mm).

35