Osnovi Zavarivanja Lemljenja I Lepljenja

[ A VRAM MAJSTOROVIC [

MILORAD JOVANOVIC

OSNOVI ZAVARIVANJA LEMLJENJA I LEPLJENJA PETO lZDANJE

•

-~,!~~ B E O G RA D.I995.

IDr Avram MajslOrovic I Dr Milorad Jovanovic OSNOVI ZA VARlVANJA. LEMUENJA 1 LEPUENJ A

Izdavat IP •.Nautna Jrnjiga" Beograd. Uzun-Mirkova 5

Receozenti

Dr Vladislav 2ukic Dr SYelislavJoyitic

Za izdavata glavni i odgovomi w-ednik

Dr Blaio Peroyic

Tehnitl::i w-ednik

MUojo DrinjiJkoyic

•

TITa! 1.000 primeraka

ISBN 86-2343109-X Stamp.: Stamp.rsko-izd.v.~ko prcduzctc ,Bok.r' - Bor

SAD R

~

A J Str.

PREDGOVOR UVOD

1

I, OSNOVNI TEHNOLOSKI PARAMETR I ZAVARIVANJA

3

1. OSNOVI SPAJANJA ZAVARIVANJEH

3

1. 1. OSNOVN I POJMOVI U TEH NIC I ZAVARIVANJA 1.1 . 1. Zavareni spojevi i

6

~av ovi

8

1.1.2. Elementi sava

13

1. 2. PRIPREMA DELOVA ZA ZAVARIVANJE

13

1.3 . KLASIFIKACIJA NACINA ZAVAR IVANJ A 1. 4. IZBOR POSTUPKA ZA VARIVAIiJA

16 18

1.4 . 1. Oznacavanje postupk a zavari vanja na crteHma 1.4 . 2 .

02J\a~avanje

raturi po

20 postupka z avarivanja u lite UDK

2 . IZBOR OSNOVNOG MATERIJALA

Z~

SPAJi

2. 1. OCENA ZA VARLJIVOSTI OSNOVNOG 2.1 . 1 . Pojam i definicija zavar1jivosti 2.1.2. Hetode za ispitivanje zavarljivosti 1. Ra~ unske me tode 2. prakticne metode 3. IZVORI TOPLOTE ZA ZAVARIVANJE

3. 1. KARAKTERISTIXE T OPLOTNIH IZVORA 3.2 . VRSTE TOPLOTNIH IZVORA 3.2.1. Gasni plamen 3 . 2.2 . Elektri ~ ni luk 3 . 2 . 3. Elektricni otpor 3.2.4. Mlaz plazme 3.2.5. Laserski zrak 3 . 2.6. Elektronski snop 3.2 . 7. Egzotermicke reakcije 3.2 . 8. Mehanicko trenje i pritisak 4. TCPLO'INI BIIANS PRI ZAVARIVl\NJU

20

.WNJEM

22

A

26 26 30 30 39

42 42 43 43 44

52 52 53 54 54 55 55

Str. 4.1. Prostiranje toplote i

temperatursko polje

55

4.1.1. Eksperimentalno odredjivanje temperaturskog ciklusa 4.1.2.

60

Analiti~ki prora~un

temperaturskog polja

62

1. Nepokretan trenutan toplotni ·izvor

67

2. Pokretan i

67

nepokretan trajan izvor toplote

3. Odredjivanje

brzlne

hladjenja

69

2. METALURSKI PROCESI I PROMENE PRI ZAVARIVANJU

72

1. TOPLJENJE METAIA I OBRAZOVANJE f,AVA

72

1.1. TOPLJENJE OSNOVNOG METALA 1.2. TOPLJENJE DODATNoa MATERIJALA 1.3. HEMIJSKE REAKCIJE U RASTOPU

72

1.3.1. Isparavanje

77

1.3.2. Apsorpcija gasova 1.3.3.

Pre~iA~avanje

74 77

u Aavovima

78

(rafinaclja) metala §ava

83

1.3.4. Legiranje metalaa §ava

84

1.3.5. Uticaj difuzije u procesu zavarlvanja

84

1.4 . OBRAZOVANJE SA VA I PROMENE PRI

O~VRSt1A

VAIIJU

86

1.4.1. Pojava 1 vrste prslina u zavarenim spojevima 89 1.~.

STRUKTURNE PROMENE PRI ZAVARIVANJU

1.5.1. Promene u viAefaznim metalima 1.5.2. Promene u jednofaznim metalima 1.5.3.

Termi~ka

obrada zavarenlh spojeva

97 97 102 103

2. NAPONSKO I DEFORMACICllO STANJE U ZAVARENIM

,, ..

SPOJEVIMA

105

2.1. SOPSTVENI NAPONI I DEFORMACIJE

105

2.1.1. Termi~kl naponi i deformacije

107

2.1.2. Strukturni naponl

113

2.2. MERE ZA SMANJENJE SOPSTVENIH NAPONA I DEFORMACIJA 2.3. MERE ZA OTKLANJANJE DEFORMACIJA ISMANJENJE NAPONA

114 116

Str.

3, POSTUPCI ZAVARIVANJA I TERMl tKOG SEtENJAMETALA 1. TEHNOLOGIJA ZAVARIVANJA METALA 'rOPLJENJEM

1.1. CA S /IO - PL AMENO ZAVAR I VA NJE

118 118

1.1.1. GasQv1 za zavari v anje

119 119

1.1.2 . Plamen za zava ri v anje

123

1.1.3. Dodatni materijal i

topitelji z a z avariva-

nje

12 6

1.1.4. Priprema osnovnog materijala i

t e hnika

gasnog zavari vanj a 1.1.5. Zavarivanje

128

razli~itih

metala i

legura

1.2. RUtNO EL EXTROLUtNO ZA VARI VANJE 1. 2.1. Priprema osno vnog

materijala i

137

tehnika

zavarivanja 1.2.2. Zavarivanje

14 3 razli~itih

1.3. ELEXT ROL UtNO ZA VA RIVANJE 1.3.1.

Zavariva~ki

130

metala i

legura

POD PRAS XOM

14 8

153

automat za EPP zavarivanje

154

1.3.2. Dodatni materijal za EPP zavarivanje

155

1.3.3. Metalur§ke reakcije

158

pri EPP zavari v anju

1.3.4. Tehnika EPP zavarivanja

159

1. 4. ZAVARIVANJE POD TROSXOM

162

1.4.1.

Zavariva~ki

uredjaj za zavarivanje pod 163

troskom

1.4.2. Dodatni materijal za zavari v anje p o d 164

troskorn 1.4.3. Tehnika iz v odjenja zavarivdnj a p o d tros k om

1.5. ZA VARIVANJ E NE TOPL JIVOM ELEXTRO DOM U INER TNO M CASU (TIC )

165

1.5.1. Uredjaji za TIG zavar i van je

16 6 16 7

1.5.2. Dodatni materijal za TIG zav ari v anj e

168

1.5.3. Tehnologija i

169

tehnika TIG za v ari v anja

1.5.4. TIG zavarlvanje

razli ~ itih

metala i

legu ra

176

1.6. ZA VARIVA NJE TOPLJ IVOM EL EXT RODNOM t I COM U IN ERT NOM GASU

179

1.6.1. Dodatni materijal za MIG zavari v anje

180

1.7. ZAVARI VAN JE TOPLJ I VO M ELE KTR OD NOM tICOM U ZA STITI UCLJEN DI OX SIDA ( MAC)

181

1.7.1.

Zavariva~ki

uredjaji za MAG zavarivanje

183

1. 1.2. Dodatni materijali za MAG zavarivanje

184

1.7.3. Metalur§ ke reakc i je pri MAG-zavarivanju

185

1.7.4. Tehnika MAG za varivanja

187

Str.

1.8.2. Dodatni materijal za zavarivanje plazmom 1.8.3. Tehnlka zavarivanja plazmom

189 190 191 192

ZAVARIVANJE ELEKTRI~NIM OTPOROM

193

1. B.

ZAVARIVANJE PLAZMOM

1.8.1. Uredjaji za zavarlvanje plazmom

2.

194 2.1.1. Uredjajl za tatkasto zavarlvanje 194 2.1.2. Elektrode za tackasto zavarlvanje 195 2.1.3. Tehnika i tehnologija tackastog zavarivanja 198 2.1. TAtKASTO ZA VARIVANJE

2.2.

SAVNO ZAVARII'ANJE

211

2.1.1. Tehnlka i tehnologlja §avnog zavarivanja

213

2.3. RELJEFNO ZAVARIVANJE

217

2.4.

218

SUtEONO ZAVARIVA NJE ELEKTRltNIM OTPOROM

2. 4.1. Suceono zavarlvanje zbljanjem 2.4.2.

Su~eono

zavarivanje

varni~enjem

3. OSTALI POSTUPCI ZAVARIVANJA

220

3.1.

ZA VARIVANJE TRENJEM

220

3. 2.

ZAVARIVANJE ULTRAZVUKOM

3. 3.

ZAVARIVANJE ELEKTRONSKIM SNOPOM

3.4.

ZA VARIVANJE LASERSKIM ZRACIMA

225 227 229

3. 5.

ZA VARIVANJE SVETLOSNIM ZRACIMA

230

3. 6.

ZA VARIVAIIJE DIFUZIJOM

231

3.7.

INDUKCIONO ZAVARIVANJE

232

3.B.

ZAVARIVANJE VRTLOZNIM

3.9. TERMITNO ZAVARIVANJE

232 233

3 . 10.

236

LUKOM

ZA VARIVANJE EKSPLO ZIJOM

3.11. HLADNO ZAVARIVANJE

237

3.12. KOVAtKO ZAVARIVANJE

239 239

3.13. ARK-ATOM ZAVARIVANJE 4 . TERMI~O SECENJE METAloA

5.

218 219

241

4.1.

GASNO PLAMENO SEtENJE

242

4.2.

ELEKTROLUtNO SEtENJE

246 247

ZAVARIVANJE I SE~NJE POD VODOM

5 . 1.

GASNO PLAMENO ZAVARIVANJE I SEtENJE POD

248

VODOM 5.2.

ELEKTROLUtNO ZAVARIVANJE I

SEtENJE POD VODOM

5.3. OSTALI POSTUPCI SEtENJA POD VODOM

249 250

St r .

4. NAVARIVANJE METALA 4.1.

25 1

PREGLED MET ODA NAVARIVANJA

2 55

4.1.1. Gasno nava ri vanje

2 55

4.1.2 . Ruc no ele ktro luUno navari vanje obl ozenim elektrodama 4.1.3 . Navari v anje u a tmosferi zastitn i h g as ova 4. 1.4. Navari v anje pla ~Gm

25 6 25 6 257

4 . 1.5. Navari v anje p o d pras k o m i t r o sk om

25 7

S. LEMLJENJE I LEPLJENJE 1.1. TOPITELJI ZA LENLJENJE

259 25 9 262

1. 2 . LENOVI

263

1. LEMLJENJE

1. 3.

2 65 265

VRS T E LENLJENJA

1. 3.1 . Lemljenje 1emili com

266 268

1.3.2. Gasno l e mlj e nje 1.3.3. Elektrootpors k o

lemljen j e

1.3.4. Lemljenje u pe 6 ima

269

1.3.5. Indukciono lemljenje

2 71 272

1.3.6. Lemljenje potapanjem 1. 4.

LEML J ENJE RAZL I tI T IH METALA I

1. 5.

ZAVARIVAG'KO LEMLJEIIJE tELIKA I

L£GURA

27 4

LIVENOG

GVO'tDJA

278

VRSTE LEMLJENIII SPOJEVA

2 .1.

PODELA LEPKO VA

28 0 282 28 3

2. 2.

VRSTE L EPLJENIII SPOJEVA

284

1. 6 .

2. LEPLJENJE

2 . 3 . TE HNO L OGIJ A LEP LJENJA

6. KDNTRDLA I DeENA KVALITETA LAVARENIH SPDJEVA 1. ZADACI I PODELA KONTROLE 2. GREljKE U ZAVARENIM SPOJEVllI!A 2 . 1 . DOPUST ENE GRESKE U ZAVARENIM SPOJEVIMA

285 287 287 28 9 291

3. KRTI LOM LIT ERA T U R A

29 7

Uv0 D Intenzlvan razvoj prolzvodnlh slstema, a posebno tehnlke 1 njenlh dlsclpllna,kao 1 pctreba lzrade nerazdvojlvlh 1 hermetlckih spojeva uz odgovaraju6u pouzdanost 1 ekonomicnost dovodl do sve ve6e prlmene zavarlvanja 1 srodnlh tehnlka. Usavr~avanje

postupaka zavarlvanja, lemljenja 1 lepljenja

razllcltlh proxzvoda od cellka, obojenlh 1 drugih metala i

legura,

kao 1 nemetalnih materljala, uz prlmenu mehanizovanlh 111 potpuno automatlzovanlh procesa, doprinosl pove6anju kvallteta, proizvodnosti 1 ekonomicnostl, odnosno pojevtlnjuje prolzvodnju. Spomenutlm postupclma spajanja mogu se povezlvati u nerazdvojlve spojeve ne sarno metall, ve6 1 kerarnlckl

materljal~plastic­

ne rnase, staklo i drugi materlja11 koji se pr1menjuju u

ma~1nstvu,

gradjevinarstv u, elektronlci, rUdarstvu, ltd.

Zavarenl spojevl su razllclto optere6enl u radnlm uslovlma, povl~enlm

npr. mogu biti lz10zeni vlsokim prltlsclma,

temperatura-

rna, dinamicklm optere6enjlma, raznlm agresivnim sredinama, brzim promenama temperature i naprezanja 1 sl. Uvodjenjem zavar1vanja, umesto starih metala, postize se

u~teda

tehnologij~

spajanja

u vremenu i materijalu. Tako je, na prl-

mer,zavarena konstrukcija lak§a od zakovane i do 20%, a od livene i do 50%, a vreme potrebno za izvodjenje odgovaraju6e konstrukclje cesto je i deset puta kra6e. Navedeni primer ukazuje na savremene teznje pri izboru raclonalnog postupka izrade metalnih konstrukcija. Treba naglasltl da se prlmenom postupaka nerazdvojl vog spajanja metala, u komblnacljama sa drug 1m tehnologljama izrade (llvenjem, kovanjem, presovanjem) mogu proizvesti veorna slo~eni delaY!,

§to je do sada bl10 veoma te§ko 111 neekonomicno. ~lroke mogu6nost1 1 perspektlvu pruza u budu6nostl prlmena

novlh metoda zavar1vanja koje se zasnivaju na kori§6enju solame energije, laserskih zraka, energije atoma; tu su jo§ i mogu6nosti zavar1vanja u vakuumu i bestezinskom stanju, §to se za sada 1zvod1 sarno u eksper1mentalne svrhe pr1 vas1onsk1m 1straz1vanj1ma. Neki izvori toplote za

zavarivanje

kao npr. plazma, laser-

ski zrak 1 dr. sve vl§e se kor1ste 1 za druge

tehnolo~ke

procese

- 2 kao

§to

su

se~enje,

termil::ka obrada, povrAinsko legiranje, rreta-

11zaclja ltd. Zbog toga uredjajl za zavarlvanje p1azmom, 1asersk1m zraclma 1 s1. clne osnovu tzv.

f1ekslbl1ne tehnologlje kojl-

rna se veoma lake rroife preci sa jednog proizvodnog programa na drugi. Prema tome, pr1mena razllcltlh tehnologlja spajanja u svlm

oblastima tehnlke, a posebno u maslnstvu, obavezuje projektante, konstruktore 1 lzvodjace da sve v1§e

pa~nje

posvecuju 1 metalur§-

k1m problemlma oslm tehnolo§kih. Zbog toga se metalurg1ja zavarivanja mora razfuatratl zajedno sa tehnologijom,

naro~ito

pri

spajanju raznovrsnlh cellka 1 drugih metalnlh materljala, 1 pr1 tome korlstltl dosada§nja saznanja a spajanju materljala 1 re§avanju aktuelnih konstruktlvnlh problema. Osnovnl problem pr1 spajanju metala 1 legura je zavarlj1vast (lemlj1vost 1 leplj1vost), ukljucujuc1 1 sklonost ka nastajanju prslina usled strukturnih

preobra~aja

i

obrazovanja novih

faza 111 usled dejstva spoljn1h naprezanja odnosno sopstven1h napona izazvanih tehnoloskim prooesom. Tehnologiju zavarlvanja U

odnosu na druge tehnologlje prate znatno veei sopstveni napani

1 deformacije, naro2:ito pri zavarlvanju delova veeih debljina i pr1mene razl1c1tih dodatnih mater1jala. Razmatrane pojave 1 ut1cajn1 faktor1 na kval1tet 1 pouzdanost zavarenih, lemljen1h 1 lepljen1h spojeva pr1padaju os nov-

n1m tehnolosko-metalursklm saznanjima koja se lzlazu juc1m poglavlj1ma.

U

odgovara-

OSNOVNI TEHNOLOSKI PARAMETRI ZAVARIVANJA

1

OSNOVI SPAJANJA ZAVARIVANJEM

Prema osnovnim koncepcijarna spajanja elemenata konstrukclje, posebno zavarivanjem,

uo~ava

se da je eksploataclona sigurnost

zavarene konstrukcije prema lomu ad opterecenja jedan ad jih zahteva pri njenom projektovanju,konstruisanju i

najva~ni­

izradi.

I pored pravilno predvidjenih i primenjenih konstruktivnosigurnosnih mera u praksi ipak dolazi do lomova, sto usmerava na dalja nova istrazlvanja i nosno ispitivanja uslova i

prou~avanja

kriterijuma sigurnosti, od-

uzroka nastajanja lorna, kao i mera po-

trebnih za dobijanje proizvoda trazenog kvaliteta. Kako nema tehnicki i ekonomski idealnog resenja, to se pri izradi neke zavarene konstrukcije (elementa) tezi optimizaciji i racionalizaciji zavarenog prolzvoda, odnosno tezi se podesnom 1%-

boru: 1. elemenata - konstrukcije 2. materijala 3. tehnologije. Istrazivanje i prucavanje ova tri cinioca proizvodnog sistema zasniva se na utvrdjivanju: - sposobnosti spajanja, odnosno da 11 se razmatrani materi-

jal moze spojiti odredjenim postupkom i dodatnim materijalom, a da se pri tome bltno ne promene svojstva spaja-

nog materijala;

- 4 _ sigurnosti izvedenog spoja, odnos no da 11 au k on s trukt lvna re§enja i zavareni spoje v i tako iz v edeni da obezbedjuju otpornost u toku radal _ mogu6nosti spa j anj a , tj. da 1i se mo ~e 'ostv ariti spa jan je odredjenim postupkom u datim p'roiz v odnim us1ovima. Za prakti~no ostvarivanje projektnog zahte v a odgov oran je: _ konstruktor, za konstruktivna re§enja

uk1ju~uju6i

i

i z bor

materij a1a l

_

proizvodja~,

za

tra~ena

Bv ojstva osnovnog 1 dodatnog ma-

terij a1a l - tehno1og zavarivanja, za razradu tehno1o~kog procesa i njegovo izvodjenje.

Pri tome se te!i

opt~lnom

izboru i

ostvarivanju parame-

tara proizvodnog sistema, ~ ija se interakcija mo ~ e prikazati ~e­ mom

I MATERIJAL

~~

TEHNOLOGIJA

Na prikazanoj §emi, asnovni faktor - konstru koi j u .

~ine

I

konstruk-

I

--' tivni i dimenzijski deta1ji, materijaZ - karakterUu fizi l::ko-he-

'~mjjska svojstva bitna za zavarivanje i t ehn oZ ogiju ; tehno1oski, tehni~ki i ekonomski faktori.

"

- odredjuju

.'

Tra!eni kvalitet proizvoda, sigurnost i pouzdanost ' proiz-

voda u radu kao i

ekonomi~nost

njegove proizvodnje

mo gu se ostva-

riti same prollcAvanjem svih cinilaca vezanih za: - projoktov anje,

- lzradu 1 - eksp1oateciju.

S obzlrom na medjuzavlsnost ovlh clnl1aca, s v aka promena jednog od njih us1ov1java va6u i1i manju promenu i osta1ih, §to

se na kraju odra!ava na

tehnl~ko-funkclonalne,

pa i na ekonomsko-

proizvodne pakazabelje zavarene konstrukclje. Iz izlo!enog se mo!e zapaziti da je za izradu elementa konstrukcije, odnosno prolzvoda, bitan i

zahtev za optimalnu re-

allzaclju zavarl v anja, kako sa druAtveno-ekonomskog tako 1 sa ~

tehno1o§kog i eksp1oatacionog

*'

stanovi~ta

(sl. 1).

Pouzdanost - sigurnost za odredjeno vreme rada.

- 5 -

USLOv/

/';.

"0,.

c:: V,

" "

~

0

~

"-

0

,""

o~

¢

15"-,Iq ~§2

-

'UlI)

:r:0

k

nal zm eni ~ na

Naein zava r lvanja

Izvor t op l ote kovaeka vat r a ,

kov a tko,

eksploz iv ,

e ksp l ozijorn

termi t na r eakci j a

term i t n o

gasno pl ameno: topp l amen C H + 02 2 2 lj e n j em i pr ! ti s kom H2 +0 i o sta.' 2 lih qorivi h q as ova REL, EPP , TI G, MI G, MAG Elektri c n:l l u k . r astopa pod tro s kom El ektr ie n i e lektrootpors ko otpor : evr :~og mp h

str uja

+'

.><

...."

'"

1,

e l e ktrons k i s na p u vakuumu

e lektr onsk im

svet l os ni zrac i

la ser om

-" >0

...,

"

Pr itisak

unu t r a~ nje

"

.

Tre n je

povr §ins ko trenje

"

Ul tra z vuk

. 0,17 %, a kombinovana jednatina CEN za t elike sa C

<

0,17%.

jedna~ina

CEK iIi

- 34 Iz navedenih i u

veli~inama

~to

drugih formula za CE

zapa1a se razl i k a

koeflcijenata uticaja pojedinlh hemijs k lh eleme nata, razli~itih

je posledica

individualnih pristupa i ekspe rirne n-

talnih provera.

2.1.3

Prora~un

temperature

~elika,

Ve6ina

predgrev~~ ja

posebno celiei pov! §ene

c ~ rsto6 e ,

s k lon a

je pojavi hladnih prsllna, pa mere da se to spree ! obuhva ta j u prlmenu takvih tehnologija zavarivanja

ko j e iskljuc uju trans f o r-

maclonu krtost. Hladne praline se pojavljuju aka u ZUT-u nastan e martenzitna l1i donja beinitna struktura i

lstovremeno se po jave

velike kolicine difundovanog vodonika 1 sopstvenl napani. Ova po slednja faktora uslovljena su mo~e

te se na njih ne da se

spre~i

konstruktivno-tehnolo~kim re ~ e nj ima,

znatnije uticatl. Stoga, os taje mogu6 nos t

pojava strukture ka1jenja pri transforma ci j i,

§to se ug1avnom postl!e pove6anjem 1inijske energlje z avari va nj a 111 predgrevanjem; to zna~i smanjenjem brzlne hladjenja u oblas ti najmanje stabl!nostl austenlta.

Met prora~un

0

S e fer 1 jan a

d

se najvlse korl s ti za

potrebne temperature predgrevanja prema lzr a zu

T = 350

Vlel- 0,25

°e

gde je:

lei = lel h + leis - ukupni ekvivalentni ugljeni k , lel h - heroijski ekvivalentni ugljenik odredjen iz f ormule :

360lelh

=

360e + 40 (Mn+er) + 20Ni + 28Mo

leis - ekvivalentni ugljenik debljine po formuli leis = 0,005.slel h odnosno lei ~ lelh(l + 0,005.s) Met

0

d

Prora~un

\.

temperature predgrevanja po metodi BWRA (danas znatno je sl~!eniji. Polazl se od he mijs k o g

sABtaV& ~el1ka, faktora oblika spoja- broja BTS elektrolu~noq

zavarlvanja. Hemijski sastav ekvlvalentnim uqljenlkom CE:

CE

a

u mrn od red j e n

B W R A (British Welding Research As s o c iati o n).

The Welding Institute) nog

5

C + Mn + N1 + Cr +'Mo+V

:!n"

'I;

10

,

i

parame t a r a r u ~ -

~ ellka

lzr a!ava se

Prora~unatim

35 ~eklvanom

vrednostima CE i

sadr!aju vodonika (zava-

rlvanje bazl~nim 111 rutl1nim elektrodama) prldodaju se poka I prslinc se uve k p o jav l juju.

za P

s

-Intenzltet krutosti "k "

i z ra~unava

se u zavl s n os ti od

debljine lima "9" u mrn prema izrazu k=66.s; a "H" se us va ja i z

tablice 9. Stavljajuei u qornji izraz P = -0,5 mo z e se izrac un a ti s 0 povol)na . brzina hladjenja prl 300 C i na o s no vu t o ga, za pozn a -

te parametre zavarivanja,i temperatura pre d qrevanj a ( v. str. G8). Bez obzira na

na~in

proracuna tempera t ure predgre v a n j a,

nlje opravdano da ona bude iznad temperature poc etk a martenzitnog preobrazaja. To je i razloq Ato se temperature predgrevan ja dan as sve manje odredjuje lz dijagrama iz o terrnalnog ill kontin ualnog razlaganja austenita za dati c elik, jer se pri

korl ~6e n ju

tih o dijagrama preporucuje temperatura predqrevanja 30- S0 C lzn a d tem-

perature Ms. -Sa qledl§ta pospe§lvanja lzdva janja

~o donika

iz obla s-

ti zavarenog spoja, velikl znac aj ima i naknadno zagrevanje z a v a ra 111 §ava pre njihovoq hladjenja do sobne tempe rature .

U n o ~ e n je

~elova u pe~ t ~ LOO-200oC delu j e posebno na brzlnu hladjenja pri

t~mperaturama iapod 300°C. Za konstrckcl c ne cellke p o v l§en e ja~~ne

cesto je dov_oljno zagrevanje u taku 30 do 60 minuta pri

100-lSOoC, dok je za debljine iznad 10 mm ponekad potrebna naknadna zagrevanje od nekoliko sati (3 do 5 h). Pri zavarlvanju delova veoma vellkih preseka (npr. 300 mm)

zavarivanje se moze

viAe puta prekldati 1 primenltl naknadno zagrevanje ~lme se stvaraju uslovl ze pouzdano zavarivanje.

-

2. P r a k t

1

c

39 -

n e

met 0 d e

Odredjrvanje zavarljivostl opitima zasniva se n a pro uc avanju pojave prsllna u za v arenom spoju u (1) vanja,

toku proc e s a z a vari-

(2) neposredno p o sle toga l1i (3) pesle odredjenog v r emena

( - 48 h). Me djutim, procena za v arlji vosti prime nom praktic nih me toda proslrena je 1 na ispitl v anje p o jave prslina usled naknadnog zagrevanja tj . termiCKe abra de, kao i radnim naprezanjima ,

na

nast~janje

prslina pri

tzv. eksplo ata=i o ne prsline.

Po java p r s lina u zav are nirn spojevima uop § teno je re z ul tat napo nsko-deformacio nog stanja, koje materljal s manjene plas ticnos-

ti u zavarenom spoju ne

mo ~ e

podnetl.

Kriterijumi za ocenu z avarlji vosti mogu biti ·razliciti i zasnivaju s e na odredjivanju kriticne deformacije u funkcijl tem-

perature pri z a varivanju, kao i na odredjivanju kriti c nog napona prl kame dolazi do poj a ve prs l ina.

Zbog veliko g broja praktic nih metoda za ispiti v anje zavarlji v osti (oko 900) n ij e moguce pOjedinacno ih obrazloziti, ali je bitno da sve o ne utvrdjuju vrstu i stepen promene ispltlvanog probnog uzor ka . Kod ve6in e

probe se izlazu zagre v anju i

prakti~nlh

termi~kom

metoda isplti v anja zavarljlvosti

ciklusu: lokalno,po celom profilu ili

hladje nju isto k ao i pri zavarlvanju (sirnuliranje

termickih ciklusa) i sl. Stepen nastalih promena utvrdjuje se poznatim

me t odama lspitlvanja (zatezanjem, savijanjem, merenjem

tvrdo 6e, !ilavosti i 51.), pre i posle termickog de jstva, a po

po t rebi se ispituje i pojava prslina u

~avu

i okolini .

U cilju prikaza sus tine pojedinih grupa prakticnih lspitlvanja za o c enu z avarljivosti daju se obja§njenj a karakteristl c -

nih proba iz po j edinih grupa.

Pr o be sk lo no a ti ka lomu ( toplom 1 hladnom) Ove pro be su veorna znacajne 1 najvi § e se koriste prl osva j anju novlh vr s ta osno vnih i dodatnih materijala, pri nj1h o voj sistematlzaclji, izboru i potv rdl kv a llteta, odnosno metoda i postupaka z avarivanja. Na jve6u primenu ima ju probe sklonosti ka poj av1 hladn1h prslina,

jer se pri ispitiv anju moze uzeti

u obzlr 1 uticaj parametara z a vari v anja. Probe hladnog lorna,

t j. probe sklonosti ka hladnim prs-

11nama,dele se na dYe g rupe :

1. pr obe s lo b o d nih ( ne ukr ude ni h ) apoj e va 2 . probe ukru de nih Bpoje va.

- 40 -

U grupi 2. razllkuju se probe: - sa samouklje s tenjemi pomocu takve monta z e ele men a ta probnog spoja da izvedeni ~av iIi spo j izaziva s amouklj es t e n j e ; - sa nasilnirn uklje s tenjem; primenom pos e bnih a l ata i naprava sa Kojima se elementi spoja prinudno ukrucuju. P ri to me ,

kod nekih proba postoji mogucnost promene stepene ukruc enja i li brzine hladjenja spoja

tzv.

toplotne strog osti (o s t r ine), pa se

stoqa primenjuju za ocenu uticaja velicine p o jedin i h f akto ra na

hladni lorn. Probe sa diI't. go vanim na pl' e zan j i ma primenjuju se za ocenu sklonosti ka hladnom lomu posle zavari vanj a , delovanjem spo-

Ijnih opterecenja na zavarenirn opitnim epruve t ama odmah posle zavarlvanja. Prednost ovih prob a je svakak o mogucnost izbora v r ste i

velicine opterecenja, .elme se pro ce njuje njih o v uticaj na

hladni lorn. Pr ob e simuLil"anj e m

tel"mi ~kih

no konstruisanim uredjajima -

aik Lusa se izvo de na p o seb-

simulatorima i po metodi BWRA. U

slmulatorlma se probni nezavareni uzorci izlazu temperaturskim clklusima koji odgovaraju pojedinim od ose

~ava.

pornosti i

ta~kama

razlicito u d aljenim

Na taj se nacin mogu utvrditi promene svojstava ot-

plasti~nosti

u ZUT-u, zavisno od reiima zavarivan j a.

Postoje nekoliko vrsta slmulatora zasnovanih na elektro otporskom iIi lndukcionom zagrevanju. U svetu su danas najpoznatlji simulatori UMET (SSSR), Weld Thermal Cycle Simulato r firme Sroit-Wels (USA) 1 Thermorestor - W (Japan). Therrnores to r, f i r me Fujl Electronlk Industrlal Co. Ltd. jer lmitira ne sarno termicki vee i

je najsavremeniji simulator deformacioni ciklus zavari va -

nja, sa mogueno§eu uvodjenja vodonika za vreme hladjenja.

Za ispitivanje po metodi BWRA koristi se jednostavna t ehnika simullranja koja se sastojl u zagrevanju uzoraka u pecima

do 950°C 1 zatlm hladjenju; potom se uzorcl lspituju zatezanjem 1/111 udarnlm zatezanjem. Pregled neklh praktlcnlh metoda za

ispltiv~je

zavarlji-

vostl dat je u tablici 6.

.

Na osnovu rezultata analltlcke procene zavarljivosti i .ljene provere prime nom praktlcnih proba,iz tabllce 6. ocenitl zavarljivost i predloflti mere i

I

mole se

uslove da se ona p o bolj-

Aa. Odnosno, krlticne veliclne usvojenog pokazatelja zavarljlvost1

(tvrdo~e,

vanjem:

!11avoatl, praline, itd.) mogu se ostvariti zavari-

Tablica

6.

Pregl ed

Kr i te ri j um

prak t i~nih

proba z a ocenu zava r ljivostl

Vrste probe samoukruce ne

CTS , krs tas til

sa reg u lisan im naponom sa slmulisanim kim ciklusima

TRe , HRC , IHPLANT , LTP

-n

- BWRA i

-n -<

Fisca ,

'" .... .....

h l adnlm

~ ~

...

-~ -

termi ~ -

.....'"

toplim

..."

lamelarnlm

ukru6ena

0

.J< til

!arenj:>

Te}cken ,

metalografska s truk tu rna mehanicka

Kruzna OJ OJ

imitacijom zagrevanja:

elektri~ n im

otpororn, indukcijom ( strujorn visoke frekvence)

Teken , Pisco ,

s a regullsanim n apo nom

0

-

0-

.J<

Ocena

Naziv probe

Q)

Vares t raint , Bauman

-n ::> -n -<

"

..

Kruzna

OJ

>

on 0 0-

...........

Q)

c

Ispltiva n je zatezanjem u pra vcu debljine lima

....

..> a. ..

-n 0

c

-<

0 a staticka karakteri5tika je

ras t u da iIi pozitivna . Druga karakteristika e l ektrlcnog luka , koja predstavlja zavisno st napona i

jac lne struj e od vremena zavarivanja zove se

d i nam i c k a k arakt e ri8t i k a. Ova karakteristika pr i kazana je na sl. 23.

z a slucaj zavarlvanja jednosmernom strujom; ana 51. 24. za

zavarivanje

naizmen i~nom

strujom . U primeru n a 81. 24 . prikazana

je sime t ricna promena napan a u odnosu na vre mensku osu. Ova simetricnost

mo~e

biti na r u§ena pri odrzavanju e1ektricnog luka lzme-

d j u mat e r ljal a veoma

razll~ltlh fizi~kih

o.ohina , kao ito au W i

- 49 AI , W i 1-19 , \oJ i Cr - celiei ( 51. 2 5 ). Nesimetrican

na pen

stet-

no deluje na tehnoloske osobine luka, naroelt o pri z ava rivanju

60 :>.

,

~

0

"0

'"

50 40 30 20 10 0

C

A

I

I

0 '

'" 0

,

tj. da u radnoj

karakteristlka uredjaja bude strmija od

statl~ke

ta~kl

1r s poljna

karakterlstlke

luka. Pove6anjem vrednostl MK • raste stabl1nost sistema. s Za postupke ru~nog elektrolu~nog zavarlvanja primenjuje 8e struja relativno male ti~ke

ja~lne,

§to odgovara oblasti ravne sta-

karakteristike za koju je aUt

ar -

tg a - 0

Zbog toga se koeficljent stabilnostl svodi na

au

K sa

§to

zna~i

da

(

-rr-u)! r

~e

> 0 ,

sistem biti stab11an sarno ako je

au

(~)1r < 0 •

auu ar-

Stab1lnost sistema tefi ka maksimalnoj vrednost1 kada Ato nastaje kada se spoljaAnja karakteristika u radnoj

•

-~ I

ta~ki

prib-

lifava s leva vertlkalnoj liniji (a • • /2 ). Zato je za postupke ru~no9 elektrolu~nog

zavarlvanja (RELi TIG ) povoljnija tzv . stl'ma

spolja§nja karakterlstika nego blaga karakteristika. se ta pogodnost ~kom

tuma~l

Matemati~ki

ve60m vrednoA6u koeflcljenta Kat a u flzi-

smislu se na uredjajlma sa strmom karakteristlkom

promene du!lne luka veoma malo odr!avaju na

ja~lnu

Blu ~ ajne

struje zavarl-

vanja. Za

~utamAtizovane

14%1 u oblasti l'Qs tuda

postupke zavarlvanja radna

Itatl~ke

ta~ka

se na-

karakteristlke, pa je Ka ve61 ad

- 52 nule za svako

au u

(rr-) Ir < 0

aUt

jer je ~

O. DrugLm re~ima,potrebna stabilnost luka U o vo j oblasti mo~e se p09tl~1 i primenom uredjaja sa bZag om spoljnom >

karakteristlkorn. ~tavl~e, za automatizovano zavari vanje pogodn l ja

je blaga karakteristlka, jer se pri promeni du z ine luka znatnije menja i ja~lna struje, ~to je osnova za sarnoregulaclju. Ake se npr. smanjl du!ina luka, jacina struje znatno raste izazivaju6i ubrzano topljenje vrha elektrodne ziceJ time se du zina luka 1 jacina struje vra~aju na pocetne vrednosti. Pri povecanju duzine luka de~ava se obrnuto, uz 1sti efekat samore g ulac i je. 3.2.3

Elektr1~n1

otpor

Et ek trootpors ko z au ari ua nje (EO) zasnlva se na toploti koja se oslobadja prema Ozulovom zakonu

o

t

D

2 JR1 dt o

gde je: R - omsk! otpor metala, i - trenutna ja~lna struj e zavarlvanja, t - vreme. Zavarljivost rnetala ovirn postupkorn je bolja ukoliko mu je ve6i elektri~ni otpor i nl~a temperatura topljenja. Najvise s~ elektrootpornirn postupcima zavaruju tank! limovi od niskougljenlcnog

~el1ka.

Zavarivanje pod troskom ( EPT) takodje se zasnlva na top-

lotnoj energiji dobljenoj iz elektricne energije prema D~ulovom zakonu. Rastop elektroprovodljlve troske i rnetala spro vodi elektri~nu struju prl cemu se oslobadja odredjena kollcina toplote kojom se topl dec osnovnog 1 dodatnog materijala. Rastop troske, neophodan za poeetno zatvaranje strujnog kola, dob1ja se uspostavljanjem Naatal1

rastop

elektr1~nog

prekida elektricni

luka koj1 top1 prasak.

luk, a proces se dalje nas-

tavlja dejatvom Dfulove toplote. 3.2.4

MIaz plazme

Pod pojmom plazma podrazumeva se specijalno stanje vlsokojonlzovanog gasa kojl se sastojl od naelektrlsanih cestlca jona 1 elektrona- u takvim odnosima da je ukupno naelektrlsanje jednako null . Plazma je odllcan provodnlk elektricne struje i u tom pogledu mole se uporediti sa metalima.

- 53 Pre ma ste pe n u j o nizaci je razli k uju se i1 igk ot e mp e l"a t u lteka 40 (t '" 10 C) i Vi8~kot emp e ~atu~8ka ( t > 10 6 o C) k o d kc je

plazma

'"

s tepe n jonizacije 1zn0 5 1 ake 100 %. Te mpe r a t u ra p l a z me c e s to s e - 23

izra ~ ava

u energe tsklm jed lnicama e V (l e V = 1, 6 . 10 J ) p rl ~eo mu leV odgo'/ ara tempera turl a d 1166 0 C . Plazmeni p roc e ~ i k o riste se ne sarno za za v a r i vanj e , reziln je i janje

ult radlspe~ ~nlh

pra hova cis tih

me t a li z a ciju ve6 i met al a ~

z a dob l-

k a r b ida , ni t rida

kao 1 za pro lz v odnju s peci ja lnih Illat e r i j a l a u vrlo Inallm Y.. ol i c i-

nama. Toplotna energi ja k o j a se pre k o pla:..me pred a je p l o c ! data

j e izra zom

2 gde je: A - povr s ina r a zmene topl o te u em i TI l T2 -

ra plazme i

te mperatu-

plobe u Kj a - k oef i c ij e nt prel a za t Op lote jzme dju

mlaza plazme i povr s ine metal a ( z a ml a z a r g o n ske pl azme a = 10- 2 _ 10- 1 W/ 25mm s < 2 5 mm

51. 44. Uzorci z a ispit1vanje sklonost1 ka l ame larni rn prsllnama preme lamelarn1m prslinama 1 1ma ju S

~

0,010 %,

~z ~

15 %1

~e 11c1

Klase ·C · au neotporni na l ame larne prsline i i maju 5 ~ 0 ,0 2 0 %, ~z

!

~ajmanj e

8'. Os 1m toga , d a ju se 1 pre poruke za

du!en j a po debljln1 llma : 6 cljel 6

z

&

z

=

10 % z a sl abo

15% za srednje 1 6 . = 20 % jako z

P r s 1 1 n e

v rednos t 1 lz-

opte r e ~ene

opte re ~e n e

k ons tr uk-

k o nstruk clj e .

! a r e nj a

Prs11ne !arenja mo gu d a n a stan u 11 1 d a s e §lre p r1 naknadnoj termi~koj obradl z a varenlh spoje va. Ta obrada je n a j ~e~~e !arenje pr1 temperaturi

<

Al

r a di umanj e nj a sops tve n1h napon a . Pr-

sline !arenja se ne mo gu o tk r iti je r se spo jevl ob 1~ no kont ro11§ u metodima defektos kopije pre n akn a dne

te rmi~ke

o brade. Za to s e do-

gadja da mnoge konstrukcije pol::i n j u d a rad e s a ve ~ S t vo r e ni m p rs l1nama !arenja. Raz11kuju se d ve g rupe p rs1 1na koje n as t aj u za vreme ! a re nja:

- 96 0 1. prsline za~ete u niskotemperaturnoj oblasti (200-300 C) jo§ u toku zagrevanja do telnperature ~arenja; 2w prsline koje nastaju u toku farenja na temperaturl

~arenja4

Naj~e§6e naro~ito

odgovaraju~oj

nastaju prsline u

po~etnom

stadijumu zagrevanja,

prl preterano velikim brzinama zagrevanja. U takvim us-

lovima stvaraju se velike temperaturne razlike lzmedju povr §lne ~va 1 njegovog sredl§ta, §to prouzroKuje termitke napone

-1

koeficijent term1~kog linearnog §irenja u K , 1 gde je a E - modul elastl~nosti u Pa. Kako pri zavarivanju nastaju neravnorrerne i neravnotezne strukture, pres16enl cvrsti rastvori, marten zit l1i bejnit, to se zagrevanjem eve strukture razlalu 1 nastaju strukturnl naponi. Sablranjem termicklh 1 strukturnih napona, na pojedinim mestima,

prevazilazi se jacina metala 1 stvaraju praline . Osim toga, pojavi ovih prslina doprinose i zameei toplih ili vodonicnih prslina, koji pokazuju lokalno o~te6enje graniee piimarnih zrna ili urnanjenje njihove kohezione jacine. Pri zagrevanju do temperature ~arenja ove inieijalne praline mogu se pro§iritl do kriticne veli~ine. Zbog toga se te prsline nisu rnogle otkriti defektoskopskom kontrolom nakon zavarivanja vee tek posle larenja. Najeflkasnlje se prsline ~arenja ave vrste sprec avaju malorn brzinom zagrevanja, naro~ito do temperature oko 300 o C. Ta brzina prl zagrevanju delova velike mase treba da bude u granicarna 15 do 20 0 C/h. Drugo re§enje, koje se veoma cesto koristi, jeste dogrevanje sa tzv. prelazne temperature. To znaci da se posle zavarlv anja i hladjenja dela do oko 350-1S0 o C, direktno nastavlja sa zagrevanjem radi ~ arenja. Isto tako treba obratitl palnju i na mogu6e koncentratore napona kao §to su povr§lna §ava i njegovl geometrijski faktori (rad1jusi iv1ca).

Oruga grupa visokotemperatursklh prslina larenja vezana je za slol enu strukturu zavarenog spoja i difuzione procese pri ~arenju . Mehanizm1 nastajanja t1h prslina jo § nisu razja§njeni i

posebno se proucavaju na nivou hipoteza u naucnoj disciplini Metalurgija zavarivanja.

- 97 1.5

STRUKT UR NE PROMEN E PR I

Promene

unutra~nje

ZA VARI VANJU

g radje metalnih zrna, koje se de § avaju

u zoni pod uticajem top10te, nepovo1jno deluju na

mehani~ke

oso-

bine zavarenog spoja. U ZUT-u ' se pove6ava tvrdo6a i nehomogenost,

a umanjuje

p1asti~nost

i

~i1'vost

u odnosu na osnovni materija1.

Promene u gradji metalnih zrna se posebno razmatra j u za: ~vrstom

1. metale sa vi s e stabilnih faza u

stanju (npr.

~elik)

2. meta1e sa sarno jednom stabi1nom fazom u

~ v rstom

stanju

(Al, eu).

U abe grupe metala, u zav isnostl ad

na~lna

prerade, treba

raz1ikovati topZ o i hZ a dno v at j an e poluproizvode.

1.5.1

Promene u v isefaznim metalima Pri zavarivanju navedenih metala topljenjem u zavisnastl

od

term1~kog

ciklusa u pojedinim

ta~kama

"spoja neminovne su teku6e

strukturne promene, kako pri zagrevanju, tako i pri h1adjenju, koje su na primeru

ug1jeni ~ nog ~elika

Sematski prikazane na sl.45.

I

"I '

p

I

p

I

.~

- ~ .~

I

V l' em e

51. 45. 5trukturne prome ne i h1adjen ju

u g1 j eni ~ no g ~ e1ika

pri z a g revanju

- 98 Trajno dejstvQ toplote pri zavar ivanju vi§efaznih leg ura mo~e

nog

se prikazatl na primeru zavarivanja topljenjem hladnovalj aniskougljeni~nog ~eli~nog ~eli~nim

na na toplovaljanirn

lima. Promene u gradji metalnih z rlirnovima, razlikuju se od hladnova -

Ijanih jer ne sadrze zonu rekristalizacije. Promene strukture pri zavarivanju P~etna

njegovog polirnorfnog preobrazaja.

~elika

posledica su

feritno-perlitna gradja

stabilna je pri zagrevanju sarno do temperature Al (51. 46). U zoni izmedju temperatura Al i A3 5truktura je ex + y, a iznad temperature

A)

cela masa je

preobra~ena

u austenit. T

to ;,

~_Z_o~-.!opl_ jenj_a - ----")t;t~--:_:_~R:.....:..:!~ Zon_ a _n. p_ ot_p_un_og_to_p_~_ jenJ· a l 'l.· dl(8 kvi

~ +

I I

Zona pregre vanja

R

---------1 Zon a n o rma LizaciJoe

Zo na nepotpune r ek ro is't ali2Qcije

- - - -

Zo na re k ~i 8ta ~i

ZQ

ci .i .

I I

f-+-L.....,~~----+-

I I ex I. (ex I I

I I

0. 8

2 ~ oJ ~C

51. 46. 5trukturne promene pri zavarivanju ni5kougljeni~nog ~elika

Na temperaturl Al perlit se razla~e i prel a zi u austenit. Ova promena je uslovljena difuzijorn ugljenika, sto zahteva odredjeno vreme, pa se preobra~aj ne odigrava istovremeno na s v im per-

litnlm zrnima. U ~esticama a koje BU ve~ preobra~e ne u y, parale-

Ino se odvija difuzija ugljenika u okolni jos ne preobra ze ni ferit. Zbog kratkog vrernena zadr~avanja rnaterijala (pri zagrevanju) izrnedju temperatura Al i A3 nema dovoljno vrernena za difuziju, pa s e dobija grubo zrnasta struktura (p r i hl adje nju strukture A -A

do 3 bija se nehornogena feritno-martenzitna struktura ~ak i pri rnalim I

-

~9

-

brzlnama hladjenja, jer nlje bl10 dovoljno vreme na da ugl j enik difunduje iz prebogatog austenita u okolna perl l tna zrna) . Treba uzeti u obzir da

Be

pod uticajem histerezisa stvarne temperature

AC , Ac 3 , Ar l , Ar 3 razlikuju od ravnoteznih. Ve l iclna hlsterezisa 1 zavisi od brzlne zagrevanja i hladjenja ka o 1 hemijskog sasta va celika . U zonl zagrejanoj iznad t emperature A3 Bve do solidus-te mperature

kona~na

struktura je austenitna , a

struktura zavisi ad

brzine hladjenja. Daljlm zagrevanjem temperatura raste lznad solldus-tempera ture kada legura pocinje da se topi i prl dostizanju l1kvidus temperature prelazl potpuno u rastop. Pri hladjenju posle stapanja, promene u cvrstom stanju koje se

de~ a vaju

u

~avu

~ava

i ob 1 astima oko

zavise ad brzine h la-

djenja. U slucaj u hlad j enja relatlvno mal 1m brzinama koje odgovaraju

ravnote~nom

stanju metastabllrog dijagrama, promene rastopa su

pratene prlmarnom kristalizacljom metala s ava 1 p r ekristalizacijom (v. pogo 1.4). Sa slike 46 se takadje zapa!a da pri hladjenju spoja, posle Sava

oe v r~tavanja

~ava

dolazi i do promena u zoni oko

tj. ZUT-u,takO da se javljaju oblasti pregrevanja, normaliza-

cije, nepotpune prekristalizacije a takodje i rekristalizacije ( za slucaj

prethodne prerade

materljala hladnlm deform!sanjem) . Kod

toplovaljanih celicnih limova izostaje rekristalizacija,jer se ona spontano odvijala vet u fazi proizvodnje lima, tj. u toku obrade na toplo. U slucaju hladjenja vetim brzinama od kriticne brzine, promene koje nastaju kod celika u rsku sitnozrnastu strukturu u

~ avu ~ a vu

i i

ZUT-u uslovljavaju poliedastrukture neravna te znog raz-

laganja austenita u ob lastima ZUT-a u kojima je stvarna brzina hladjenja dostigla vrednost vetu od kriticne. Krlticna brzina hladjenja kao najmanja brz in a pri kojoj dolazi do martenzitnog

preobra ~ aja

sastava celika, prvenstveno o d

austenita za v isi od hemijsk og

sadr~aja

ugljenika i krete se u

granlcama od 800-10.000 °e / s za niskougljenicne celike , 200-800

°e/s za srednjeugljenlcne ce llke i manje od 200 °e/s za visokougljenicne celike. Prl hladjen ju brzlnom vetom od krltlc ne dolazi do pothladjenja austenita do Ms - temperature

tj. do temperature poeetka

klnetike martenziene transformaclje . Ova temperatura kao 1 M f noano i

Ms

(sl. 4 7)

temperatura zavrSetk l\ martenzitne t r ansformacije, od-

Bs -

temperatura

po ~et.ka

helnitne transformacije , zavisi

-

100 -

uglavnom od sadr~aja ug ljenika i legiraju6ih elemenata.

~

ButektO'iti1li ceUk Q8'X.C 800 ~

700

A

.~'.~

V V"

/

,-" 600

A

.

1..-

,;'

'/

,,-'p. ~

"

~ ~

"-

..,

400

P

~

A

t---

300

I-~ 1-- .

.-

200

(. -

15

I

33

iJo

F+C

\ I'\. .., 500 Bs 1,\ A·r·C f- : ~ ~

(.-

r-'

~

I ~

"• " E

-

I - i-'

142 42

.- t-. (--.( - .- t-. l t'..... -... k

r-:~;-~ t'"

1J7

f- .

147 52

....

~,

~ . - 1-. ~J

r--.. .......

57 58

~

A'H

100

62

·s

.~

~

5 10 20 50 1002

1 2

64

'e-: 0::

:>;l

10 4

10 J ureme,

10OJ

8

51. 47. Dljagram izotermalne promene austenlta

Ovu zavisnost mnogi autori daju preko brojnih empi rij sklh izraza u kojlma se temperature Ms, Hf 1 Bs daju zavisno cd sadr~aja

hemijskih elemenata u

~ ellku.

Tako je npr.

- po autoru COE:

Hs = S39-423 .C-30,4Hn-17,7Nl-l2,lCr-7,SHo Hf = 346-474C-33Hn-17 Nl-l7Cr- 21Ho - po autoru STEVEN i HAYNES: Hs Hf

~

S61 -4 74C-33Hn-17Ni- 17Cr-21Ho

a

Hs

-

2 1S

°c

- po autoru HON EY CO MB: Ss = 830-270C-90Hn-70Cr-83Ho

°c

°c

°c °c

- 101 Kinetiku austenltne transformacije, zavisno od brzine hladjenja,prate odgovaraju6~ strukturne odnosno zapreminske promene. Specifi~ne

razli ~ ite;

zapremine pojedinlh struktura su

naro~ ito

se pove6ava zapremina pri obrazovanju martenzlta (sl.48), § to u

elasti~noj oblasti (t < 6¢OoC) u uslo v ima ometenog §irenja, izaziva sopstvene napone.

2 1

1000

AC J

- -- - - - -80 0

AC1

1

- - ---1 J

600

_I

- - - -- - - -

1

/ I \

400

200

6V / V

Sl. 48. Promena zapremine pri zagrevanju (1) i hladjenju ~elika; (2) nezakaljivog, (3) zakaljivog

Martenzitna struktura u spoju je krtost,§to je nar~ito dlnami~ki optere6enih.

nepo~eljna

§tetno kod nose61h

jer pove6ava

kons~rukclja

Stoga se nastoji da se martenzitna transformacija smanjenjem brzine hladjenja ispod

kriti~ne,

posebno spre~l

bilo promenom parame-

tara zavarivanja 1/111 druglm tehnolo§klm merama. Prou~avanje

je u oblasti

klnetlke transformaclje austenlta

terml~ke

istra~eno

obrade, u uslovlma izotermalnog hladjenja

(pri stalnoj temperaturi) i prikazano pomo6u TTT-dijagrama (ternperatura-transformacija-vreme)

(sl. 47); a takodje i u uslovima

kontinUalnog (neprekidnog) hladjenja i prlkazano KH-dijagramom (s1. 49). U

slu~aju

procene promena pri zavarivanju prikladnlja je

primena KH-dijagrama jer su uslovl hladjenja

bli~i

stvarnim, mada

Be 1 TTT dijagrami mogu koristiti za orijentaciona saznanja. Razlika izmedju pomenutih dijagrama je u tome §to su u KH-dijagramu

- 10-2 unete krlve hl a djenj a ra zll ~ltlm brzlnama 1 strukture 1 tvrdoee koje s e kon a~no dob lj a ju h l adjenjem odgovaraj ueom brzlnom. U pos-

1

60

o~ ~~~ ~~ ~-----

70

"'~ ~~ ~ ~

a 60 a

~" I \"1 ~ ,\1 ~ .~~

'\

a a

,."

1\ '"\

'\

II '\. ' \ f

200 fOO

\

tlil~ ~

""

"

"-

"-

A"

"" ."" K"" '" 1\ \ \ "(

~ '\ Iv 8 \

'" h( 1\ \

.\'l.

~

.\.~ \ \~

\~~8 0'0

\

\ 1\ \

11\ ~

; , ~; \

0,1

r---.

'"

;,;::~ -

~ T ~~

fO

~

~

\

~. - \-

\ \\ \ \ \ ~- ~\- I~ \::-" - 1' " ~ ~

-

:-

~ ~

r-.," ~

~

~

~~

~

lOaD

100

v r e me "

\

~

8

- krlve h ladjenja 1,2, ••• - tvrdo ea RV, 350 , SOB, ••• Sl. 49 . Prlkaz KH - dljagrama l e dn je vre me za po t rebe zavarivanja

~elika

izradjuju se KHZ- di-

jagrami (kontlnualno g hladjenja prl zavarl v anju) , slmullranjem s tvarnih

term1~klh

cik l us a zavarivanja

i

unosenjem njiho vog taka

hlad j en ja u KH - dlj a g ram.

1.5.2

Promene u jednofaznlm metallma Prl zavarlvanju hladnovaljanlh 11mova i

drug lh prol zvoda

sa jedno£aznam strukturom,u toku zagre v anja nema struk turn i h p ro -

mena 081m prateeeg rasta zrna; all dolaz i do promena prl hl ad j enju. Zavlsno od brzlne hladjenja obra z uje se § av sa odgovara j ue orn veli~1nom

1 o rijentaeijom krlstalita

tj. strukturom, a zonu oko i

i z ostaje trans fo rma-

vell~lna

temperature prl hla-

lava karakterilu rekristalizacione promene

eimo razlaganje. U oblastima ZUT-a u kojima je

djenj u vila ad TR - tempe ra t ure pra ga r e kri stalizacije - dol a zi

do pojave

rekrlsta~aeije. Ova se tempe ra tura odredjuje emp l rljsk-

- 103 1m lzrazom zavlsno od temperature topljenja (Tt) razmatranog metala TR = aTt gde se koeflcljent "a" uzlma u zavisnosti od t lst06e metala. Tako je npr. a = 0,2 - 0,1 za vrlo tiste metale, a tehnltke

~lste

~

0,4-0,3 z a obitne

metale 1 a = 0,8 za legure.

Rekrlstallzaclja je pojava promene

veli~lne

1 obllka zrna

hladno deformlsanog materljala. Velltlna rekrlstallzaclje zavlsl pored temperature 1 vremena 1 od kolltlne leglraju6lh elemenata, stepena 1 brzlne hladne deformacije,

~to

je detaljnlje

obja~jeno

u 11teratur1.

Pri zavarivanju Sll stoga u zonama

bli~e

~avu

zrna znatno

krupnlja kao posledlca duzeg vremena koje su ta zrna provela na temperaturl ve60j od T R • U granltnoj oblasti gde se upravo dostlze TR potlnje i

re-

krlstalizacija all sa jedva uotljlvlm promenama u odnosu na hladno deformlsana zrna.

1.5.3.

Terml~ka

obrada zavarenlh spojeva

Pri zavarlvanju menjenog

na~ina

metala 1 legura, zavlsno od prl-

1 postupka, nemlnovno dolazl do ve6 i h

njih strukturnih hanl~ka

razli~ltlh

111 ma-

promena koje uglavnom deluju nepovoljno na me-

svojstva zavarenlh spojeva. Sv1 postupc1 termitke obrade

koj1 se pr1menjuju u toku 1zvodjenja zavarenog spoja dele se na: - prethodnu termitku obradu termi~ku

obradu u toku zavarlvanja 1

- naknadnu termitku obradu, 1 1maju za c11j da se dob1je odgovaraju6a struktura koja po svojstvima treba da 1spnn1 trazene zahteve.

Prethodna termid k a obrada 1ma za c11j optimalnu pr1premu materijala za zavar1vanje: ujednatavanje hemijskog sastava, otklanjanje sopstven1h napona od prethodne prerade 1 dob1janje pogodnih mehan1~kih osob1na. To se post1ze normallzaclon1m zarenjem, potpunlm zarenjem, n e potpun1m zarenjem, zarenjem za otklanjanje napona 1 kaljenjem. Kao Ate je poznato normaL i sa cio no zar e nj e se sastoji iz zagreva~ja

do temperature 1znad AC

3

odnosno Accm, progrevanja

pri toj temperaturi 1 hladjenja na mirnom vazduhu. Nakon te obra-

-

104 -

de dobija se sitno metelno zrno i ravnomemlja raspodela strukturn1h aastojaks. Normallzacionom !arenju podvrqavaju se nlskou91jeni~ni ~elici, kojt su pre zavarivanja preradjenl. postupclma plasti~ne obrade. Potpuno lar_nj_ se oatvaruje zagrevanjem do temperature neznatno iznad AC , proqrevanjem pri toj temperaturl 1 hladje3 njem lspod Ar1 radl potpune prekrlatallzaclje. Nepotpuno larenje ae sastojl lz zaqrevanja lzmedju temperatura AC 1 AC 1 hladjenja do temperature Ar 1 rad! dellm1~ne 3 1 prekrlatelizaclje. far.nj • • a anil.nj_ napona ostvaruje se zagrevanjem iaped Ac ' proqrevanjem pd! toj teq>eraturl 1 hladjenjem.

1

Kalj_nj., u atvarl, naataje austenltlzacijom 1 zatlm brzim hladjenjem prl ~emu se doblja martenzltna 111 bejnltna stru-

ktura.

OtpultanJe se prlmenjuje odmah posle kaljenja, a ostvaruje Be zaqrevanjem delova lapod AC 1 1 laqanlm hladjenjem. Svl vldovl hrenja (potpuno, nepotpuno 1 za otklanjanje napona) nalaze prlmenu kod ~el1ka pov1§ene ja~lne, rad! del1m1~­ ne promene mehanl~klh osobina 1 otklanjanja sopstvenih napona -; naro~lto ako se delovl prlpremaju za zavarlvanje mehanl~klm se~e, njem. T.rmi~ka

obrada u toku aavarivanja uglavnom je nepotpuno

!arenje 1 . !arenje za otklanjanje napona. U term1~ku obradu u to- \ ku zavarlvanja mole se ubrojat! 1 predqrevanje delova pre zavarlvanja no 1 za vreme zavarlvanja. Naknadna t.rmi~ka obrada ima za cl1j da se delovima zavarene konatrukc1je obe zbede truene mehanl~ke osobine 1 da se odstrane unutralnji napanl nastali u proceau zavarlvanja. Obl~no se kao naknade term1~ka obrade pr1menjuje normallzaclono !arenje, !arenje za otklanjanje napona 1 kaljenje a~ otpu§tanjem. Kaljenju i otpultanju podvrqavaju .e spojevl kojl se 'Ie obradjuju pos1. zavarlvanja. Poatupcl term1~ke obrade blraju se prema konkretnlm uslovirna na oanovu aaznanja 1% term1~ke obrade 1 ~eklvanlm' strukturnim promenama prl zavarlvanju.

-

2

NAPONSKO I

105 -

DEFORMAC IONO STANJE U ZAVA RE NI M SPOJEVHIA

Sve zavarene k o n s trukclje 1 elementl i zlozeni su nosti od namene dinami~kim .

razli ~ itirn

Veli~inu

u zavis-

spoljnlm opt ere 6en jlma - statickirn ill

tlh optere6enja uzlrna u o bzlr pro j ektant pri

dimenztonisanju z avarene konstruk c ije primenoro s a z n anja lz Otpor-

nostl rnaterijala i Teorije elastic nos t i.

Uobl~ a jeno

je d a se ta

spoljna optere6enja nazivaju radnim. a njl h ovim dejstvom u obll ku sila 111 momenata nastaju 1 odgovaraju6i r adni n ap o n i . Osim o v lh napona u poluproizvodlma 1 g oto v l m prolz vod l ma gotovo uvek se javljaju 1 t z v~ 8 0pst v eni n apon i

nutra§nji). koji niau rezultat

dej~t v a

(zaostal i

ili u-

spol j n eg o ptere 6 e nja ve 6

su posledica postupka lzrade del a (n p r . 1 1ven ja . hladno g de£onnisanja. termicke obrade, zavarlvanja ... ) . U

slu~ajevima

kada au s o pst ven i n a poni i a tog znak a kao 1

radni, nj t hov zbir maze pre6i g r anlcu el a s t lcn o st l . odnosno posledica je trajna - plasc i c na de f o rm a c ija koja se uoc avu promenom

dimenzija i oblika (krivljen je. v itopere nje). da bi u nekim slu~ajevima

doveli i do dekohezije materijala (poj a ve prslina i 10-

mal • Kada su sopstve n i n apan! 5uprotno g z naka ad

6e naponsko stanje biti nl ze o d II - uglavnorn se to de§ava

san~

ra~unskog

r a ~~ih,

o nda

i ponekad 6e te z iti n u-

u pojedinim delovi ma za v arenog

spoja, jer su u ve6ini slv1:; a jeva sopstve ni n a p oni promenljivog znaka, pa se u jednom delu zavarenog sp o ja sabira ju sa radnim naponirna, a u drugom oduzimaju.

2.1

SOPSTVE NI .NAP OII I I DEFORMACIJ E Neravnomernim zagrevanjem i

hlad j enjem u toku zava ri vanja

nastaju uslovi za pojavu sopstven1h napona. Uzrok tome je §to s e

dovodjenjem i prostlranjem toplote materijal na j pre z a g r e va i topi, a zat1rn hladi u uslovima ometenog tj. n e slob odno g §irenja i akupljanja. Pri tome nastaju·t . rmi~ k i i st r ukturni sopstveni naponL

-

106 -

P rema vel i~ in l s o pstven ih n a p on a mo1 e d o c ! do p o jave e l a sti~nih

iIi

elasti~n o -plasti c nih

defo rmaclj a, u zavis no s ti od to-

ga da 11 je veli c in a sops t ve nog nap o na manj a iIi veca od graniee elasticnostl. Sopstveni n apo nl se ug lavnom u ravnc te~avaju u ~l ut­ ra ~ njo5ti

tela i

do gov o rn o se sv r s tava ju u n apon e I, II 1 I I I

da. Na poni I- r eda se

uravn ote~ a vaj u

r~­

u rela t ivno vellk o j za preminl

rnaterijala (makrozaprernini) sllena kao i n ap an t od spol jn j eg opterecenja. Naponi I I -r e da s e ura vn ote ~a v a j u u mik ro z apre rnin l mate rijala, tj. zrnima me t al a , te ne zavise od velic ine i

oblika del a

1 nemaju odredjen prava c ( strukturni napeni ) . llap o n < i III - reda uravnotezavaju se

U

submikroskopskim zapreminama mate ri jala, od-

n0 6no u granicama pa r amet a ra kri5taln e Dej5tVO

unutr a~ njih

re ~etke. t rajan ja , mo~e

napona, prema v r e me nu

biti pr oZa zn o i t r ajno . Zbog promene tempera t ure i f azn i h prome n a menjaju 5e i unutras nj1 napo ni p a su z a t o pro 1 a znog kar ak t era. Pro1azno nap on s k o i

def o rmac1 o no

stanj e n a j v i s e uti c e n a poja v u

prs1ina u z a varenl m spojevima, u g 1avno m toplih. Posle h lad j e nj a zavarenog spo ja do sobne temperature ostaju z aos tali i I i so p s t ve n1 naponi, k o ji magu biti z at eiuc i

i

pr itiokujuci , a p o pravcu

dejstva · u adna s u na a su §ava poduzni i pr ost ~ rn o m

Prema nje moze hiti

popl'ecn{ (51. 5 0a).

polo z aju komponen a t a n a p o na, n ap o n sko sta-

Zi n earno (51. SOb), l'a v ansk o (51. S Oc ) i

za prem1r. -

ako (51. SOd).

b.

°x Ox-+- /~ ___ _ a.

I Co

I

I I

d. S1. SO. Prosto rni raspored napona

°"

-

107 -

Linearno de j st vo s o pst venih n a p on a ne utlc e b i tno n a smanjenj e s igurnosti z ava re n o g spo j a p ri de j s t v u g o tovo svih oblika optere~enj a ( s t a ticklh, dinam i c k i h, oscilatornlh) , p od uslo vom

d a se metal nal a zi u sta n j u me t a l

cak

u k r t o m s tan j u i

p~aBtic n oB ti .

U 5 uprotnom , kad a j e

n ij e s pos o ban da se plas t icn o de f orml se ,

line arno dejst vo s ops t ve n l h n apon a m o~e dove st i do sman je nja moti no §en ja z a va r e nog spo j a , tj . n j e g o ve si g~ rn o sti i p o uz i

dano sti . Takod j e je u t vrd j e no d a i

pri r avan s k om i pros t o rnom n apo-

nsk a rn s t a nju ( 51. SOc ,d) ne dol a z! do smanjen ja moe ! no s en j a za vare nog s poja p ri static Kom de js tv u spol j neg opterecen j a i pl as ticnom

s t a n j u materi jala .

Dokazano j e da Bvi me t a l! i z stan j a p l as tl c nos t l poseb no celie! prela ze u krt o s t anje u o d r edje n i m us lovima (pri nis koj temperatu ri, prl s ustvu kon cen tra t o r a n ap on a , ltd . ) . Tehnolog ij a za vari vanja 1 iz r ad a zava re ne konstr ukcij a treba tak o da se izvodi da sops t veni napani u kons t r uxciji bud u minimaln i . U s upro tn o m a ko se t ehn o l o ~ ko- k ons t r ukt ivnim mera ma sopstven l n a poni ne s ve du n a v r edn o st i ispod g r a n1ee te cen j a do laz1 d o poj ave l o ka lnih plas t icn i h de forma eija p rac e n i h promenom dimenzlja i obllk a za va ren e kon struke ij e . Alte rnativna re s e nj a za s manjen j e s opstvenih na pona i i sp r avljan je defo r mlsane konst rukeije . s u neekonomic na a p on e k a d i ne izvodlj i va .

2 .1.1

Termic ki naponi i de f ormaeij e

Lok a lno (neravnome rn o ) zagre vanje i hl a dje n je me t a l a pri zu va ri van ju toplje nj em do vodi k onacno do pojave s o pstvenih te rmic klh napona, c ij a s e velic ln a moze iz r ac un at i prema i z r a z u (] ::: Ea.o. T gde j e : E - mod ul elas tic nosti ; a - k oe f i cijen t t ennlc kog l i ne arnog § lre nj a; .o.T- r azlika temperatura izmedju pos ma tv an i h t a caka u preseku . Potv rd j eno j e d a za 6T ::: 100 0 C za ni s kou g ~ j e n i c n e cellk e nap on 0 vee p rel a zi gra n l eu tece nj a i i zaz i va t r a j ne de f o rmaclje. Na pr lmeru zavare nog spoja (51. 5 1), koj e g c ine dve zavarene ploc e u obl1ku V - z I e b a , p os l e s l obod nog h l adje n j a prl zavarivanju n a stace s k up l jan je §ava u s va tr i p rave a . Pr i tome Be r~ zll kuje sk upljan j e u pravcu debljl ne ~ava , u pra ve u no rmalnom na o s u § ava (p op r e c no) 1 skupl j an j e d uz ase §ava (podu zno ) .

-

l UU -

I pop r e cwi cry

po deb lji, : i

51 . 51. Sk upl janje 5llc eon og " V " sava Skupljan6e sava p o debljini, pri zavarivanju limova debljine do

25 mm, jeste s l o bocno i ~

u tom pra vcu ne i zaziva unu tra s nj e na p o-

ne. U spoj evi ma ko ji se ne mog u slaba dn a sk up l jati p ojavl j uju se unutr aS1 ji nap e n!, uto liko vet i ukoliko je deblji 05no vn1 mate rij a l. U "V" savovima izvedenihl na sl o bodnim pl ocama nas ta je sa-

vijanje prema otvoru zIeba (51 . 52) . Ko r eni zavar (51. 52a ) iza-

a.

L

S1. 52 . Savijanje p loca p ri zavarivanj u u " V" z leb u ziva pribllzavanje

ploe- a, dole se hladjenjem d r ugog

i

o s ta lih

zava r a, stvara ugaon a deformacij a (51 . S 2b). Ake se na pl ocu postave te gov! sp r ec16e se slobodno savijanje, pa u usl ov l ma o me t e -

ne deformacije nastaju za tezuc i n a p eni po pre c n o n a

~av .

Pona§anje ~ell~no9 ~ tapa u uslo v i~a slobodnog i ome t e nog skupljanja pri zavarlvanju prlkaz ano je n a 51. 5 3. Kak o nisk o-

~ e lic i

ugljenic ni

109 z ~ p=e m i ­

u tecn om stanju i ma ju 4 , 5 do 6 % vecu

nu nego u cvrstom stanju, t o se pri h ladjenju do 650°c ~ av SK UP -

~ ~

%

~

I~

\I

f~

~,==

J ~

:=:9.::=

/~

~7/~ 7

\I

~(~, ,

£=W ~

~

=: . b.

a . s Lobod tl -t

\1J

!,.; :.

/

,/,

-

;.':eJ;;!':'-

51 . 53. Poprecno sk upl janje slobodnih (a ) i s tapova (b)

uk lje ~tenih

Ija ne iza z ivajucl zaostale napone jer se na ternperaturi t

>

650 0

c elik deformi§e sarno pl as ticn o . I spod be te mperature prelazi s e

u e l asticno-plasticnu oblast u k o j o j n as taju elasticne d e fo rmaci je i

unutra§nji napeni.

Normatni nap on i .l c iji je pravac p aralelan osi sava nazi va -

ju se poduznim napo'lima i oznacavaju sa a _ Nap c..·ni koji deluju x

upravno n a asu s ava nazivaju se p o pre cnim napo nim a - a . Nap e ni y

po debljini lima oznaca va j u se sa o z . Sops t ven i napa n! u bila korn preseku zavarenog spoja uravnote z a v aj u se odgovaraj uc im silama i momentima. Raspodela poduznlh napona Ox 1 poprecn ih napon a 0y na jednopro1 aznom sllceonom spoju prikazana je na 51. 54.

Na

ve1i~lnu

i

raspode1 u zaostali h poprecnih n apon a uti ce

1inijska energija zavarlvanja, us10vi h1 ad je nja , kr utost i naci n

uklje§tenja. Primer kako uklje § te nje

mo~e

da promeni c ak i vrs tu

zaost a1 ih napona dat je na s1. 5 5 . U s1ucaju prlkazanom na s1 .

55a

pripojni §avovi nisu is topl jeni. do k se u primeru p od (b)

na kraju z avari v anja tope i pripoji. Raspodela

popre~nih

napona po de bljini slobodne ploce pri-

kazana je na s1. 56a , dok se u us 10 v l ma ometen og ugaonog zaokre -

tanja

(uklje~ten j a)

dob1ja raspodela n apona prema s1. Sob .

-

llU -

x ;'lou/d.'l i

o.<

o

51. S ol . Raspodela poduznih i

,...

-

I

poprecnih sopstven i h napona

- )

I

I I

I I I

+

I I I

l

I

____ J a.

b.

Sl. 55. Uticaj uk l je sten ja na poprecne n apone

Q.

51 . 56 . Prome na

popre ~ n og

b.

nap ona po deb1jini place

-

U

sl u~a ju

1 11 -

z ava rivanj a debelih

p l o~ a g u~ eon 1 m

pl o ~ e

§ avom ,

se n e mog u k ri v l ti je r i ma ju veliku k rut o st . Zbo g t o ga s e posle hl a dj e nj a , u s rednj em delu s ava po javlj uj u zatez u6i p o p re~ nl n a ponl l zaz vani te ~ n j o m limova da s a t u r a z dvo j e . Ovi za t e z u6i n a pon t

u ravno te ~ a vaj u

se

p opre ~ nim

n a po n ima p ri tisk a

U

v laknima zava ri v anih delo va (v . 5 1 . 54 ) . Na k r aj ev i ma ju poduzn i n o r malni nap on i

p r i t !~ka

'lcaljen ijim ~ava

de lu-

ko j i i z a z l va j u s kra6i van je

§ava. Hed ju tim , prl z avarl v anj u tan kl h l i mo v a de blj i ne do 4 mrn

sops t ve ni n a p o ni i za zi vaju nab lranje l i mova , k ao sto je prik az a -

no n a s1 . 57 .

\

\ \ \ 1

\ \ \\ \

~

\ ' " " , , .." , ..... \ ), ,, ) " , .. " \' ' ' ' l) ) \'

'~ /1\\

1\\\\ \

51 . 57 . Nabl ran je t anklh limo v a pos l e z a var i vanja Praktl ~ n i m

ls p ltl v a njima i

t e o rljsklm prorac uni ma n apon s -

ko de f o rmac i o n o g s tan ja # us t ano v lj eno j e da s e u zava r e ni m k on strukcija ma ve like kru tosti uve k pojav l ju ju s ops tve n i na poni, dak 6e de fo rmacije biti z anema rlj ive . De l a v i od t ankih l imova l ma j u manj u k r utos t pa s e za t a de forrn iA u i

vltope re u toku zavari van j a

st v a r a j u ~i

n ez natne s op st-

vena nap one •

· · ·Meh an i zam n as t a j anja

term1 ~ k ih

napon a u

elas t i~ n om

pod-

ru~ju (t < 6 50°C z a ~e li k ) mo ~ e s e objasn i t i p ogmat r anjem i zoterm1 u neravn omemom te mpera t u mom p o lju (8 1. 58) .

y

"51 . 58 . RaBpodela temp e ratu ra u v laltn ima ( t 1 , 1 2 " oanovnog ma te r ijal a

.•

)

-

III -

Posmatrane izoterme, np r . Tl i kih tempe ra t ura i

T 2 , p ovezuju tac ke jedn a -

p o kaz uju da i zmedju susednih v l akana p oc etne

duHne t o po stoji razl1ka temperatur a (T 2 > T j ) Budu~i da u metalnim materi j alima susedna vlakna c ine je 0

dnu celinu, a n a c e se zaje d ni ck i

iz duz i vati

jli sk up ljati pri

promeni temperature . Vlakno (2) , zagrejano na visu te mperatur u, te -

zi

da se vise

izdu ~ l

(51. 59) pa zata del uj e zatelu-

( do 1 2 > [ 1)

ce na vlakno (1) sa ni zom tempera t urorn . Is t ovre me n o vlak n o ni ie

tempe ra ture

ometa sloLodno i z duz i vanje v l a kn a vise t err.peratu re ,

tj. na n jega deluje pritiskujuce.

Re zultat

takv o g uz ajarnno ome -

tenog deformis a n ja je da su a b a vla kna z c:.je d n .i.cki iz dn zena na

k oj a Ie ? i

neku duzinu zana na 51 .

,

u po drucj u £ . < £

sto je prjka-

~

S9 .

k ; I Z ) ; ; Z 2 ZZ? ... 27 2 2

iss ;;; ss ss s ,

S1. 59 . Deformacija susednih v1akana u os novnom materijalu S i l e koje deluju n a posmatrana v l akna izra c unavaj u s e pomotu iZ r aza F

j

= Aj o O j

F2 = A2o o 2

sila zatezanja, sila pritiska

1z ~slo va ravn oteze unutra s njih sila £ Fi

Primenom lzraza podru~ju elasti ~ nosti

dob ija se i

goo

je:

cr = Ec -

=

0 sledi

za prora~un jednoosn og nap o n a u

-

i2 n og

=

i

1

+ i ol.( T - T1 ) ; a 2 1

-

11 3 -

koefic i j en t t errnic kog linear-

~ ire nja.

Na osnovu ovih po st a vki ukupan napan j e °1 + ° 2

=

Ea( T - T 1 ) 2

o dnosno

Dobijen i

01 i

cr ~

i z r a zi pokaz u ju da su sop s t ve ni norma lni nap ani

u podruc ju elastic nos tl

sraz~e rn i

ra zlici t e mpe ra tura

(T - T ) i da ne zav i se od d u ~ ine v l ak ana. Drugim rec i rna to zn a c i 2 1 da se sopstven i n apani mo gu iz r ac un ati na os n O V ll r aspode le te mpe r a t ure

pop recnom pre s e ku pri hl a dje nj u za v arenog spoja i s pod

\1

0

6 50 C (za ~el i ke ). v i ~ i rn

Na

temperat urama napons Ko - deforma ci ona stanja p ro u -

cav a ju s e u Teori j i plasticn os ti.

2. 1 . 2

StrUkt u rnl naponl Promene naponskog stanj a pri za v a r i v anju zbo g loka ln og

zagrevanja i hlad jenja ne nas t a ju s arno usled termic k i h napona, ve 6 s e dopunjuju, u pos ebnim sluc ajevima, i naponirna nastalim zbog s trukturnih p re obra~aja. ~ elici, kao 1 druge v 1 ~ef a zne l e gure,u t o ku zavarivanja

izlo~enl

Sll

po j a v i o v i h strukturnih n a p o-

n a u slojevlma materijala, u kojima

delovanj em unete toplo te

do l azi do faznih pre obra~aj a lznad te mperat ure t ransformac ije 111 prl hl adjen ju lspo d nje . Strukt u rnl preo bra ! a j l

1 s o pstve nl n a p oni usle d t l h p re -

obra!aja, pove z ani s u s a promenom s pecifi c n e z apremine svake n a stale faze ;

Za

s l u~aj

okol i ni d r ugi h f aza sa

r az li ~ itorn

z aprerninom. jedn o f a z nih metal a 1 le g ura (npr. le g iranih ferl tnih, U

austenltnih c el1k a), p o j a va sopstve nlh n apon a n i je p o ve z an a sa strukturnim

jer j e c e la ma s a ma terlj ala lste

specl f i ~ ne

z ap r e -

mine , pa nema l okalno ometen i h p ro mena z ap re mine . Ak o s e u zmu k ao p ri mer promene k oje nastaju pri hl adj en j u ugljeni ~no g ~e l 1ka

( v l d i .1. 46) z apa~ a s e d a u uskom podru~ ju

oka meta l a § a va p os toje isto v r emeno: po t pun r as top, delimic an r as -

-

11 4 -

top, grubo austenitno zrno, fino austenltno zrno, llY!A ano aus tenit-

no-ferltno zmo, ferltno-perlltna zon a rekrlstall zaclje 1 najzad nelzm&njena ferltno-perll~ a gradja. S obzlrom n a r az ll~ lte specltlene z~pTemine pojedinih atrukturn l h fa za 1 promenlj 1 vo tempe raturno polje, napcnako stanje u ZUT-u je veo ma

B lo ~e no

te se ne

mote matemaUek1 op1saU. U austen1tnim zon ama koje s u veoma istegljive atrukturni naponi ne nasta j u . Ukoliko je hl a dj e n je metala dovoljno brzo, 1 ako ~elik sadr!1 dovoljnu k o11 ~ inu ug l jen1ka 1 leglraju~1h elemenala , austenlt ~e se preob razi t l u te t r a gcnalni martenzlt. Prl obra zovanju martenzita pove6ava se zapremin a jer je gU8tina martenzlta manj a od gustine feri ta 111 per11ta . Okoln1 iivrst _tal drugog s trukt urnog s a s tsvB ne dopulita alobodno Alrenje marten.its pa nastaju unutraAnj1 n ap on1 . Strukture kaljenja-martenz1t 1 bejnlt - koje n a staj u u ZU'l'-u lzazlvaju krt08t 1spod zavara. Ove strukture odl iku j u Be, pre avega, velikom · tvrd~om (krlterljum BV > 350), 1 nisk om p l a.UenoA~u (lzdu!enje AS ' ) 1 ! 11avoA~u ( Kev ). Uticaj strukturnih napona nlje velikl kod ugljeni ~n lh ~e ­ lik.,. jer se strukturnl preobrd ajl odvlj a ju u tempe r a t 'lr sko m podrueju plaatl~nostl eelika (al. 48, krlva 2 ) , pa ae zapremin ske pro_ne lako oatvaruju plasti~nlm deformLasnjem ok olnog mat erlj alao Naauprot to_ , ~ellcl nlako 1 vlsoko-leglranl ima ju f azne promene pri nl!lm temperaturama tj. u podrueju elaatlenosU (krlva 3, d . 48), pa se zapreminske pro_ne ne mogu OB t variti vel! na. tsj u lokalnl sops tvenl napon1.

2. 2 MERE ZA SMANJENJ E SOPST VENIH NA PONA I DEFORMACI JA Pr1menom odgovaraju61b mera pre 1 u toku z a v arl v an j a mog u Be

"natno smanjitl sopstvenl naponl 1 deformac l je .

Termi~k l

s op-

stveni n&pan1 srazmerni all gradijentu te mpe rature koji j e o dr e -

djen:

- koll~1nom unete toplote i n j enom kon centracijom, - oblikom elementa (maslvno telo, plo ~a , litap), - tehnikom zavarlvanja (jedno slojno, vi§es lojno, j e dnostrano 111 aboatrano, sa predgrevanjem 111 bez predgrevanj a , l td.) . De f ormaclje se mogu %n a tno sm&njiti pod uslo vom d a se vodi ra~una 0 redoa ledu po14ganj a zavara . U toku zavar i vanj a najve~e

deformaclje naataju prl jednopote znom ne prekldnom l zvodjen j u §ava od poeetka do kraja . Zbog toga se duga~k l Aavovl l zvade sa kra-

~im

115 -

•

zavarima, tehnikom pov r atnog kor a ka , 111 pov ra tnog koraka 8a

P l~ B kC'kom

z~vara,

(51. 60a). Du zina

npr. kod REL postupka j edna-

ka je duzini ko j a se dobija topljenjem jedne elektrode. Dugacki s avovi Be mo gu izvesti od sredine ka krajevima (najbolje sa dva zavariva~a

istovremeno), ali nikako ad krajeva Jea aredlni (s l. 60b). Redosled vl§eslojnog zavarl va n ja pr1kazan je na 51.6 0e .

5

-praLlGc zQvariJ..'anja

6 I

s .

3

2

I

1

.3

<

b

::u

•

c. a.

, \~

,

P l'

s· --------~-------s

S1. 6 0 . Izvodjenje dugal:kih

~avova

U slucaju zavarivanja komblnov anih suceonih i vova, najpre se zavaruju suceon!

ugaonih

sa-

a zatirn ugaon!, odnosno poduf ni

a zatim krufni (poprecni). Pri lzvodjenju kru znih §avova redosled polaganja zavara je 1sti, sto je sematskl prikazano na 51. 61.



1 troska je ne u tr a lna , za k < 1 bazi c na 1 za k > 1 kisela . Hemijskim delovanjem izmedju troske i

njuje se

sadr~aj

te c nog rnetala sma-

kise onika rastv o renog u vidu stetnog jedinjenja

FeO, obrazovanjem silikata ili titanata (2FeO,Si0

2

ili 2FeO.Ti0 ). 2

Kako su o v a jedinjenja nera stvorljiva u tecnom c eliku, ona is p liva vaju n a p ovrsinu e ime stalno iz v l ac e kiseonik iz rastopa. Pojava se zove difuzna dezoksidacija.

Troska

bazi~no g

oksidaciju, pa se i le g ura -

ka . aktera (CaO) ne proizvodi

bazi ~ nim

difu~nu

dez-

o blo garna Jodaju Si i Ti u vidu fero-

f e ro s illcljumQ, ferotltana radi o mog ucavanja dezo ksida-

cije. Sarno ako je temperatura r~ture o ~ vr§ civanja

tj.

o ~ vrScivanja

p~etka

troske viSa od tempe-

kristalizacije me tala

s av~

mo z e

-

140 -

s e iskori stiti n jena .,latentna (skrivena) toplota da se metal Ate du ~e

zadr z i u

te~ n om

ko je n ast a ju nag lim te ~an

ostaje

za trosku i

stanju. Ovi m s e

o ~ vr ~ ~ivanjem .

pojava § upljlna

spre~ava

Osim toga u me talu kojl dufe ne~lsto~e

g asovi s e b ol j e izdvaja j u i

bolje vezuju

i s p livava ju na p o v r §inu . Manja brzlna hladjenja uma-

n juj e o pa snost c d

vr u~ ih

prsl ina, a k a d z akaljivih

~e llka

i ad

nepozeljnih struktura kalje nj a u metalu sava 1 ZUT- u . Sastojci U oblo zi name n jen i za l eglranje rastopa slu!e istovremen o i kao dez o ksidatori ; to su

naj~ e§ 6e

feromanqan, fero-

s ilicijum, ferotltan , AI, Mo , Cr . U princlpu se kao dezoksidato-

r1 mog u primenl ti eleme n t!

ve~eg

hemijskog afiniteta prema klseo-

n i k u cd zeleza, tj. ele menti k o ji se

slecie6em redosledu nalaze

U

le vo od Fe: AI , Ti , Si, Mn, Cr, Fe, Ni, C, Cu. elektri~nog

Ma te r i je za stabiliz aci j u tencijal (n apon)

luka imaju n1fi po-

jonizacije od ze lez a . To su jedlnjenja kalljuma,

natrljuma, kalcij uma, oxsidi Fe . Tako je, na primer, potenc1jal

kalijUJT1a4, 3V,a gvozdene pare 7,SV. aluminijuma 5.95,argona 15.~helijuma 7.83V. jon i zacij e vaz d uha I SV • para

P o red na veden ih sastojaxa, oblozi se dodaje i kalcljum fluorid (Ca F l koji s manjuje viskoznost troske i time joj 2 va te~ljivost, ~to doprinosi da troska bolje pokr1 v a §av.

pove~a­

Svi sastoj c i koji ulaze u sastav obloqe povezuju se medjuza metalno jezgro elektrode, vodenim staklom Na 2 0.(S10 2 )m iIi visokopollmernim lepko v~ ma koji prl zavarivanju saqorevaju 1

sobno, i

prelaze u trosku. Najbolje je vode n o stakia modula m

s

S10 2 /Na 2 0 -

2,2-3.

o z " a

c

a v a nj eLL z b

Osnovni zahtev je d a metal svojstva

~ to sll~nlja

zilavost i ri ~ n1

~ ava

0

r

e l e k t rod a

1 ZUT-a imaju gradju 1

osnovnom materijalu, a ponekad se tra!1 da

plasti~nost

budu

~ak

1 ve6e. Pr1 prolasku kroz elekt-

luk dodatni materijal trpi nepovoljne promena, Ato

%na~1

da dodatnl materljal mora bit1 balj1 oct osnovnoq. Jedino se tako mole

posti~l

da spoj posle zavar1vanja 1ma trafene karakterls-

tike. Potreban sastav metala §ava pr1 REL zavarlvanju oHtvaruje se pomo~u sastojaka 1z fiee 1 obloge jer je osnovnl materljal unapred dat . Budu61 da se REL postupkom najv1§e zavaruju razne vrste ~e­ l1ka, to su 1 p o dacl vani.

0

elektrodama za ~e11ke uglavnom standardizo-

- 141 Prema na§im standardlma zasnovanlm na norm! ISO-2SE/73 oblo! ene elektrode za ru~no elektrolu~no zavarlvanje ozna~avaju se prema mehanl~kim oeobinama ~lstoq metala Aava, vrsti obloge, polo! aju zavar1vanja 1 vrstl struje kao 1 sadr!aju vodonlka u ~istom metalu §ava. Elektrode namenjene za zavarlvanje niskougljeni~nlh 1 nlskoleg1ranlh ~ellka ozna~avaju se po standardu JUS C.H3.011/82. Razllkuju se dve grupe elektroda u zavlsnostl od vrednostl zatezne ~vrst06e Rm ~istog metala §ava. Elektrode sa RmP430-S10 MPa lmaju lza slmbola E broj 43, a elektrode sa Rm ~ 510-610 MPa broj 51. Obe grupe dalje se dele na 5 grupa prema vrednostl najmanjeg lzdu! enja ~1stog metala §ava AS na du!lni L = Sd, i udarne ! 11avost1 kako je to dato u tab. 13. Ovde se takodje daju broj~anl slmbo11 1 drug1h karakteristlka elektroda bltnlh za ozna~avanje • Primer ozna~avanja elektrode, prema tab. 13 poll.azuje da elektroda sa oznakom: - E432R13 lma Rm < 510 MPa. AS < 24% 1 KV > 28J na 0 °C. Obloga elektrode je rutilna (R) a mo!e se za1VarlvaH u svlm polo!ajlma (1). pr1manom nalzment~ne struje sa U = SOY, ill jedo nosmerne struje obrnutog polar1teta E na + polu). - ES13B160 2B , lma Rm < 610. AS > 20, a KV > 28J na -20 o C. Obloga elektrode je bazl~na, stepena lskor1§6enja oko 160. namenjena je za zavar1vanje u svlm polo!aj1ma os 1m vertikalnog nan1!e 1 samo za jednosmernu stl:'Uj u obrnute polarnosti. Saddaj vodonika u metalu §ava je 1 do 2 ml/l00 g. Na sll~nom princ1pu ozna~avaju se elektrode za zavarivanje ~e11ka otporn1h na puzanje (JUS CH3.01S/81) 1 za zavur1vanje nerdjaju6ih 1 s11~nlh v1sokolegiranlr. ~elika (JUS CH3.017/S2). Sve elektrode, izuzev celuloznih, moraju se

~uvati

na

BU-

VOm mestu. Prl zavarlvanju ovla!enlm elektrodama luk suvi§e pr§tl, a lzveden1 §av 1ma lo§a mehan1~ka svojstva. Naro~1to SU na vlagu osetljlve elektrode sa bazi~nim karakterom obloge. pa ih treba ~uvati u hermetl~k1 zatvorenlm kutljama 11i pollvinilsklm kasama. Ako se 1 pored preduzetih mara elektrode ovla!e, moraju se pre zavarlvanja suAlti. Elekrrode sa rutl1nim 1 celulozn1m karakterom obloge mog~ se su§1t1 neposredno uo~i zavarlvanja ukIju~lvanjem u kratak spoj. Posle hladjenja elektroda do sobne temperature mo~e se zavarivatl. Drugl na~in suAenja koji se primenjuje za elektrode sa rutlln1m 1 k1se11m karakterom oblo~e je u pe6ima prl temperaturl 80 - 120 0 C. Za elektrode sa baz1~nlm

Tab l lca 1 3.

Oznaka

Ozna~avanje

AS , %

e l ek tro da za

1) tOe

28J

E 430

-

-

E 4 31

20

+ 2Q

E 43 2

22

U

Tip ob l oge

A- k i se li

E 43 4

24

- 30

e - ce luloznl

510

E 511

-

-

18

+20

< 105

sv i

E 513

18 20

0

o -

oksid ni

R -

rutil n i ( s rednja )

11 5- 125

RR ..... rutilnl (deb e la)

20

-30

E 515

20

-4 0

S -

11 0

ba z 1c ni

Po l o!a j

S t ru ja zavar .

3) p zn a p ka 1

U

0

os t a le

ti ka l nog n a -

2

0

11i -

1

12 0

130

-

i td .

svl s uceo nl 1 ugaon l u H i HV po l o~ aj u 4) Bvi s u~eon i i ugaon i u H po l ozaj u ugaoni s pojev i u ko rltas to m

50

+

3

5

1-3

2H

a za os tale

slo j eve elektroda najveceg precnika kOjom se mo:te pr1ei no g zava r a .

do kore-

J ac ina struje zavarivanja zavi si , pre svega , od precnika ~l e y. trode

a zatim od osnovnog materijala, v rste spoja i polozaja

zavar~ vanja.

Na osnovu izabranog pre c nika elektrode mofe se odre-

ditl srednja vrednost jacine struje zavarivanja:

- za elektrode precnika d gae

y

< 3,25

mm, I

-

za elektrode precnika d > 4 rnrn, I

I

-

jac ina struje u A , a d -

pre~nik

=

=

35.d

45 .d,

elektrodc u rom.

Ovo s u sarno p olazne jac ine struje zavarivanja, a konacnu jacinu treb a iz a bratt probnim zavarivanjem. Ako se primeni struja ad

o~timal ne .

suvi~e

elektroda ce

ja~a

prstati, a slabija struja daje

ne a a v o l j no uvarivanje, parozna mesta i

preterano zaobljeno lice

sa v a . U literaturi .se cesto srec e izraz za odredjivanje jacine struje zavariv~ja I

=( lS+ode}de

u A.

U okviru priprema za zavarivanje celika jednosmernom strujom t reba obratiti

pa~nju

i

na skretanje elektricnog luka. Oka

5 1. 68. Magnetno po1je pri zavarivanju jednosmernom strujom

- 146 elektrode, luk a i osnovnog materijala stvaraju se magnetna polja (s l. 68),

koja odredjenim s11ama deluju na luk. Pri zavarivanju

naizmenicnom strujom te se sl l e

uravnote~uju,

pa

ne~

skretanja

luka. Zbog delovanja magnetnih 5i1a, prl zavarivanju ce lik a jed-

nosrnernom struj o m, elektricni luk mo!e skreta tl hoeno od iviea (5 1. 69a) , suprotno od prikljucka struje (51. 69b) , prema ve60j masi (51. 69c) i ka izvedenom zavaru (51 . 69d) . Skretanje luka ote~ava

topljenje i kontrolu kretanja troske

gre~ke:

ne dovo ljn o stapanje, ukljucke troske, g re §ke oblika § ava

i

~ to mo~e

izazvati

ne do voljno provarivanje.

prik!jucak struje

b.

a.

d o datnQ masa

d. 51. 69. Skretanje

elektrl~nog luk~

Nepovoljno skretanje 1uka

mo~e

•

se umanjltl naglnjanjem e1ek-

trode (sl. 70a), prlpojlma (sl. 70b), pogodnlm redos1edom zavarlvanja,prlpojima 1 redosledom, dodavanjem ~e11~ne (maqnetne) mase (sl. 70c), pokretnlm prlk1ju~kom (sl. 70d) 1 pr1menom . nalzmenl~ne 8truje~

Du~ lna

1uka naj~eA~e je u granlcama (O,S-l,l)de , gee je de preenik elektrode u rom. Odabranu du!1nu luka, koja zavls1 ad vrste e1ektrode 1 po1o~aja zavarlvanja, neophodno je u toku rada odr-

-

147 -

~avati nepromcnjenom . Pri zavarivanj u elektrodama sa debe l om

ob l ogom i

izvodje n ju ugaonih § avova p rlme n j u je se k ra~l l uk . Is -

ta taka se prl zavarivanju jednosme rn om str ujom preporu~uje kra-

61 l uk, jer se time srnanju j e skretan je luka l zazvano magne tn im

silama .

pripoj

/

I b.

a.

pok r etni.

dodatna

prikljucak

maSQ

d.

c.

51. 70. Mera za smanjenje skretanja luka Prav ac zavarivanja mo ze bitt s leva na deana, zdesna na leva, o d sebe i

ka sebi. Nezavlsna od pravca zavari v anj a elektroda mora

biU nagnuta ka osi Heba pod uglom kojim se postHe najbolje uvarivanje. Za dobijanje zadovoljavajuceg s ava, pri zavarivanju

u horizontalnom polo ~ aju, ugao nagiba elektrode mora biti 15 vertikalne linije

U

0

od

smeru iz v odjenja sava. Kod tanjih limova e1e-

k troda se v?di pra volinijski, dok je za deblje limove neophodno i poprecno kretanje izmedju zidova H e ba.

~ii:ina

§ava koja se mo-

fe dobiti bez poprecnog kretanja elektrode iznosi (O,8-1,5)d , e gde je de - precnik elektrode u mm. NajceA6e .je potrebno da Airina liea Aav a bude (1,S-4)d , Ato se mofe ostvariti poprecnim kree tanjem elektrode. ~av

me todom.

se po du f ini . i z vodi neprekidno ili obratno stupnjevitom 5u ~ tina

neprekidnog izvodjenja je Ato se Aav od pocetka

do kraja izvodi u jednom smeru. Obratno stupnjevit metod sastoji

se u tome Ate se §av po duzini deli na -relattvno kratke delove.

-

14 d -

Pri z a v a r i v anju S8 e l e kt rl ~ ni l uk n amerno p r eklda k a d se ~av potpuno z a vr§ l

111 r a d! zamen e i s tro §en e e l e kt rode . Na me stu

preklda o s taje udubljenje koje n azi v arno kl'ater om . U kra t e ru mogu naata t! pore i

fine p r s li ne k o je pri o ptere6e nju s poja de luj u kao

)con ce n trator! napon a . Da h i se kramx i sp un l 0 i

8 pre ~ i l e

po me nute

gre s ke, novi luk se mor a usposta vi ti n a k r a t e r u, a e l e k t r oda po v r a tltl napre d - n a za d tol iko p u ta dole se dostlgne v i s in a r an i je i zvedenog zava r a.

1. 2 . 2

Zava ri v anj e

ra zll ~ l t i h

1. Z a v a r i v a n j e Z. 1. m 0 V a

rne t a l a 1 l e gu ra

ta n k i h

C

6

t i o n

~

h

Li mo ve od ni sko ugljeni ~ no g ~ e lik a debljine oko 1 rom mogu uspe s no za var l va ti oblo ! enim elek tro dama sarno z a v ari va~ i v l ~ nl tom poslu . Pored umes nostl z avarlva~ a mora sa r a spolagatl 1 tank im e l ek trodama . Uobl c ajeno j e da se za sre dnje obucenog , prose~ nog z a v ari v a ~ a, u zima kao graniea uspe~ no g zavari vanja lim debIjine 1,5 rom. Pri z avarivanju tankih limova potre bno je toplotu unos iti ravn ome rno po s vakoj j e diniei d u~ in e §ava, ~ ime se ostvaru je pod j e dn ako p rova rl van j e du ~ cel og §ava . Elektroda s e mora pome rati ustaljenom brzinom i bez popre ~ nog kretanja . Najpovoljnije j e obrazovati ~ to tan j e i dul e z a vare strujom manje ja~ine, kako bi se umanjila opas nost od izgaranja i viea osnovnog materij a la. Strujom manje ja ~ ine je ote ~ ano odr ~ avanje luka, pa je ponekad po! eljno stavlti limove na bakarnu plo ~ u kOjom se odvodi znatno ve6a koli ~ ina toplote i tako s pre ~ ava l z garanje iviea, ~ to omogu6 u j e zavarivanje j a~ om strujom. Najve6a brz ina z avarivan j a i najle p §i izgled §ava posti ~ e se zavarivanjem ooozgo nadoIe s a nagibom elektrode p od uglom od 30 0 u odnosu na verUkalnu oau u s me ru izvodjenj a §a va . Brzina zavarivanja za tanka ltmove mora biti zna tno veta ne90 za debele, pa je neiskusnom zavarlva~u veoma te §ko da odr ~ i luk . Pri za varivanju tankih 11mova preporu~ uje se prlmena jednosmerne struje direktne polarnosti, tj . vezivanje elektrode na minus pol. Ra zmak 1zmedju limova treba da bude §to manji da bi se potro§nj a dodatnog mater1jala svela na najmanju meru. Po ~ eljno je bru§enje ivica osnovnog materij a l a i pripaj~~ je na sredini i suprotnom kraju od po~etka zavarivanja, ~ime se dopr1nosi ujedn a~enju kvaliteta po du! ini §ava.

-

149 -

Iviee limova de bljine do 5 mm ne treb a zakoAavati , doveIjno je obezbedlti u zajamnu parale lnost lvlea, tj . latl za. or po celoj du!inl apo j a . Poaebnu pdnju t r eba poavotitl r avno .... rnom uvarlvanju obe lvlce a poja . Po pravilu je kod tanklh 11mo v a preaek Aava ve~ l nego Ato bi to odgovaral0 deb lj l nl oanovnog materljala. Najte!e je prl zavarivanju tanklh l1mova pravl1no oblikovati s uprotnu atranu §avAa I

mala odstupanja ad izabranog re!ima za-

varlvanja prou zrokuju gre Ake: neprovaran pro.e k (mala kol1~ina un ete top10te) (al. 71e)

( 5 1 . 7 1a ), prokap tjino (al. 71b) 1 prDgorovan jo

(prekomerna toplota). Pravilan Aav aa dovoljnlm prova-

rlvan;em, bez prokapljina, p,r egorevanja 1 qre §aka na suprotnoj a tranl (al. 71d) mo!e lzvest! same lakusan zavarlva~. Ovo stoga

Abo zavarlva~ ne vidi supro tnu stranu Aava, pa u baku zavarivanja ne mo!e ut!eati na pobolj§anje kvallteta.

a,

c.

b.

d.

Sl. 71.

Su~eonl

spojevl tanklh

0 fI

~el1~nlh

(

l1mova

Za konstrukelje koje au napregnute osel1atorno promenljivlm 111 udarnim optere6enjlma nlsu do zvoljenl neprovarenl preaeel jer deluju kao lzvorl koneentraelje napona, §to lzazlva zamor 1 lorn konatrukelje. U

alu~ajevlma

kada je

mog~e

zavarlvanje i sa

9uprotne strane, gre§ka "neprovaren presek" mo!e se otklonlti naknadnim provarivanjem. Ako je suprotna stran a

neprlstupa~na,

se prlmenitl bakarna podloAka koja omogu6uje zavarlvanje

mole

ja~om

strujom, a time 1 provarlvanje celog preseka. Osim togA, prlmenom

bakarne plo~e pove~ava se u~inak, jer se zavarlva~ ne boJl da 6e ae pojavltl prokapljine 1 pregorevanje pa mo!e zavarlvatl atrujom 1

U

ve~om

ja~om

brzinom.

slu~a jevlma

pr1mene ve6e brzine zavarivan j a mo!e

do~l

do pojave nalepljlvanja zbog smanjenja I1nljske encrglje zav arlvanja, pa se atoga

rno~a

zavarlvanja, koja je

uzoraka.

lzabrat! 1 odr!avatl optlmalna brzina

prethodno provorena zavarlvanjem probnlh

- 150 2. Z a V a r i

v a nj 6

l i

Slv! , n odul a rni 1 te mp e r li v

v e " i h us pe ~ ni je

g u o ! dj a se za v ar u ju e l e ktro -

luc no n eg o g a 5 no . Pre dn os t o v o g n a e ina zavari vanja j e nje kolic ine ome t e n im

toplo te , ~ to

~ ire n jern

i

un o ~e n j e

ma -

smanjuj e napon e 1 d efo r mac i je l za z v ane

ak ~p l j anje m

po jedinih de l ova

od~ lvk a .

n j u ju s e dva n a e i n a r uc n og e l ekt r o luc n o g zavari v anja s hog

Pr i me -

ll~

gvo f d ja : j e dan je zavarivanje n a t op l a , a d rug ! n a h l a dn o . Za variva n j e s iv o g

tiva n a t o p l o

P rip re ma j e ali e na k a o 1 za g as n o zav ari'/anj e , s tim § to vl ~e

se ovde jo §

mora vod i t i

ra cun a 0 ve l l k o j t e c l jivostl li v a.

Elek trode , gole 111 debe lo oblo te ne , lzradjuju se o d live nog gvo! dj a sa sadrta j em u g l jenika kao 1 u asno vno m ma terljalu ( C

3 , 6 %) 1 po ve6anlm sadrfa jem d r ~ aje rn

~ 111cljuma

sil l cljUIDa p ospe§ uje se

(5 1

~

lzlu ~ ivanj e

2 - 3% ).

~

Pove ~ anlm

3, 2 -

sa-

ug ljenika u vi d u g ra-

f ita, t a k o da me tal istopljen pri z a varivan j u ima prete ! no ferltnu g r a dju,

~ ija

j e potrebn o da

je

ja ~ ina

ja ~ ina

ne § to manja od osnovnoq materijala. Ak o

§ava odgo vara osnovnom

materi~lu,

primenju-

ju se n1skolegirane elektrode (C, S1, Mn, Cr, Ni, Ti, Pb) koje me talu § ava daju perlltnu strukturu. Os novnl mate rijal se zagre v a u peclma do temperature 700850 °C. Od li vci se predq revaju do ovako visokih temperatura da bi se ' smanjila brzina hladjenja metala Sava pri zavarlvanju i posle zavari v an j a.

Z~valjuju61

plasti ~ nostl

oso bine

predgrevanju me tal §ava zadr! ava dobre

i nisku tvrdo6u, § to je

naro ~ ito

va ! no za

obradu rezanje m (npr. glava motora se nakon zavarivanja uvek obrad juje). Neposredno posle zavarlvanja odlivak se ponovo zaqreva , ~ime

pOBti ~ e

se

ravnomerno hladjenje svih delova odllvkA; vreme

h ladjenja mora biti dugo, ponekad 3-5 dana, § to se post1! e prekriv anjem Aava prahom od drvenoq ug lja (cumura) 1 zatrpavanjem celog odlivka U 8zbest, pepeo iIi auvi pesak.

Zao ar i oan j e s ivog l iva na h l adno Elektrode za zavarivanje livenoq gvo!dj a na hladno moqu

b1t1 od

~18toq

nikla, lequre nikl-qvoldje (55'N1) 1 lequre nikal-

bakar (monel metal 68 ' Ni, 28 ' Cu, 2,5 ' Pe, 1,5'Mn).

Pr1 hladnom zavar1vanju 11venoq qvoldja najbolj1 rezultat1 as oatvaruju komblnovanim zavarlvanjem. Prvi slo j

Aav~

obrazuje

- 151 s e pom06 u elektrode od ~ lstog nikla, a drug1 elektrodom cd leg~re

n1kal-gvo f dje, 1 tako dalje na1zmen1~no (s1. 72) do 1spunjenja f leb a . Na ovaj nac in najbolje l se lskorl~6uju dobre osobine jed51

nanet:nikL

e

SZoj "an e t nikl -

iel

kt rodo m

51. 72. Kombinovano zavarlvanje sivog liva na hladno ne i druge elektrode; elektrodom od nlkla ostvaruje se dobra vezivanje sa Qsnovnirn materijalom, a elektrodom nikal-gvofdje potrebna jacina ~ava. Za lzvodjenje prvog sloja u flebu treba izabrat! elektrodu § to manjeg precnlka 1 najrnanju mogucu jacinu struje zavarivanja. E1ektrodu treba voditi sasvim vertikalno sa ~to

krac! m lukom. Zavari treba da budu tank!, siroki 5-7 mm, a duflne ne vece od desetostrukog precnika elektrode. Pre nano§enja sledeceg zavara, uvek se mora sacekati da se prethodni zavar tolike ehladi da se mofe dodimuti rukom. Za to vreme zavar ueba jako iskivati cekicem i potom razorenu tresku ukloniti celicnom cetkom. t:lektri~nl luk za naredno zavarivanje ne srne se uspostaviti na osnovnom materljalu, vee na kraju prethodnog zavara.

3. Z a v a r i v a nj e nj e g o v i h

a L u m

~

n i

j u m a

i

L e g u r a

Elektrolucno zavarlvanje . aluminljuca oblozen.1ill elektrodarna je novijeg datuma; prakticno se razvilo zahvaljujuci pronalasku specijalnih oblofenih elektroda. Zavarivanje se izvocii u horizontalnom i verttkalnem polotaju jednosmemom strujnom abrnute polamosti, sa kratkim lukorn i bez poprecnog kretanja elektrode. Pre~n1k elektrode za I 111 y- ~leb (sl. 73) ra~una se prema izrazu de - s + 1, a za x - neb de a s/2 + 1, gde je s - deblj1na 11ma u mm. Za osnovn1 mater1jal debljine 6-10 rom potrebno je predgrevanje na 200-250 o C, a za delove dabljine 10-16 rom temperatura predgrevanja iznosi 300-350 o C. Obloge elektroda z& z&varivanje aluminijuma au veoma hiqroskOIine, pa S8 zato elektrode pre o zavar1vanja obavezno aule pr1 temperatur1 250-350 C u roku od 2-3 sata.

-

152 -

Prlprerna lv1es osnovnog materlja!a , u zavlsnosti od njegave debljlne, prikazana je na s1. 73. Prekomerno odvo dje nje to~e llka)

plate (3,7 puta vete nego kod

umanjuje se postavljanjem

grafltnlh pod1o~kl (1 na s1 . 73) 111 umctanjem g r afl tnlh § tapova (2) . Posl e zavarlvanja troska se odstranjuje ~eli~nom ~e tkom . Prednost zavarlvanja a l umin ljuma oblofe n lm elekt rodarna U odnosu br~ ln a

n a gas no zavar l va n je j e vec a

zava r lvanja 1 veca otpornos t

spoja p r ema korozljl . Osobioe otpo rn ostl 1 vedenog

elek t ro lu ~ n o ,

ko ja nema

pr ak tl ~ nl

p l ast l ~ n os t l

§ava , lz-

sas vim B U b l lske osn o vn om mate rl jalu. Mana ,

z n acaj , j este mik r opo r ozn os t na l i eu

u p r e l a znoj zon!. Mi k r opore se

uo ~ a va ju

~ ava

1

s amo p od mikrosxopo m 1

ne po gor §ava j u mehani c ka svoj s t va sp o j a , a ll u l zves n oj me r! sma-

njuju otpornos t spoj a

p ~ ma

k oro

Znatno nepovol j nij e mogu de -

o =7 - 1omm b= J - 4 ~ S mm

"'''''~ \\ ,7/-",

D=1 - 2 mm

P Z?3 ss1z3

o =3 - 6mnl b = 1. 5 - 3mm

D= lo - 30mm b= J, 5 - 4, 5mm

51. 73 . Prlprema a1um1nljwnsklh l1mova za e lektrolu~no za var1 vanje lovat1 gasn1 mehur161 koji s e pojavljuju pri zavarivanju vla ~ nim elektrodama 111 ako s e debel1 limovl zavaruju bez predgrevanja. DeZ obzira na o ve nedostatke, metod eleKtrolu~ nog zavarlvanja oblo! enLm elektrodama danas je naj~e A6e pr1menjivan na~ln zavarivanja a1um1nl~a.

l

#I

g

4. Z a v a I/. ~ a

~

i v a nj a

b a k

~

a

i

n j a go v

~

h

Bakar se elektrolu~no zavaruja strujom velika ja~1ne, Ato je UB1ov1jeno njegovom ve1ikom toplotnom provodljlvoi6u, oko leat puta ve~om od uqljenl~noq ~elika. Os1m toga, bakar 1ma ve1iku tAI~ljlvo8t u lstopljenom 8tanjU, pa ga j8 mog~e zavar1vati aame u

polo~aj u

horizonta lno m

te~an

nom bi se

i

153 -

s o. mi.nlrnalni m z azo rom u

~ lebu.

U protiv-

~leba .

bakar slivao ili isticao 1z

je na jbolje zavar ivati s arno ga5 no, tj . QKsiaceti-

M6si n g

l e n skim plamenom. Prl

e l e ktr olu~ nom

za var ivanj u nastaju vl§e tem-

perature ne 90 prl gasllom, §to lz aziva inten z ivnije isparavanje

cinka i stvaranje meh urova i pera u §avu. Os i m toga ,

e le ktrol u ~ ­

no zavarivanje meslnga j e opas no po zdravlj e jer se isparav anjem

cink a stvara o t rovni oks i d

~n O .

Uop ~ t e

je zavarljivos t mesinga sadr~ajem

l osi ja ukoliko je u pitanju l egu ra sa ve c i m

cinka.

Br o nz e , tj. l eg ure eu-sn , eu-51, Cu-f.1n , e u- AI, Cu- P , rnogu se zavarivatt rucn o

elektrolucno sa rno aka z ahtevi u po g ledu kva-

l iteta spoja ni s u s t r ogi; prl nog ma terijala , p rime njuju

tome se , za .... isna ad v rste osnov-

ob l o ~e ne

elc kLrode

~ ija

su jezgra od

kalajne , silicijumske, man g anske, aluminij umske ill fosfo r ne bronze . Vecina ovih elektroda vezuje se n a plus p o l smerne struj e ,

tj. pr ime njuje se obrnuta p o larnost. Po pravilu se

bro n za z ava ruje u h orizontal n om po l ozaju i I i najvl ~ e d o

1. J

l zvo r a jedno-

u n agnutom

polo~aju ,

I SO u o dnosu na ho r i zontaln u lin i ju .

EL EKTROLU rJNO ZA VARIVANJE POD PR ASKO M

Zavarivanje pod pra s k om (EPP)

zas niva se na odrz avanju

elektric n og luka izmedju elektrodne zice i

zavarivanog materi~l a

pod sl oj e m pra s ka . Istopljeni pra s ak ob razuje trosku iznad meta lno g kupat il a , a preostali deo pras ka ostaje nepromenjen , pa se no~e koristiti za ponovnu upatreb u . Traska i neistop l jeni prasak

stvaraju zast itni sloj ad spoljne atmosfere, a istovremen o de luju kao toplotn i

izo l ator (5 1 . 74) , k o ji produ ~ava vreme hladjenja.

Pravac zQvQ l'i vaYlja El. e ktl'odna iica

vi

1-

pare me ta La

S1. 74 . Sheroa EPP zavari v anja

P rori u ~a van j~

15 4 -

v r e me na h l a dje n j a , ka o pos l e d l ca to pl o tn e i zo l a cij e ,

d c luje veoma p o v o l j n o prl z a v ar i v anju zak al j iv i h ce lik a . us pe ~ no

P c i me na EPP postupk a je r a z novr s n a i

se k o rintl za

zavarivanj e n e l eg i r a nih, ni sk o l e g i ranih 1 vi s o kolegir anih c elik a - vatro z talnlh i elektrodne z lce i

h emijs k i p o s t oj a n ih; u, p ri me nu

o dg ovaraju ~ e

p r a s ka.

Up o treb l j ava s e i

2 a s luc a jeve n ava ri vanja ravn ih 1 cilin-

dr i c ni h po v rsina, pl ak ira n j a i

5 1. , a

mo gu~ e

je za va r ivanje i

dru -

9lh me t a la, npr. bake a , S to g a je primena EPP p o s t upka veoma velika u mnog im oblastl ma meta l o-preradjivac ke industri j e kao k ot l o gra~' ja ,

~ to

su

brod ogr a dnj a , izra d a mostovski h konstrukcija 1 dr.

Ovome doprin osi c lnjen ic a da EPP zavarivanje lma niz prednostl u odnosu na dr uge p o stupke su

n ajv a~ nije:

elektro l u~nog

zavarivanja, od kojlh

veca br zina z a varlvan j a, mogucnost stapanja vece

k o lic ine dodatn o g materi jal a , vec a dubina uva rivanja, man ja pot~o s r.ja

clodatn o g m.:l t c l-ljala jer nije potrebna priprerna i viea za

limove debl) in e do 15 mm , ma l o r as prska v an j e mate rij al a, dobr! radn i uslovi, jer s e luk ne vidl 1 nema mnogo izdvojenlh gasova, n1j e po tre b na visoka kval i f i kac ija zavarivaca kad je postupak a utoma tizovan 1 ne zahte va p o s e bn u obuk u zavarivaca kao prl REL

~ava­

rivanju. Poseb n o jc zn ac a j no § to se kvalitet izvedeno g § ava

mo~e

odr~avati

bez utieaja subjektivnih faktora.

Kao g lavni nedos t at ak su relat ivno ve like investieije u zavarivac ke automate; os im toga zavarivanje se izvodi sarno u horlzontalnom polo~aju, ' izuzev posebnih slucajeva kada se primenjuju spe-

..

cijalne naprave (pozieioneri) sto p o s Kupljuje proiz vodnju. Dalje, pri EPP zavarivanju tankih delova potreban je bakarni podmetac radi stabi11zaeije elektrlc n og luka, primene struje vece jacine, sprecavanja izgaranja iviea i prelivanja rastopa ispred elektrodne

~ice,

a zhog opasnosti ad izgaranja iviea, LPP zavarlvanje sa

ne primenjuje za limove tanje a d 5 mm. Prl viseslojnom za va rivanju, posle 8vakOg pro1aza mora se odstranjivati troska nastala oC vrscivanjem istopljenog praska.

1.3.1

Zavar1vacki automat

za EPP zavarivanje

Automati Be napajaju 1z lzvora struje sa ravnom 111 b1agom statl~kom

karakterlstlkam. Jedan pol lzvora struje vezuje se za

bakarnl k11za~, koji je istovremeno vodjlca e1ektrodne flee, take da slobodan kraj !ice - prepuBt slektrodne

~iC8

l (sl. 75) kroz

-

I SS -

koj1 pro t1 ~e el ekt r1~n a s truj a b ude § to kr a~ 1. Time se amanjuju s trujn1 qub1c1 1 pove ~ ava g ustina struje. k oefic1 jent topljenja i

produktlvnoa t

rad a . Pre ma k an s truktlvnom re§en j u sa jednom 111

v l §e e lektrodnih 21 ca (pre~nika 2 -5 mm), a z a n a v a rlvanje u pose-

bnim sl~ a jev1ma 1 e lektro dn1h tr ak a ( Urine 30-180 nun) koje s e automats ki dovode n a me sto spoja ostva ruj e se ek onomi~no i kva-

litetn o za varivanj e . Zbog toga automat za zavarivanje (&1.75

)

p o red strujnog 1zv ora (1) 1ma qlavu ( 2 ) (j e dnu . 1l1 vi§e) koja se mofe nagL~jati U svim pravcima 1 tranalatorno pomeratl kollelma (3) k o j a se kre c u dui ese §ava brzlnom koja zavisl cd vrste

mater1jala 1 nj e gove debljine. Sastavn1 deo automata je komandni orman (4) kojim se pode§avaju parametri z a varivanja pri kor1§tenju jednosmerne i l l nala z l

naiz~ni~ne

struje.

Pra~ak

za zavarivanje

s e u rezervoaru (5) 1z kojeg se ravno me rno zAslpa pripre-

mljeni Ueb.

I ic a

S1.

1. 3 . 2

75. Automat za zavarlvanje pod pra§kom

Dodatni _terijal za EPP zavar1vanje Dodatni materijali koji se koriste kod ovog postupka au

elektrodna fica 1 praAak. S Obzlrom na primenu za zavarlvanje

1li nav.rivanje razli~itih metalnih materijala pro1zvoda se i koriste ra.li~1te vrste i kval1teti dodatnog materijala. 1. E~.k~rodn. fie.

ZA EPP P08t~ak lzradjuju se od SM i l i

elektro ~.l1ka i po avom hem1jakom aastavu ~u ra.l1~ite. ali u avakan alu~aju sa smanjenim saddajem nemetalnih uklju~aka. 1Ium-

pa ra i

Uobl~a jeno

f os fo riJ.

nj e nja s k lono s t l uglj e nlk a (C

15 6 -

lmaju ve61 oadr fa j manga na r a dl sma-

§ava xa vr u61m p uko tinama 1

og r anl~ e n

a adr!aj

0, 12\) rad i s man j e nja lz d vajanja qaaova. Elek t ro-

<

o bl ~ n o

dn e f i c e sa p o v e 6aniru sad r!a jem s 11ic l j \.l1M i zvo djenje uqa onih

~ avova

1 11 I -

~ ava

r a di

s e ko r i s te za

B p re~avan j a

pora , a ~ el lk a

f ice s a d oda clrua No , z a z a varl van j e kotl o vsklh 1 1.mova 1

po vl§ene ja~ 1n e . ! lce ~ a dodac i ma nlkla d a ju §av sa povecanl m pl as ti ~ n o at l ,

svojs t vl ma

po s e bno n a nlsklm temperaturama . Zbog

pove6ane mog uc n o st l po j a ve po rozn o s t l, u e l ek tr odn l m ! lcama kontroi l §e se sad r ! a j kise onl kl'l. , £0 8£01'4 , sumpora 1 u g l jenik a .

I zb o r c l ek t r o dn l h f lc a z av l s 1 a d he mijsk og sa s tava zav arl-

vano g mate rl j a l a 1 na ~m

Po

u g l j enl~ n l h

od O, H -

t 1ee se

ko rl §ceno g u p o stupku.

nt and a rdu JUS C .H3 . 05 2/ 14, z a z avarlvanje nlsko-

1 niskoleglran ih

~ e ll ka

p r oi z vode se f lee

12 rom , ma de se n ajvl§e koriste f lee ozn a~ ava j u

a za n1skol e g l ran e ~2

p r a ~ ka

pre ~ nlka

pre ~ nlk a

3-6 mm.

slovnlm simbolom ! 1 brojem, npr . !l do !6, ~ lce

1 s i mb olom hemijskog ele menta; npr.

~l

Sl,

Mo do ~ 6 Mo , Z2 N1 , 111 z a dvostrulto leg1rane ~ 3 N1Mo . S1mbol1

p o kaz u ju odre djen sad r f a j l eglraju6eg eiementa u od gova raju6oj f i-

e1 H , Z2 1 sl. Po s toj e tak o dje 1

1nte rn e - f abr1~k e

oznake

p r o1z v odja~a

EPP 1, EPP2 , • •• , EPP2 Mo , EPP2Nl ••• , koje se rnog u na6 1 u odgovaraju~1rn

ka t aloz in a

proizvodja~a.

Povr Alna n~ a

1 drugih

! ~ca

mora bIt1 suva 1

ne~18to6a;

~ 1 8 ta

tj. bez oks l da, mas-

l s to t a ke moraju blti bez povr§lnsk1h 1

unutr aAnj1h greAaka 1 velikog odatupanja

pre~nika,

a pov r§1nsk1

zaA ti6ene tankom prevlakom b ak r a . Iako ov1.m standardom n 1au o buhva6ene punjene fice, one imaj u svoju pr1menu jer se njima

mo ~e

me njati u §iroKim granicama he-

mijskl sastav 1 svojstva §avA. Punjene flce se 1zradjuju od nisKougljen1~ne

~e11~ne

trake koj a se sav1ja u ob11ku

cev~1ce

1 pun1

apra Aenlm ferolugarama.

2. Pra lko 1Ji a a EPP za1Jar i 1Janjfl U oanov1, au zmaate medjuscbno pomeAane toplj1ve mater1 j e k oje se sastoje 1z top1jenih 111 netopljen1h Rlinerala aa dodatkom IDBtala 111 bez njega. PreJ114 standardu JUS H.Bl.060/74 dale se 1 ozna~avaju prema na~1nu proizvodnje, granulacij1

(krupn~i),

maks1malnoj

ja~in1 a~ruja

zavariva-

nja, kao 1 brzini zavarivanja, naponu praznog hoda pri zavarivanju naizman~~nom

atrujom, a takodja mehan1~k1m svojatvimA u kombinac1-

ji aa odredjanoo fioom.

Taka z e np r . p rerna nac l nu prolz ·,odnje ra zl1..ku ju (a znaka T) I afl lo me risa tl i - ke r a.mi~k1 v ani (o zn ak a S ) 1 mela ni (oznaka M) . J{ao prime r

ozna ~ a v an ja

pra~l1k

=0

l j'l ~; i

(o zn aka A) , si nte r o -

na vod l se oznaka p r a §k l1 42x5Tllay

4 2 x 5 a d go va ra g ranul c iji p rema Tyl e r u , T - n a ~ 1 n u pro-

u k o jo j

i zvoan j e , 11 - maksimalnoj

ja ~i n1

st r uje u A podel jenoj s a 10 0 , a

- zn a~ i d a j e mcguc e za variva t1 j e dnosrne rnom s trujorn aba pol a r iteta i l i n aizme ni ~ nom str ujam, Y - znac i da j e pri z ava r ivan j u na 1zmenicnorn struj o m Uo = 65- 80 V. U s l u~a ju ozna~ avanja u komb ln ac i j l s a zlcom , o voj o zna cl se doda j e i o znak a za :ficu, np r . 42 x 5 T 1 1 ay ~ l. Ozna)ca za kOl.lpra ~ ak ,

b i n a e i ju

~ i ea

i

me h an i~ka

~ av a

svo j s tva

je T11ay2 13333

g Qe zadnji brojevi preds tavl ja ju vrednos ti g r an iee te ~ enja i ! i1avos t! na tempera t ur i +2 0 o e , oOe 1 _ 20 v C ( p r e ma standardu) . Prema hemi j skom sastavu i koefi c i j e n t u baz i c nosti B kao i

drugi m termof i zi~kim s vo j stvi rna , be l a 15 ).

pra ~ kov i

mog u b i t i

raz li ~ i ti

(ta-

Tab llc a I S : Hemij s ki s astav ne kl h pra Skova za EPP

Pr aiiak

HnO

k i se li

Si 02

CaO

MgO

A1 2 0

l O- 30

5- 15

CaF 2

K2 O+Na 2 0

0- 5 5- 2:;

0- 2 0- 2

ba z i~ ni

0- 1

25 - 35

25- 35

5- 15

0 -10 :; -15

nl s k oman g anski

8-1 2

4 0- 5 0

2 5- 35

0-10

0-10

3-7

0-1

sredn j e 14- 25 man ganski

40 -50

25-30

0-10

0- 10

3-7

0-1

visokoma- 35 -4 5 ngans ki

40-5 0

0-5

0-5

0-3

5-9

0-1

I z sas tav a

40 - 55

3

pra ~ ka

mo :fe se

izra ~ unati

s tepen

bazi ~ nostj

pre-

rna lzra z u CaO + MgO + caF 2 + 1/2 MnO B = S i0 + 1/2 (Al 2 0 + Ti0 2 ) 3 2 Pra~ ak

je u hemi jskorn smislu bazi~ an za B > 1, kiseo za B < 1 ,

odnosno neutralan za B = 1 . Ki s eli pra~ kovi primenjuju ~e za zav arivanje niskougljeni~nib konstrukcianih ~ elika , a bazi~ni za v~trootporne i hemijs-

ki postojane ~elike.

Uloga kaleijurnfluorida (CaF 2 ) je da pove6a te ~ 1jivost troske (smanji viskozitet) snizi temperaturu topljenja

- 158 1. veta vodo nik iz vodene pa r e qrade~l HF.

P r a §ko vl kojl n eroaju U SAstavu CaF moraju Be pre upotre2 0 be su~iti (pri ~ 300 C) lda se sadrfaj vlage smanj i na manje ad

0,05 ' •

1.3.3

Metalur§ke reakcije prl EPP zavarlvanju Pri zavarlvan ju pod pra§ kom

do~azl

do hemijakih reakclja

pa s e primenom odgova r aju6eg pra§ka 1. elektrodnih fica mole dobiti

tra:e ni sastav §ava pri zav arivanju raznih vrata ~el1ka. Mezajedni~kLm o ~ vrA61vanjem

tal !ava u stva ri se doblja

lstoplje-

nog osnovnog materljala, elektrodne l ice 1. aAstojaka praAka.

Sa stanovl§ta metalur§klh r eak cij a u metalnom kupatllu se razlikuju - v laokotemperaturska 1. niskotemperaturaka zona. Visok o tsmp s ratursku 30nu ~ine kraj elektrodne 11ce, kap-

Ijice ele ktrodnog metala i

prednjl dec metalnoq kupaUla. U ras-

topljenom metalu kojl pr1pada o vo j zon1 od1gravaju ae

endota~e

o ke1da c 1ono- red ukc1 on e reakc1je:

[ re] + (MnO) 2[Fe ] + (Si0 ) 2 (Si0 ) 2lMn) + 2

[ Peol + [el

•+ •+ ~

+ ~

+

[FeO] + [Mn] 2 [FeO] + LSi] 2 (MnO) + LSi] (Fe) + CO

qde uglaata zaqrada pokazuje da sastojak

pot1~e

1z

zavar1 v a~ko9

kupa t1l a , mala 1z dodatnog mater1jala, a vertikalna atrel1c. da aastojak odlaz l u spoljnu atmosferu .

Xao posledica hemdjskih reakclja, u v1sokotemperaturakoj zonl, metal ~ava s e oboqa~uje manqanom 1 al1lc1jumom keo i Ok8idom qvo! dja FaO. Kolltlna Hn 1 51 ko~prelaze u metal lava zav181 od bazltnoeti praAka a time 1 od njegovoq sastava. Niskotsmp s raturaku aon u ~1nl zadnj1 deo metalnog kupatila - od elektrodne ! lce pa do mesta koje odgovara temperaturi kriatallzaclje. U ovoj zon1 se gornje reakclje delavaju u auprotnom smeru u odnosu na amer reakc1ja u Vi8okotemperaturakoj zonl. Man9&n i

ailicijum deluju u tom

al~aju

kao dezokaidetori prela ••~i,

pri temperaturama bllakim kriataliz&ciji, u troaltu u v1du oltaide. Pri izboru praika 1 elektrodne lice traba anati

po~an

km~an

aadr!aj MIl 1 S1, kao i drugih elemenata u matal.u lava; pri C!4oIllU s. teli da aadrhj S, P i 91U1nih mehurova bucle It -.nji de bl Ulavoat matala lava bila ito

V1t~a.

U tolD cilju potreban

-

159 -

je odno s Mn/Si ~ 2 , a jo§ povoljnlje 4 -

5 za maksimaln u trafe nu

pri 51 < 0 , 5 %.

~ilavos t,

Kona~no,hemijskl

s astav me t a l a Aava, kao i

tet reakcija izmed j u rastopa t r osko i pra~ka ,p arametara

metala , zavise ad S8StaV8

zava r ivanja pa 1 gran ulacije (krupno6e) z rn a ca

p ra§ ka . Pri tome ne

treb a koristltl

s uvl ~ e

top ljen sloj pra§ka nije dovolj no p orozan trosk u i

time

vrsta 1 In t a nzi-

&pre~ava

sltan pra §ak jar neisve~

l z 1azak gaso va,koji

U

ko mpaktno p re kriva ob llk u g8s n l h me huro-

va ostaju u s a vu.

1. 3.4

Te hnika EPP zavarivanja Tehnika rada i

~l o!a j

ke gl a ve ili e le k trodne f ic e i de lova , o bllk i

za v a rivanih delova , na91b

zavarlva~­

n j ihova odstojanje od zavarivanih

dimenzije z i e b a ,

na~ln

111 v iAeslojno zavarivanje, vislna 1

izvodj enja -

§ ir~n a

jednoslojno

sloja pra!ka,

~18to~a

spoja, tempera tura zava rivanih de l ova kao 1 Qsno vni parametrl zavarlvanjaili nava rivanja su

od1u~uju6i

za o bllk 1 dlmenzlje §ava

111 navara, o dnosno za k valitet spoja.

U procesu top lj enja pr! EPP zaVa rlV&lju

tro~ i

enerqlja luka za topljenje osno vnoq ma terijala i

se toplotna

istovremeno dala

pra §ka 1 elektrodne ! ice.

Procenjuje s e da se dobija §av koji je sastavljen od 2/3 osnovnoq i

1/3 dodatnog materijala, na §to bltno

utl~u

osnovni

parametri koj1. se lDOq U menjati u odredjenim gran1.cama. Stapanju straniea !leba doprinosl rastop troske obrazovan od raatopljenoq

pra§ka , a kap ljice koje se odv ajaju od otopljenoq vrha elektrodne ! ice padaju, ob l o!ene rastopom troske, u metalno kupatilo. ja ~ine

na ov1.h kaplj ica zavisi od nij e kapi za

ve~e

lovljen dej stvom

struje tako de se dobijaju sit-

jaline struje, pri e l e kt ro dinami~k1.h

Vell~l­

~emu

je prelaz kaplj1.ca us-

5ila , qravitacije i hemijskih

reakeija (stvaranjem qasova) . Kapljice se prl prolazu kratko zadr!avaju u raatop u troske i

sa sobom povla~e deo troske me~aju6i je

sa rastopom metala, pa ae u metalu

~ava

moqu pojavlti nematalni

uklju~c1.

• Osnovni parametri EPP zavarivanju: ja~ina struje zavarlva-

nj a (jednosmerne ili naiz men i ~ne, polaritet, qustina struje). napon luka i brzina zavarlvanja, pr! ostali.m nepromenjenlm uslovima uti~u na hemijsk1. sastev i

neg osnovnog metala u §avu.

kvalitet ~ava promenom udela 1.stoplje-

- 160 Nave de ni o s no vn i par4mCtr l imaju

s l ede~e

o ri j e n t ac i one

vre dnos tl :

Iz A 100- 2UOOA ( 5000 ) vz - 10- 200 m/h,

Uz - 20 - 48V ( 70 ) 2 io - 20- 150 A/ mm ( 200)

Ko n s t anta t o pl jen j a e l ek trodne ! lce i znosi 10 -1 5 A/ gh . Vredno sti u zag r adama s e o dn ose na spec ij a lne EP P - postupke

( ta ~ kastoq)

zavarl vanja . r a z ll ~ lto

Osn ovn i p a r ametr i pr l EPP zavarl vanj u ja~ Lna

obraz o v anje §ava 1 s v oj stv a , taka n p r . ~ lnu

76a) . Os im

l N. 0

G ~

J

stru je i napon

j a~i n e

/1

7 Iy

4

..," 1

uti~ e

s t ruj e

na

a d kolt

1 odnos l s toplj e no g o s n o vno g 1 do da tnog ma te rlj ala u j-edinlc:i

v reme na , a t ak od je n a dub i n u uv arivanja i

s

uti ~ u

/

VY '/

1/

""

~

1/ :;{'o .I / 1DO

•

S

e ,

.e

""I

,

./

:--.....

•

./

..,

x;,

V

~

~ VYo

J

1

:1

a.

h

,

~ 1l

lDO

' DO

]

Zf

1

r/

/

.-

"

V

/

§ava (a1 .

na ob1ik i di menzije §ava

uti~e

11

na d v l ~e nje

lit.

'V 10 U

Z'

Jl

J6

411

"

41

b. Yo- odn oe

m e~ an ja

b -

h - flU a r

l iri na lava

h - nadv ilenjo laua n

51. 76. Uticaj ja~ine struje zavarivAnja i napona na dimenzije ~ava (sl. 76b) . Iz dijagrama (sl. 76a) se vidi da au uvar, nadviienje §ava 1 udeo osnovnog metala u Aavu direktno srazmerni ja~1ni stru-

je zavarivanja, pri ~emu s e pove6ava i koeficijent t op1jenja elektrodne f iee a smanjuje koli~ina 1stopljenog pra§ka. Pr1 tome se u ve60j me ri odstranjuje P 1 SaC, 51 i Mn u manjoj meri prelaze u me tal Aa va. Pre ~ n1k

e1ektrodne f ice

(de)

uslov1java

ja~inu

Btruje za-

varlvanja, koja se lzra~unava prema prepor~e.'l1.m 9ust1nama atruj e.

Gustina s truje opada sa pove. Zbog toga sa name6e pitanja: na koji se nac!n postize za ~tita pomo6u CO

od stetnog delovanja k1seonika i azota 2 1z ok o line atmosfere? Odgovor se moze dati ako se razmotre fizi c -

ko - hemijske promene

gasa (C0

> u elektricnom luku. 2 P ri visokim temperaturama elektricnog luka - na plus polu

o 2S0 0 C, na minus polu llOOoe, u sredini aka sooooe -

deo gas a CO

2

se razlaze tdisocira) prema reaxciji: 1

CO 2 ::: CO + Tl2. Prema tome se u ldealnlm uslovima prostor elektrlcnog luka

aaatoji iz ameae g&Sova C02, CO i O ~ijl odnosi zavise ad tempe2 rature (sl. 90). U blizini vrha elektrodne zioe 1 u okolini zavarlva~kog kupati~a

kolicina CO

2

je

ve~a

od zbira kolicina 02 1 CO.

-

18 6 -

U s redi §noj zoni luka c a l se goto v o g ubi, a preovladjuju ga sovi CO i 02. Uz t o se u s redl §n o j zoni luka pojavljuje i

v o donik dobljen razlaga-

njem vlage koja se kao primesa uvek n41azl u bocama sa ugljendioksidom. Pri temperaturi vl§0

oj od 4500 C nastaje reakcija:

Stoga

ce

u uslovima zavuriva-

nja rastopljeni dodatni materljal u prostoru :~o oo

elektri~nog

luka

biti okruten gasovima CO , CO, 2 02 i H o Kiseonik izaziva sago2 revanje elemena ta sadrfanih u

Sl. 90. Stepen disocijacije CO u zavisnosti od temperature elektric nog luka

2

~eliku

kao §to su AI, }m, 51,

C i posredno iIi neposredno oks1daciju Fe.

Oksidacija gvofdja u zon1 visokih temperatura mofe nastati prema reakcijama:

CO 2 + [Fe)

t

CO +

O2 + 2 [Fe) ::.

[Feo]

2 [FeO)

Klseonik se u vldu oKslda FeO rastvara u

te~nom

metalu §a-

va, a u procesu ocvr§civanja reaguje sa sastojcLma §ava stvarajuC1 trosku 111 porozna mesta (pore) ocvr~clvanju

Procesl koji se odvljaju pri

°

metala §ava mogu se prikazati jednacinom:

[Fe] + (Si0 2 ,MnO i druga) +

[Feo) + [C,Si,Mn,H i drugi] + {CO, H 0} t 2

Jedan od glavnih uzroka poroznosti metala §ava jeste reakclja sagorevanja ugljenika, prema jednacinama: -+ '1

CO 2

+

1/202 + [Fe) t [Feol + [c] CO 2 + [C)

i02'

CO +

(FeO)

::. CO + +

t

2CO t

+

[Feo]

+ [Fe]

- 187 Pri zavarlvanju U za § tltl CO reI! e l eme n t! Si r Mn , . .. , nit l

2

ne mogu se nadoknaditl 5a90-

izvr ~ lti deZOKSidaCija (FeC)

porno-

e u sastojaka U obl oz i iI i u p rahu kao prl REL i I i EPP zavarivanju . U ovom s l ucaj u se to re~ava povecanl rn sadI ~ ajem 81(0,7-1 %81) i ~m( 1, 3 - 2 , 2%Mn )

u dodatn o j ~ ic l . Deo ovih e l erne n ata sager! , a dec

ostane za dezoksidac i ju tj . r edukci ju FeO p ri ocvr~6ivan ju rneta1a ~ ava . I s t o vremen o se u dodatnoj ~ic l ograni cava sadr!aj ugl je nika n a 0 ,1 2% radi um an j e nj a Kolic lne g as nlh mehur ova 1 poro znlh mesta stvore nih r ed ukc ijom FeO. I z u z i maju6 i dezoksid atore f a j C , os t a li sastojc i

( S1 i

Mo) i n e § to umanj e n s adr -

do da tno g rna t e ri j al a tre b a da odgo va r a ju

osno vno m.

1 .7.4

Tehni k a

~~G

za varivanja

Zavarivanjem u za s titu CO rnog uce je i zves ti ave vrste 2 s pojeva i U s vim p o lo ~ ajima slie no kao 1 ruc nim elektroluc nim zavarivanje m. Oanas se ovim postupko m za varuju nlskougljenicni i nis k olegiranl ce lie1, a debljina se iz r azloga produktivn osti ograni c a va na 30 mm. Pripre ma za zavari vanje, slicno kao i za REL postupak, odn osi se n a z a kos enje ivlca za lirnove debljine od 4 mm pri jednas tranorn zavarivanju u h6rizontalnom polo ~ aju, iIi deblje ad 3 mm za ostale polo ~ aje . Ug10vi ~ lebova (V, X iIi K) su manji nega za REL zavarlvanje i lznoae 40-50 0 , a r a stojanje (zazor) izmedju 1imova 0 - 2 ,5 mm. Pri zavarivanju u zas titi CO primenjuju se ufl 2 f 1ebovi u odnosu na ~L postupak zato s to je elektrodna f ica znatn o manjeg precnika od ob10l ene e1ektrode. Tehnika zavari vanja u zastiti CO povezana je sa nacinom 2 pre 1a zenja doda tnog materljala kroz luk, debljinom limova, polozajem zavartvanja i vrstom java. Osnovnl parametrl zavarivanja su: jac ina struj~ zavarivanja, napon luka, induktivni otpor zavarivackog s trujno g kola 1 protok zastltnog gasa . Vrednostl ovih parametara zavise od precnika elektrodne fiee koju stoga ·treba najpre izabratl. lako prec nik elektradne zice zavisi ad vis e cinilaca, mo ~ e se prihvatiti slede6a preporuka: za limove debljine s ~ 2 mm u zeti f icu prec nika d = 0,8 rom; za s = 2-20 rom d ~ 1,2 mm i za 5 10-30 mm d a 1,6 mm. Protak za~tltnog gasa bira se prema usg

vojenom pre~nlku f lee 1 l.nosi: 10-14 l/mln prl . avarivanju fica- . rna prec nika d ~ 0,8-1, 2 rom i 14-25 l/min. pri zavarivanju !lcama

- 1UB pre ~ nlka .

veceg

Ostali parametrl zavar i vanja bira j u se prema pre -

po rukama p r o i 2vodja c a uredjaja 111

prakt1 ~ n lm

prob ama .

P r l polu automatskom zavar i vanj u u za § t iti CO , pl§ toljem 2 za zavarivanje ruk uj e radnik . Ak a s u pravi lno izab r a nl p a ramet ri zavari v anja , sarno zavarl vanje

je zna tn o l ak s e nego oblolenl m

e l ektrodarna. l'togu se ostvari tl Bve vrs t e spo j eva U svim Qsnovnim po lo!a jirna z ava rivanja . Za l imove debljlne do 4 mm prlmenjuje s e je dno p ro la z no i ne 4 -

j ednostrano za va rl van j e , dok j e z a l1rno ve deblji-

8 rom neophodno je dnopro l azno dv o s tran o z a va rivanj e . Sav r emeni m u redjaj i ma za zava rlvanje u za § tltl CO

je uspe s no zavar l vati

i

moguce 2 l i move de bl j ine aka 0,8 mm. P rl zavari va-

n ju ovako tank i h l imova

p i ~tol j

po d od r e ctj en i m n agi bom , bez

se mo ra voditl pravo linljskl,

bo~ nog

kretanja (51. 91). Pri zavari-

vanju deb1jlh 11mova neophodno je p riprem1ti i v loe i ~ 51ojnim

s ay lzvesti vl-

zavarivanjem.

Broj potrebnih prolaza zavisi od debljine lima, vrste spo-

j a 1 po1o i aja zavarlvanja. Prlbli ~ no

se uzima slede6i broj pro-

laza u za v isnosti ad debljine (5) o snovnog materljaia:

s

~

4 - 8 mm do 2 prolaza

s = 6 - 12 mm do 3 prolaza s = 8 - 15 mm do 6 prolaza s = 15 - 20 rom do 8 prolaza S1. 91 . Vodjenje pl § to1ja prl

B = 2 0 - 30 mm do 12 prolaza

za vari v anju tankih iimo va

njeg

pre ~ nlka,

Za elektrodne fice najrna-

d = D,H - 1,2 mm,

pre ~ nik

12 mm a rastojanje izme dju mlaznice i

mlaznice je

10 -

osnovnog materijala 8 -

10

I

--Q.

obi~no

b.

c.

d.

S1. 92. Tehnika zavarlvanja u za§t1tl CO 2 rom ; za ve~e pre~ nike ele ktrodn1h i lea rastojanje j e iO-15 mm. Prl zavarivanju debljih limova koreni zavari se izvode p.r avolinljskim

- 189 kretanjem elektrodne f loe , dok se za n aredne prolaze prlmenjuje

poprec no kretanje. Vodjenje p1stolja za zavar1vanje prikazano je na 51 . 92 ; 51 . a. se o dn osi na hori zon t a lan po l o~aj ; b . n a verti kalan o dozgo - nanl ~e ; c. na vertika lan odozdo - navl ~e1 i d. na h ori zontalno-vertlkalan. P ri zavarivanju debellh limova u za ~t lti CO

povecava se 2 o pasnost ad pojave t o pllh prsllna u ob l asti temperatura bliskih solidus linijl. Tn opasnost se mo!e uman jiti pogodnim izborom dlmenzlje ~a va 1 povecanim sadr !ajem mangana. Odnos Q~upne v lsine s ava prema nj egovo j

s irinl n e srne bit! veei od 1 , 5. Povecanim

sadrz ajem mangana pospe ~ uje se dezoks idacija me tala §ava i umanjuje § tetno delovanje sumpo ra . Va~na v an~a

odllka

~mG

postupka je mogucnost tackastog zavari-

tankih li mova. Uredjaj za zava rlvanj e je 1st! ,

5

tim

~to

se na pi s tolj stavlja konicn1 zavr setak (sl . 93), koji naleze na gornji lim pre usp os -

ta v ljanja luka. Na davacu dodatne z ice ugrad jen je vremen-

ski prekidat koji se moze podeaiti na potrebno vreme 2avar ivanja u zavianosti od deb-

ljine lima i vrednosti ostalih parametara. Limovi na mestu

Sl. 93. Pistdj sa koni c nim zavr-

spajanja moraju biti oeis6eni od rdje (kovarine) i drugih ne-

~ tkom

~ istoCa

za

ta~kasto

zavarivanj e u

zastiti CO 2 Pode§avanjem pararnetara,

radi

spre~avanja

ga5-

nih mehurova i poroznih mesta. sli ~ no

kao i pri elektrootporskom tacka-

stom zavarlvanju, mogu se post161 tra z ene dimen z lje ~avova (taca -

ka).

1.B

ZAVARIVANJE PLAZMOM

Americki fizicar

Langmir je 1923. g. predlozio da se

uz poznata osnovna stanja materlje: ~vrsto, tecno i

gasovito uve-

de i stan~viBoko jonizovanog gasa ili plazme. Sarna ree plazma

je starogrckog porekla i . oznacava materiju. U biologiji se osnovna supstanca naziva protoplazmom . Primeri prirodne plazme su sta-

nja materije na povr§ini sunca i zvezda . Plazma isto tako nastaje pri atroosferskim elektricnim praznjenjima.

-

Prl zavarivanju je

1 90 -

z na ~ ajna

tBrmicka pLazma , koja je u

stvari jon i zova n gas sastavl jen ad slobodnih e l extron a , pozitlvnih jona 1 n eutralnih atoma . U gasnom prostoru

lz~aju

polo va

e l ektricnog l uka nastaje termi c ka joni zaci ja kao pos !edl ca 9udara mo l ek ula sa e lektro n ima gas a 1

o zra ~ ivanja

(radijacije). Plaz -

rna (jonizovan gas ) postoji kad svlh p os tupaka elektroluc nog zava rivanja. Aka se zavarlvack i lux odr f ava vol framskom elektrodom u prostoru ogran i ce no m telom

~aznice ,

stepen joni zaclje gasa se

toliko povecava da se ceo p os tupak nazlva zavarivanje plazmom . Postupak je sllean TIG z ava rivanju. P laz mom s e ug lavnom zavaruju ugljeni c nl i

lo gi ranl c ellcl,

n erdjajuc i ce lici, vatroo tp o rne legure, l eg ure bakra, legure nik-

1a i

legure titana. Mada se plazmom mogu zavar1va tl i legure alu-

minljuma, taj pos tupak se g otovo 1 ne pr1rnenjuje za aluminijum zbog njegove vel ike toplotne provodlj1vosti, dck se clovo 1 clnk uop~te

ne mogu n1 za variti plazmom. U poredje nju sa TIG postupkom zavarivanje plazmom je produ-

ktivn 1j e i

jeft1nlje. Pri z avari vanju bez dodatnog materijala br-

z in a je 4 p u ta vec a, a cena z a 20 % manja u odnosu na TIG. Mane zavar ivanja plazrnom u odnosu na TlG postupak su veta cena o preme ( 2 -5 puta), krat1 vek mlaznice, veca

p ot ro ~ njQ

skup-

09 arg ona 1 potreba za dodatnlm uredjajern radl uspostavljanja

1uka.

1. 8.1

Uredjaji za zavarivanje

-

pl~zmom

Uredjajl za zavarlvan je plazmom razllkuju se prema edrzavanja

elektrl ~ nog

luka

koj~

na~lnu

moze bit! nssavi san i zavisan

(s1. 94). Nezavisan 1uk se uspostav1ja izmedju e1ektrode (1) (s1. 94 I i Wlutrasnjosti mlaznice (2) dok se top1ota osnovnom materija1u (4) predaje strujanjem zagrejane p1azme. P1azrna struji kroz

kon1~n1

otvor (3) na dnu mlaznice. Zavisan luk se uspostav-

1ja izmedju e1ektrode (1) , sl.94, i osnovnog materijala (4). lako se nezav 1snim lukom veoma lake rukuje,

sli~no

kao oKslaoe-

tilensk1m plarnenom, vetu pr1menu lma zavisAn luk. Ovo stoga §to se zav1snim lukom na osnovnom materijalu oslobadja znatno ve6a koli~ina

top1ote. Zavisan luk se uspostavlja izmedju pozitivnog

pala na osnovnom materijalu i negatlvnog pola na volframskoj eleKtrodi, tj. pravom pola rnoA6u. Oaim osnovnog materijala, za po-

zitivni pol je preko otpornika (R), (sl.94) vezan i ok1op gorio-

-

19 1 -

nika (pl azma trona). Ov im se omogu6uje uspos t avljanje pomoc noq elektri ~ no9 luka s trujorn ma l e

ja ~ lne, kojl se zatl m "pre nos1" na

osnovni mate rijal.

I Arnon

Vod a E

~=:::::l Zao ti t ni

I

-ga. I( ArI

+

Vpaljai!

J

R

4

1::4

~~Z!ZZt- ---- --- ---.

51. 94.

Zavarlvanje plazmom

Nezavisan luk se primenjuje u varivanju cija~nu

tra ~ i

slu~ajevlma

kada se prl za-

mala koncentracija toplote. To se odnosl na spe-

obradu 1 rezanje materljala koji ne provode

struju, kao sto au npr.

kerami~ki

elektrl~nu

materijall.

Vr h elektrode je oklopljen mlaznioom pa se luk ne uspostaviti dodirom kao kod ostalih postupaka varivanja. Ova te § koea se resava na dva

mo~e

elektrolu~nog

na~lna :

za-

p;l struji zava-

rivanja ispod IOOA luk se najpre uspostavlja izmedju elektrode i oklopa mlaznlce a zatlm "prenosl" na osnovnl materljal; prl jaclnl struje iznad lOOA luk se uspostavlja posebnlm uredjajima visokofrekventnlm jonlzatorima.

1.8 ~2

Dodatni materijal za zavarivanje plazmom

Dodatnl materijlli za ovaj postupak zavarlvanja su zdtitni gasovi i po potrebi 1ica. Za obrazovanje plazme upotrebljavaju se gasovi koji hemijski ne reaguju sa volframskom elektrodom. To su argon (Ar), helijum (He), vodonik (H ), azot (N 2 ) ili njihova me§av1na. Gas za 2 obrazovanje plazme ne §t1t1 dovoljno tecan metal ad §tetnog delovanja vAzduha pa se posebno dovodi za§tltni gAS, naj~e§6e 1!1st argon. Argon mo!e da se koristi za obrazovanje plazme pri zAvari-

vanju svih metala, ali daje najbolje rezultate na ugljenl1!nim 1!e-

- 19 2 ~ellclma

11clma ,

povl ~e ne

jatine 1 legu r ama titana 111 cirkon lju-

ma o Aka se argonu doda vodonlk , poVl..6a v a se s t epen l SKo r l§6e -

nj a t op l ote

elektri~nog

l uka , pa t i me 1 brzi n a zavarlvanja. P r!

tempera tu ri e lektr l cnog luka vodon i k d l so cl ra u z

utro~ak

ve like

kolici n e toplote (endotermna reakcija )

Kada disociran i

atom! vodon l ka

n o ~e n i

mlazom plazme u dare

U

0 9no-

t empe r at ure , panov o se s t varaju d voatomni molekuli vodonika u z oslobadjan ,; e l ste k ol1 ~i. ne toplote koja je utvn i rnaterija l

n i ~e

r o§ena ?a disocijac ij u (egzot.ermna r e ak c lj a ) H + H ..

H

2

+ 4 18 kJ mol

Ova se kol l c in a topl ote p r e daje osnovnom materljalu, §ta

omogucuje brte za varlvanje U o dn os u na c ist argon. Oblc no se doaaje 1- S\H prl zava r ivan j u ne r dja j llt ih celi ka (C r-Nl), jer ve61 2 sadrzaj vodonika maze s t vor i t1 po r ozna mesta u § avu . U nekim slu~a jevima,

n pr . p ri zava r i v an j u 1 e gure 29 %Ni, 17 %Co, O,2'Hn osta-

10 Fe koja i ma i s ti k oe f icij e nt 1inearnog § irenja kao stak1o,

prl men juj e s e

~ak

15%H2 •

Ar ) p ove6ava top1otna mo6 5

Sll ~ no

se me § av1.nom 50 do 75'He (ostalo

1uka, uz nepromenjenu

ja~inu

dovedene

tr uj e . P o t r o§ nja ar gona za obrazovanje p1azme kre6e se od 0,3-

5 , 6 l / mi.n u z avlsnosti od deblj1.ne delova kojl se zavaruju (2 do 10 mm ), a zas ti tnog a rgona oko 14-25 l/mi.n. Za v ari v anj e plazmom m o ~ e se izvoditi sa dodatnim materijalom 111 be z njega. Dodatnl materljal je hemijskog saatava sll~­ nog osnovnom 1 pri.menjuje te za deblje delove. Dodatna tiea se u v odi na

ivicu

zavariva ~ koq

kupat11a,

sli~no

kaJ a li ovclE; nem a opasnostl cIa se vrh dodatne kim de 10vanjem sastojaka

1.8.3

kao kod TIG P08tup~ic:e

oAtetl bemija-

iz vazduha.

Tehnika z a v arlvanja p1azmom

U zavlsnostl od ja~1.ne Btruje razl!kuje BO .avarivanj. mikr o pLazmom 1 a avarivanje pLaamom. Mikroplazma ae primenjuje za spajanje delova deblj1.ne 0,03-1,5 mm, pri. ~emu ja~1na Btruje no prelazl 20A, A plazma za de10ve debljo od 1,5 mm. Na .1. 95 pr1-

-

193 -

k az ano je z a va r l vanje mak roplazmom , k Oj e daje veoma uzak §av sa g o tovo nevidljlvom zonom pod u tic ajem t o plo t e i ma ll m Bops tvenim

naponLm8 i deformacij ama . 3- .ca v a r i v a ni doo

l - piHo Lj sa aavar i, oanill 2- mtaJi plaaMs

.

II:

"

S- aa lti. tni.

gas

4 - metalna pod-

LoJka

S1. 95 . Serna zav arivanja

makropl azmom

2.

ZA VARIVAIIJ F: F:LF:KTRItN I M OTPOROM

PQzn ata osobina metalnlh provodnika da se zagrevaju prl i~kori § ~en8

proticanju elektric ne s truje - Dz ulov e f ekat -

je Z8

e lektro otporsko zavarlvanje. Nerazdvojivi spojevi se obrazuju tao re z ulta t z agreva nja t1~ e

metala

pomo6u

k ro z delove koji se zavaruju 1

elektrl~ne

plasti~ne

struje koja pro-

deformacije zone

s pajanja . Na baz i e lektric nog otpora razvijeno je vi§e postupaka zavari vanja koji s u na§ li veliku primenu u savremenoj industriji. Oko 30 \ svih zav8renih spojeva dan as se izradjuje postupcima elektrootpors kog zavari v anja. Osnovni razlog za ovako Airoku primenu ovih postupaka je velika

mogu~nost

mehanizaclje i Automatlza-

cije proces a i visoka produktivnost. Ovaj vid zavarivanja je 0&novoi nac in spajanja otpresaka u automobilskoj industriji, a sve vi Ae zamenjuje zakivanje u avionskoj industriji . Osim toga, elekt r oo tpo rsko z avarlvanje pr1mBnjuje se prl izradi vagona, sudova

za tec n9 st, minijaturnih poluprovodnickih sistema, stampanih kola u elektronlci, ltd.

U 'avisnosti od medjusobnog polo! aja delova koji se zavarazlikuju se prekt o pni i BucB oni SPOj Bruju elektric nim otporom v i . Preklopnl spoj e vi mogu se lzvesti t a~ ka 8 ti m, r Bl je fnim i lavnim zav arivanjem, a su ~ eonl zavarivanjem s bi j an j Bm i varni cB njem.

-

2 .1

19 4-

TAt!XASTO ZA VARIVANJE

Ovim postupkom sPdjaju se tankozidn l de l ay! postavl j e nl jedan pra ka drugog taka

da obraz u ju prek l opnl spoj . F lz1 ~ k o spa -

jan je pre kl op l jenlh de l ova ostvar uj e se preke l 1venog j e z g r a s o~ l va

(s l. 96 ) koje nastaje o a mestu gde a u l imov l p rltl s n utl

ele k trodama . Osno vne dlmen z l je

"" .-

-

s o ~ i va

prlkazane su n a s l. 96 ,

~,

de I

i

~ >6. )d'0 Y>< '>0('

?

:

o.

I

I

~~?I III

I I

I

I

I

Sl. 103 • .Faze

I

ta~kastog

zavarlvanja

Xao Ato je ~ pomenuto ovl ciklWll se automatskl odvljaju prema prathodeo uvadanim par~trim4 koji Be b1raju zav1sno od zavarlvanih delova.

- 202 1.

Re~ imi

ta~kaDtog

Pod

r o~inom

navariuanja anvarivanja podrazumevaju se odredjene vrod-

zavarivanj a (l ' t ' F >' ukl ju ~uju~ l z z z oblik 1 dlme n zije clektroda, Kojima je mogu6e i z vestl zavarene nos ti o s novnih

spojeve

paramet~ra

tra~e n lh

dimenzija i kVal lteta.

Re~lmi

zavarivanja mog u

se us l ovno podelitl n a tzv . "ot;tre" 1 'tme ke". Olt ri r eiim i kuju se velikom jat in om stru je zavarivanja i

k ratkim vreme no m, du ~ e

dok je za meke r e zim s jac in a s truje manja , vreme

gotovo

elipti ~ no

odli-

a

so~ l vo

(sl . 104 ). U ma ,

prakt1 ~ n1m

re~ l mi

uslov1-

zava ri vanja mogu

se o d red lti

ra~ unskl,

nsk1 - opitno 1

~ 1sto

ra~ u­

op1t-

no. Bez obzira n a koji je

nacin odre djen,

re ~ lm

zava-

rivanja se mora proverltl n a probnlm uzorcima koji se ispituju razaranje m 1 druq lm metodama kontrole zava'~e nih

spo jeva. P ri tome se

kao optimalan

re~im

smatra

takav skup osnovn.ih parametara zavarivanja kojim se pos ti ~e

pre~nik

so~1va

b11-

zak pre6niku vrha elektro51. 104. Oblik so?1va pr1 zavari vanju o strim (1) i mek1m (2) re~ i mom

de ,

U'Z

najmanje povrsinsko

o s te~enje

Iz

D ~ ulovog

11mova.

zakonu proizi lazi da jacina struje i vreme

zavarivanja direktno ut.i

... 1..1

na kolic inu o'slobodjene toplote. S11a

pr1t1ska u energetskom pogled u iskazuje svoj uticaj samo u prvoj fazl zavarivanja, jar sarno doUe deluje na prelazne otpore Rl i R . Time ne prestaje i korisno delovanje s11e pr1tiska. jer ona 3 stvara i odr~ava zastitn1 prs ten od plasti ~ no deformisanog materijala gornjeg i donjeg 11ma oko livenog jez9ra. razlivanje testastog

~1me

se

spre~ava

metala 1 z jezgra. lsto tako s11a prltiska

deluje kor1sno 1 u fazi hladjenja

so~iva.

u tzv. fazi isklvanja.

Pri zavarivanju 11mova debljih od 6 mm potrebno je posebnlm programom

pove~atl

resavanja nekih

silu pritiska u fazi lskivanja. uglavnom radi specifl~nih

tehnolo§klh problema vezanih za poja-

vu §upljlne u dodirnoj ravni limova.

1. Re!imi

ta~kaDtog

Pod r o!inom

aavariuanja anval'iVa~lJ' a

podrazurnevaju se odredjene vro d-

zavarivanj a (l , t ' F ), uklj u ~ uju~ l z z z d l me n z l je clektroda, Kojima je mog u~e izvesti 2avarene

no sti osnovnih obllk i

paramet~ra

spojeve t r a ~e n ih dimenzija i kval iteta. Re~imi zava r ivanja se us l o vn o p ode li t i

na

"o~tre"

tzv .

kuju se velikorn jacinom s truj e

i

"meke". Ol tl'i r eiIim i

elipti ~ no

odl i -

zava rivan ja 1 k r a tki m v re me no m,

dok je za meke r ei i me jacin a str uje manj a , v r e me

go t o vo

IDOg U

d u~e

6 o ~ i vo

a

( 5 1. [ 04 ). U rna ,

praktl ~ n1m

re ~ imi

se o d red lti

u51ov1-

z ava r i v a nj a mogu ra ~ un sk i,

ra ~ u­

~ ls to

opi t-

n sk1 - op itno i

no . Be z ob z ira n a ko ji je n a e ln o dredjen ,

re ~ lm

zava-

r ivan ja se mo r a prove r l tl n a p r obnlm u z orc i ma k o ji se i s pi tuju razaranjem i

dru-

q im rnetodama kont role z ava -

'::en ih spo jev a. P ri t o me se kao optl ma lan

re~ im

smatra

t ak a v sk up osnovnih parame2

t ara zav a rivanja kojim s e po st1~ e

p re ~ nik

so ~ iva

b11-

z ak precniku v rha elektro-

Sl. [04 . Oblik so§i va pri zavarivanju os trim (1) i mekim (1) re ~ i mom

de , uz najmanje povrsinsko

o s te6e nje limova. lz

D ~ ulovog

z akon u pro izi l a zi da j a c in a struje i

zavari v anja direktno

ut ~ "' 1.1

vreme

n a kolic inu o'slobod jene toplote. S11a

pritiska u ene rgetskom pog l edu iskaz uje svo j u ticaj samo u prvoj f azi z a v arivanj a , jer sarno doUe de luj e n a prelazne otpore Rl 1

R • Time n e prestaje i korisno delovanje sile pritiska. jer ona J stvara i

odr! a v a

z a ~ titni

prs ten ad

plast1 ~ no

deformisanog mate-

r1jala gornjeg i donjeg lima oko live nog je z gra. razlivanje testastog

~ 1me

se

spre~ava

me tala i z jezgra. lsto tako s11a pritiska

deluje korisno i u f azi hladjen j a

so ~ iva.

u tzv. fazi iskivanja.

Pri zavarivanju limova deb1 j i h od 6 rom potrebno je posebnim programom pove6at1 s11u pritiska u fazl lsklvanja, uglavnom radi re § avanja nekih

specifl ~nih

tehnoloSkih problema vezanih za poja-

vu § upljlne u dodlrnoj ravni limova.

• 203 -

p r i mer i

os n ovn ih cikl us a

t a~kas tog

z ava r lvanja be z doda t -

ne s ile i s kivanja ( a ) i s a dodatno m silom isk1vanj a (b) dati s u n a a l. 105 . Osirn ovih c iklusa pri zavari van j u ni za me tala ne opho-

Fart)

I skivan .i

iart )

ia r t )

t

ta

ta

b.

a. Sl. 105. Osnovni

ciklusi tackastog zavarivanja

dno je pos le iskljucivanja struje zavari v anj a i odre djene pauze ukljuc iti struju

~ arenja

(i~)

koja deluje za vreme

t~

(51. 106.a).

Tac kasto (i re1jefno) zavarivanje metala deb1jih od 3 rom cesto se izvodi periodicnim

iskl~ucivanjem

i uk1juc i v anjem struje zavari-

v anja, tzv. impu1snim z a varivanjem (al. 106.b).

ra

Fa r t )

'" izlt)

t

ta

t

ta

tz

a.

b.

Sl. 106. Slo~eni ciklusi taekastog zavarivanja Na masinama za ta~kasto zavarivanje mogu6e je u sirokom opsegu birati struju zavari v anja, vreme i silu pritiska. Vrednoati ovih parametara zavise ad vrste i

Ako se odredjeni materijal

debljine osnovnog materipla.

mo~e uspesno taekasto zavariti u siro-

kom dijapazonu parametara zavarivanja, onda se smatra dobro zav arIjivim. Na zavar1j~vost elektrienim otporom utieu: toplotna i elektrie na provodljivost, jaeina pri povisenim temperaturama, tempe-

ratura topljenja , te~~ki

rufu

~U4

koo f lc~jent

ciklus za varivanja.

n 1sko u gljeni ~ ni ~e lie1,

~ellc l

-

linearnog § lrenja 1 osetljivoat na. Naj ~ e §~ e

e l ektrl ~ nim

se

otporom zava-

n lskoleglranl 1 ugljenl t nl ~ ellcl.

otpo rnl n a koroz lju 1 vatrootpo rni

Od nefeleznih

metala zavaruju sa lequre tltana, l eg ure bakr a 1 legure juma 1 magn e zijuma. elektrl ~ ni

Nlskoug~jenl ~ nl ~ e l1 el

otpor ( 8 puta

nja pa sa mogu

ta~kA9to

rametara zava rivanja. Za B

D

(1-3) rom jacina

~alicl,

al~l­

lmaju ralativno veliki

ve6 u nego b akar) i

nisku granicu

te~e­

zavarivatl u § lrokom opaegu vrednostl paniskougljen1~ne

.tru~.

~ eli~ne

llmove debljine

aavarivanja prlbli1no se odredjuje pre-

rna emplrljskom izrazu 1 z - 6500.s u A. Oslm toga ~esto ae ja~lna struje zavarivanja odredjuje na osnovu gustine struje (1 - I IA 2 2 0 z 1 - 4I /de n » na doclirnoj povrAinl elektrode (As a de n/4) aa limoz vlma. Gustina se uzima u granicama 10 • 80-160 A/mm2 za make relime zavarivanja l.l1 io - 160-400 A/roml za tvrde relime. U akladu aa porastom debljine osnovn09 materijala gustina struje opade. Vrel'7l8 EQtJarivanja ~. vreme protlcanja elektrl~ne struje takodje se pove6ava sa debljlnom osnovnog materljala. Prl zavarlvanju nlskougljenl~nih ~ell~nih llmova usvaja sa vrerne zavar1vanja u sekunclima t D (0,16-0,36)s ill, kako ae to 6esto deja, u z periodima nalzmeni~ne struja: (0,16-0,36)& T

~

(0,16-0,36)a.f-(8-18),

gde au T - period oscilaclja u sekundama, a - debljina lima u mm,

1 f - 50 frekvenclj&

nalzmeni~ne

struje u Hz.

Sita pritieka na elektrode zavisl od debljine 1 gran lee te~anja

osnovnoq materijala.

Izra~unava

se po obrascu:

2 de n

F z - p.-c--,N gde je p -

apecifi~nl

ugljen1~ne ~el1ke

prltiaak elektroda u MPa, koji za nlsko-

1znoa1 49-118 MPa. Ve6e vrednoatl speelfi6nog

prltiska uzimaju sa za dablje dalove 1 atruje zavar1vanja ve6ib jatina. Nelto ve6a ai1a (oko 20\) potrebna je prl zavarlvanju limova povrAinskl zaAti6enih antikorozlvnlm lakovima 111 nedovoljno o61A6anib povrlina. Prepor~ene

r1vanja

vrednosti osnovnih paramatara

n1sko>g1jen1.t!!n1b

~el1~nih

ta~ka8to9

zava-

lll1'Ova data au u tabell 18.

Ni.kot.girani i ~gt j. niani a.tici au prl ta6kaatom zavarivanju sklonl ka zakaljlvanju metala lava 1 zone pod uticajam toplota. Zbog toga se primenjuju meki reUmi zavarivanja (manje

- 205 b r zine zagrevanj a i ~ ina struj e

hlad jenja) i fare nje pos le z a va rivanj a . Ja-

za v ari vanj a se uzlma za 25 -30 % manja n890 za nisKo-

ugljeni ~ ne ~elik e a sila pritiska ve6 a za 1 , 5 do 2 puta.

Tablica 18. Re £ imi ta~ kastog zavarivanja niskougljeni~ nih ~ elika Pre ~ nik

Debljina jednog lima s,rom

elektrode, mm

Vrerne zavarivanja

t z' s

Ja ~ ina

struje I ' kA

z

Sila pritiska, kN

0,5

4

0,1-0,2

4 - 5

0,5 - 1,0

1,0

5

0,2-0,4

6 - 8

1,0 - 2 ,0

1,5

6

0,24-0,5

8 - 12

1,5 - 3,5

2,0

8

0,36-0,6

9

3,0

10

0,6-1,0

14

4,0

11

0,8-1, 2

15

5, 0

13

0,9-1,5

17 - 24

8,0

6,0

15

1, 2-2,0

20 - 26

10,0

-

14 18

2,5 - 5,0 5,0 - 8,0

20

6,0 - 9,0

Ns r djaj udi csZi c i imaju 5-6 puta ve61

nego manje

ugljeni ~ nl ja~ ine.

~eltci,

-

elektri~ni

10,0 14,0

otpor

pa je stoga potrebna struja zavarlvanja

Visoka granica

te~enja

ovih

~elika

uslovljava pri-

menu vellkih prltlsaka (p - 250-400 MFa), 1 sile lsklvanja 2 ,5-4 puta ve6e nego za

niskougljenl ~ ne ~elike.

ruju se i vatrootporni

Sli~n1m

re! 1mima zava-

~elici.

Ls gur e alumini j uma se odlikuju vlaokom

elektri ~ nom

1 top-

lotnom provodljlvo~6u, Ato lzlskuje prlmenu struje velike ja~i­ ne i kratkog vremena zavarivanja. Ja~ina struje je 3-3,5 puta ve6a nego za nlskougljeni ~ni ~elik, a vreme zavarivanja je 2 -4 periode

na1zmenl~ne struje tj. t z ~ (2-4).T-(2-4).j

511a pritiska u N se

izra~unava

m

0,04-0,08s.

prema lzrazu:

2

F z - k.s .Rp gde je k - koeficijent u granicama 5-9; ni!e vrednostl odgovaraju mekAim 1 plastl~nim limovlma, a viAe deformaclono 111 termi~kl oja~anlm leguramal te~enja

8

-

debljina lima u mm; Rp - tehnl~ka granlca

alum1nljuma (200-300 MFa). Legur Q titana poseduju ve~ikl alektrl~nl otpor, pa se zava-

ruju sll~nlm re!1mom kao nerdjaju61 ~ellcl, s tim Ato je p - 150 - 200 MFa.

... Pr ime na

-

20 6 -

teo l'ije B li ~ n o Dti ~a i ab or par amQtara

t a ~ka6 t oo

aa variv a"j a

U praksl je c esto potrebno tehnologiju zavarlvanja z a jedne uslove p r imeniti u drugim,

vi ~ e

iIi manje , raz licl tlm uslo-

virna . Pri svakoj promeni ma s in e za tackasto zavarivanje, vrste 111 debljine osnovnog materijala, materijal a e l ektroda iIi sarno njiho-

vih r a dnih

pov r~ ina

(usled habanja), neophodno j e uskladiti i os -

novne parametre zavarivanja. Primenom bezdirnenzi jske analiza mogu se odredi tl kriteri-

jumi

sli~nosti

~ati

izbor parametara pri promen! uslova zava rivanja.

osnovnih parametara tackastog zavarivanja i olak-

1 2 teorije slicnos ti je poznato da au dye fizicke pojave s lie ne aka se opis uju istom di fe renc ljalnom jednac inom i j e dnake pocetne i

imaju

granicne uslove. Aka p osmatramo raspodelu tem-

peratura po deb ljini lima (du1 ose z) n a spoj evima (sl + na' spojevima (52 + 52)

(npr. 52

:::0

sl ~

i

25 ), uslovi sllcnosti su 181

punjen1 jer se 1stom diferencijalnom

j edna~inom

2

aT

a T 'IT = a ;7

opis uju faze zagrevanja, a jednake su kako pocetne tako i najvise - granic n e temperature •. U gornjoj diferencijalnoj jednaci2 ni a - je koeficijent temperaturne provodljivosti 'u m /s. Vremena potrebna da sa pri z agre vanju post1gne odredjena temperatu ra zavlse od debljine limova i povezana su kritepijumom Bli~no8ti

t~mp e patura

po Vremenu - Fu ri jBovim bS3dimenzijskim

kriteri j umom - obl ika:

gde je z - koordinata odgovaraju6e tacke. Za procese toplotno slicne koeficijent Fo ima jednu te ist u vrednest, tj. Fe

= canst.

Pri tackastom zavarivanju se kao dokaz top1otne mo1e uzeti da

ta~ka

z = s/2 u momentu

iBklju~enja

B1i~noBt~

struje zavariva-

nja dosti1e temperaturu topljenja osnovnog materija1a (Tt). Ovo stoga a to se u optima1nim uslovima zavarivanja dobija

8~ivo

vi-

s ine H as, koja je simetricno rasporedjena u gornjem i donjem 1imu (vidi sl. 96). I ostali parametri

ta~ka8tog

zavarivanja mogu sa lzrazlti

u bezdimenzijskom ob1iku 1 takO povezati 8a debljinom U ..... , Na

- 2 07 _

t a:J,. ni.l~ in se dobijaj u s l edec i kriterij umi sll ~ nostl: 1. bezd1men zijska geometrijska sli ~nost d

= 55

K

= cons t .

2. bezd1rnenzi j ska T

= Z

s li ~ nost

vremena zavarivanja

at

""Tz

= const.

5

3 . energetski kriterijum 2

1z·PT·t z c.p.Tt.d ·1. k ri te r ijum Kz

=

4 = cons t. s

s li ~ nosti plasti ~ nih

Pz

Rp = const. ta~kastog

Bud uci da se u praksi

odred juje p rema izra zu de '. ds U oblik u: =

Ie '

~

Vs

at ,. z ' =

z

-s-'

= 5 VB,

zavarivanja

pre~nik so~lva

kriterijumi slicnostl bUe

=

).J '

izra zlma za krlterijume

U

defonnacija

k'z

i

ali~nostl

pr1rnenjeni au simboli:

- pre~nik soc.1va; s - debljina lima; }, - termi~ki1 pros vodnost osno vnog metala u J!m.s.K tj . W/ m.K; a = }'/cp - koeficid

jent ternperaturne

provo~dljivosti u m2/s;

t

z

u a; 12 - jac ina stru je zavarivanja u A, P T c ni otpor osnovnog materijala u nm;

- vreme zavarivanja specifi~ni

elektri-

c - specifi~na toplota osnovnog materijala u J/kg.K; 3 p - gustlna osnovnog materijala u kg/m ; T - tempera tur a topljenja osnovnog materi~la (aritmetict ka sredina sol idus i likvidus temperature); specifi~n i

Pz -

pritisak na elektrode u HPa; Rp - tehni c ka g r anica te~enja osnovnog materijala u HPa.

Primenu krite rljuma sli~nost1 pokaza6emo na primeru odre-

djlvanja re~ima zavari vanja niskougljenicnog celicnog lima debI j ine s2

m

4 rom na osnovu poznatog re~ima za lim debljine

s 1 = 1 mm. Prema podacima iz tablice 18, iIi na bazi opita, mogu se za lim debljine 51 = 1 mm u5vojiti sledec! parametri:

de=5~-5 rom ,. F

z

=

(2 ,S-J)KN.

I

z -

(7,5-8)J0

>0

~

~

] .J M !i ~ 0. ~

>U

1 . Al i l egure

f

.

.

~ .! ~ ~ ::! 8>0

>0

~

~

~

. j

Z

'0

B

B

~l I ! l % 8~ e j

~

8~

~

~

l

B

B

A

A

2. Mesing A

A

3 . Bronze

14· Is. 16 .

~

.c

S t elit.!.

A

A

Co-legure

A

A A

Nb

7 . Cu

A

A

A A

8 . Cu- Ni

A

A A

9 . Pb

A

10 . Mg-le gure A

ll. Mo 12 .Ni-legure

A

A

A

A B A

1 3 .Le g . C .

A

B

A

A

14 .Ug l j . C .

A

B

A

A A

A A A

B A B

15 .C- z a autom. 16. Maraging C . A

17.Sinter C. 18.C.otp.na korozij u

A

B

A

19.Alatni C . A

20.Ta A

1l.Ti-leg. A

22 .W

23 . C za vent. 24. Zr-leaure

A

-----------------------------------------------

A - spoj evl istih osobina keo 1 osnovni meterija1 osnovnog materijala B - spojevi n H ih osobina o d 51. 118. Primeri meta1 a zavarljivih trenjem U automobilskoj lndustriji, zavarivanje trenjem se primenjuje za lzradu vratl1a, osovlna, upravlja~ kih vratl1a, ventila

mo tora unutra§njeg sagorevanj a od raz1i~it1h materija1a (sl. 119b) i

z a ve zivanje

glav~ ine z a

zup~ anik,

ltd.

- 225 -

SGV

~. F:

.-r--C-+!t+

G.

b.

;;'v

S1. 119. Pri.meri delova zavarenih trenjem

J. Z

ZAVAR IVAN.JE ULTRAZ'IUKON

Pri

de lovanjem

ultrazvu~nom mehan1~k1h

zavarlvanju spaj S8 obrazuje lstovremani.m

osc1lae1ja visoke frekvanc1je 1 male a1le

pr1tiska. U suAUn1 se 1 ovaj v1d nvar1vanja avodi na zavar1vanje trenjern. Toplota oalobodjena

mehan1~kim

vibr1ranjem preklop-

ljenih delova na maloj povdin1 (mikropovrUn1) dovodi mater1jal na jpre u stanje me se dob1ja

plast1~nosti,

~vr st

U ltrazv~ne

a zatim se uvodi 81la pr1t1aka a1-

spoj. osc1lac1je 1maju frekvenc1ju 1znad 16-20 kHz

~to

nije u frekventnom domanu ~ujno8t.1 za ~ovekovo uho. 1 zavar1vanje se kor1ste mehan1~ke o8e11ac1je ultrazvuane frekvenc1je do 100 kHz. Metod je ndao pr1menu za taakuto 1 Aavno .avar1va-

nje tankih 1 veoma a1 tnih delova od iatlh 111 raznovranih matar1jala kao 1 ad

pla8tl~nih mAS&.

Moqu se, na primer, zavarivati ta-

nk1 l1mov1 debljine od 0,004 do 2,00 ranih

~e lika,

IIIIIl

od

uqljen1~nih

111 leq1-

bakra, alum1n1juma, zlata, srebra 111 njihovlh kom-

b1nae1ja. Spojevi 1zveden1 ultrazvukom odlikuju

Be

dobrim mabani-

l:ki m oaobinama. Veoma maki metal!, kao npr. clova ne mogu . . zavar1vat1 ultrazvuano jer aa pojavljuju praline u okolini apoja. Najv1Ae se na ovaj na~in .avaruju delovi u praa1znoj mahan1e!, rad10 1 televiz1jakoj tehn1c1 (kondenzator1, ~ranz1.tori) 1 fol1je. Neprek1dn1 preklopn1 Aavov1 1z_den1 ultruvuan!m zavar!vanjem au hermeti~k1, tj. nepropuatllj1v1 sa fluide. Zahvaljuj~1 veoma koncentr1aanom zaqrevanju 1 kratkom vramen u zavarivanja, fi z1ako-bemijske promena O8novnoq matar1jal. au nematne. Spojev1 zadr!avaju nepromenjanu elektrianu 1 toplotnu provodlj1V08t kao 1 otpornoat prema koroz1j1. Procaa praktiano nije pra~en promenom obiika 1 ne pojavijuju a. vidlj1ve trajna

-

21 6 -

pro mene debljine. Say nema livenu

no u

slu~ aju

unutra ~ nju

z avarivanja deformaciono

gradju,

oja ~ anog

~ to

je va! -

ili kaljenog mate-

rl ja l a _ Potre bna sna g a za zavarlvanje veoma je mala (P

=

2,5-5

k VA ) •

Dobra se zavaruju metal! sa mnllm elektric nim otprorn (Cu,

Ag , Al); nema o granlc enja za debljinu tanjeg metala, npr. u kom-

binaciji metal staklo odnos deoljina moie biti 1:1000 i vi§e. Isvi ~e

tovremeno se mogu n a pajati

v a ra, a moguc e j e zavarl v anje

zavarlvackih glava 1z jednog izlzvoditi na vellkom udaljenju cd

izvora. U predno stl se takodje ubrajaju mogucnost automatizaclje, j~an o stavna

pr!prema delova bez cl § cenja povr§lna i

s1.

Kao nedostatak procesa je pojava mikro 1 makroprslina 1zaz vanih rezonancom na mestu spoja, naroclto kad materijala niske pla stlc nosti. Ovo se mofe

spre~lti

stavljanjem gumenih

smanjenjem amplitude oscilovanja ili amplitude

podmeta~a,

ultrazvu~nih

osci-

lacija. Sem toga, kod nekih materijal glava za zavarivanje se lepi za zavarivani dec i

zato jako haba.

Kod uredjaja za ultrazvucna zavarivanje koristi se poznata osobina predmeta ad

feromagnetnih rnaterijala da se elasticno de-

formisu pod uticajem promene jacine magnetnog polja. Na primer, ~ tap

od feleza, niskougljenicnog celika ili nikla, unet u magnet-

no polje promenljive ucestano~cu

ja~ine

izdu~uje

se i skuplja u skladu sa

promene jacine magnetnog polja. Ova pojava, poznata

pod nazlvom magnetostrlkcija, izuzetno se ispoljava ako sa u magaetno polje unese stap od legure 49\Fe, 49%Co 1 2%V. Uredjaj za ultrazvucno zavarlvanje (51.

120) 5astoj1 se 1z

gencratora vlsoke frekvenclje (1), elektro-mehanlckog pretvaraca

• 51. 120. §ema

uredjaja za ultrazvucno zavarivanje

(2) i ultrazvuene qlave (3). Jo§ aU ns a1. 120 pr1kszsnl zsvsrlvsni delovi (4) 1 poatolje (5), kao i aila prltlaka (P).

- 227 Vibracije ultrazvucrie glave prenose se neposredno na 11m koji je

5

njam spregnut

dok don jl l im ostaje za to vreme u

~r u .

Kao rezultat tih vlbracija nastaje razaranje oksidnih slojeva na

dociirnim povr~inama gorn j eg i donjeg lima. ~ud u~i da s e gornji lim os cilatorno kre~e u odnosu n a don j i i da p r i tome deluje si la prltiska (P) , o s l obadja

se l zvesn a kol ic ina top l ote, koja je

dovol jna za savladjivanje

e n ergets Ke bari je re i

metalnih 2 ma za j ednickiu

za aba zavarivana de l a . Primenom obrt-

nih di sk o va k ao vodjen je i

3. 3

ra~~ l h

stvaran je no v l h

delova ultrazvuc ne glave (3 ) moqu6e j e 1z-

§a vn lh s p ojeva.

ZAVARIVANJ E ELEKTRONSKIM SNOPOM Prvi put je 1950 . qo d . p rimenj e n ele ktrons k l

snap kao iz v or

top l ote za zava r ivanja . U s tvari, toplo ta se dobij a bombardovanjem mesta spoja ml azom e le k tron a velike b rz ine . Pri uda ru elektrona

U

osn ovl materl j a1, pre t va r a 5e n j ih ova

k1neti ~ k a

energlja u

top l otnu . Zava ri v an j e se n aj~e§ce lz vodi u v i s o k om vakuumu reda 0 ,1 3-1 0 - 6 bar a . Radni deo ured jaja (51. 12 1) za z ava rlvanje sa stoji se i z k a tode ( 1 ) od vol f rama ill titana, mre ! l ce za usmera -

vanje e l ektron a (2) i anode ( 3 ) . Elek t ron1 se emituju 1z zagrejane ka tode (2500 o C), prikupljaju se mre~ lcom,

ubrzavaju i pomoeu elekt-

polja (4) usme rava ju ka ano-

ri ~ nog

di (3 ). Katoda 1 anoda se sme At.aju u v lsoko v axuumsku sredinu radl za!tite od oks1dacij e i kratkog spoja ko-

jeg mogu napravlti pare metala. Taka-

dje se na ovaj

na ~ 1n

umanjuje ras1pa-

nje e lektrona jer nama njlhovog suda-

ranja sa moleku11ma va zduha. Uredjaj za zav arivanje elektronakim snopom

S""P stektl'Ona

radi pod naponom 30-175 kV i da j e s truju ja ~ 1ne 50-1000 mAo Nev1dljivi elektronsk1 snop dob1j a kon1~n1 obl1k zahvaljuj~1 magnetnom polju (6) stvorenam pamoeu

Sl. 12 1. SelDa uredj a j a za zavarivanje e lek t ron s kim anaDom

elaktromagneta (5). ~ i ! a snopa pa da na mesto spa janja predmata (7), pra-

- 22 8 ko kojag sa ostvaruje 1 uzemljenje (6 ) . Polo!aj

! l ~e

se pode§ avA promenom

j a ~ lne

u elektromagnetu (5), taka da se prl pove6anju

pobudne struje ja ~ 1ne

stru je o n a

pomer a n avise 1 obrn u to . Kin e t H':ka e n erqi j a e l ek t ronskoq s n opa usmerenoq na z ava_ri van! p rcdmet pretvara se u t oplotu prl udaru e l ektrona u predme t.

Lnergij a e l ektronsKo g Es -

U1 -

s no p a mo le se

1/2 n. m . v a e

2

po l z r az u

MJ -3l 9 ,l0 9 l.l0 k g - ma u - n apon mre l lce z a

gde je: n - broj ele ktrona u toku 1 8; sa e lektronaJ Va - brzina elektrona u ubr zAnje ele ktron a u V , reda

lzra~ un a t1

vell ~ ln e

20-60 kV ; I -

j a~ 1na

struja

u e l ektronsk om snopu u mAo Hrzina e 1ek trona u

U prlbll ! no s e

lzra ~ una va

e lektrl ~ nom

polju potencij a lne razlike

po izr a zu

km/s Zavari v ani~

e1ektronskim snopom se odlikuje: v lsokom kon-

centrac1jom toplotne energ1ja u nego ked

ele k trl ~ noq

~1 ~ 1

snopa (oko lOOO puta

ve~a

luka) , lzvodjenjem bez dodatnoq mate rljala

i pripreme stranica, veoma uzanlm § avom (te §ko uotljivim), moqu-

6no A6u zava rlvanj a qotovo s vih me tal a 1 lequra, § lroklm dijapazo-

nu deblj1n a zavarivan1h delova (s - 0,05-300 mm) 1

mogu~no~~u

za-

va rivanja mater1jala te§k o za varljivim 111 nezavarljivim drugim postupcima (He t Tat W, Ho, u ..• ). Zboq ma lih deformacija u procesu zavarlvanja, mogu6e je elektronakim snopom z a varivatl 1 delove alo! enoq obllka finalno obra-

d jene . I pored navedenih i drugih prednosti zavarlvanje elektronsk im anopom joA uvek nema veliku prlme.nu. U prvom redu zbog visoke cene uredjaja. Zavarlvanje e lektronskim anopom mo! e se prLmeniti za ve6inu me tala koji se z avaruju

za

ve ~1nu

elektrolu ~ no.

Kvalitet zavarivanja je

ma ter1j a l a jednak TIG z a var1vanju 111 bolji od njega.

Dub in a uvarivanja je nekoliko puta veda od i irine,

tako

da n1je potrebn a posebna pr1prama 1vica za zavar1vanje (sl. l22). Kao ~ to s e 1 z dat1h pr1mera v1d1 velika dubina uvar1vanja omogocuje formiranj e ~ava bez dodatnog mater1jala, jer on nastaje toplj e njem 1 ~ vr l ~ a vanjem iv1ca oanovnog materijala.

- 229 -

I'

..

I

-Emj-

I

51. 122. Zavareni spojevi lzvedeni elektronskim snopom

3.4

ZAVARIVANJE LASERSKIM ZRACIMA Zavarivanje laserom je

jl daje spojeve veoma

sll~ne

naj~ovljl

na~ln

spajanja

me~ala

ko-

spojevima izvedenim elektronsklrn

snopom. Topljenje iviea zavarlvanih delova nastaje delovanjem ko-

ncentrlsanog snopa koherentne svetlostl usmerene

opti~klm

8o~i­

vima na zavarivanl dec. ~rna uredjaja za zavarivanje laserskim

zracima prikazana je na sl. 123. Osnovni deo je laserski §tap (1) sa nepropustljivim ogledalcem (21, delimi~no propustljivim O9ledalcem (3),lmpulsnom (ksenonovom) lampom (4) 1 reflektuju6im cilindrom (5). Em1tovana svetlost pada na usme-

,

ravaju6e ogledalo (7), i preko opti~kog so~iva (8) fokusira se na povr§inu, liniju, ta~ku iIi grupu ta~aka na zavarivanom predmetu (9). :ovaj na~in daja povoljna tehno-ekonomska rezultate po~ev od 1970. godine kada all razvijenl

51.

123.

~ma

zavarivanja laserom

industrijski CO2 laseri, snage do 15 kW. Osnovna prednost je Ato nisu potrebni dodatni materijali, a za slu~aj s~eonih spojeva dobijaju Be uski §avovi (b/h - 1/12), ~ist1 od:uklju~aka sa veoma malom zonom pod uticajam toplote «

0,1 mm).

OaiJn toga nema. sopstvenih napona 1 defor-

maclja koji uvek nastaju kod ve6ine postupaka zavariv&>ja toplje-

- 2 30 •. j e ::. , a nanx lt o k ed e nD s a calo;: koncet:.t.rac i j o l as.e ro~ o~uj e

sa . : a .."ari,: a..-: ) e p o lo ~a j U:.a

s .... ic

s...i. o '-'ni

lz-'~T odj en j e

?r eci=n ~

oC na j t a.."'I jih fo lij a , ?-A do t Y.:pov a 1 flee de.bl j l -

lasersk og za v a _ri v an j a s u : s na g a

p ara=e~rl

O S :lO\-n o;

::at:eri j ala. ?roces

k~~ ~r o lc o sno~~

~i! e,

L=p~sn ln

CO 2 1 i

a.ser s -

a psot"9CiOlle

za~rt "' an j a

z ah t.e va

paraoet.ara.

\"e l iki b ro j oeta:a 1 =~

~ l Uk ­

s v ib VTS t.a spoje v a

k .- s :lOp a, b rz in a njego vog po=eranja, pret n ik ka rak':.e r ist.i.ke

:.op l o t:n oo;

le'~a

zava-ru j e se k ont.L, c..al n.i..-

( Al 0 3 + 0 , 05 7

O , 07~Cr 2 0 3 '

l ase-

koj i j e viSe

u pri::e.ni . slu-t a j ev-i..3a, na,,·a.tiv_ an j a uvodi se 1

l; ~lca,

t.::raka, 111

pra~alc

energlj o ~

k.o j i se t.op!

Svet.losna e.nerc;lja 1z

Coda~i

\:'e~'Ca ~ kih

::ra teri. jal -

l a.ser-s ); og zr.u.a .

iIi pr.iroenin lzvora pri-

~n j u j e

se za oekO 1 t.vrdo le=1 j en j e,

zag revan j e gra

..,1.nslt ih

obje.ka~,

poit~a j

sca:panja :::::et-ala datira oC 1934 . sO_

-1 oalt! 1 ltcd>1Dovanl (tazeins:.co - alJ>qn1 oalt1) a blljrU uql.avDoa

uro:bn.1 . IJ aintetlelt.e lepltove .padeju lzoc1.j .... atnt. ka"""'''dnJ., po-

11.altr1lDl. pol1am1dn1. pol1v1nllaoetatnt. pollv1n1.lhl.ortdlU., polll _ cO u Ulan.alt1, ;>11 ure tJ..nalt.1 , polLe taralt1 • fenol f o.-.al.deh1.dnl,

epou1dn1. eUloulolZll1. cru-n1. 1td. Zfelt.at lapljenja .... vial od grad;' makra.>lelt.IllA, .,lelt..uke t.ef1na. ualova obrazovanja prevlalt.e ( Hl:a ) 1 oje.nlh Hz1l!ko-

hec:1 j altlll osobina . vrate 1 ltol1l!1ne pun.l =a tao 1 pr1.pre ... povrtine lapljeDlll &elova. oclnoano ojlllove pr1rode. o.1a na_denlh pede 1. leplt ova. de je -

Be

1 llu1 f 1lt.ac1. j a Da:

ter::ooraaltt1vne l.epltove ( epolt.a1dn1. Ita,."" .. dol. a111lt.co-

alt1. pe 11 ure tan.alt.1 • tenol- fo.-.al. deh1 dIU. 1 dr. ) Ito j 1 cia j u e yr. te 1 toplotno poatojane lapljene lIpoje"" za MUlne ltanatrukc1jej -

tAl rropl as t:1.eDe

l..epk.oYe ( aIt.rtla tnt. pol1 v1n1.lace ta tnt.

po111zob u t1lanalt.1. pol1a:a:1d1U.. polllllorv1n1lni 1 dr. ) . ltoj1 au =oa.le toplotl>a poatojanoet1 1 pn-njoju . . z.a l.epljeDje oe_taLaj

- 284 - elastomere

(n~

bazl

kau ~uka )

nost 1 korlst& se za lepljenje gwoe Lepak

mo~e

u obl1.k u pra§ka

S8

blU u evrstom 111 111

elastl~-

gumom 1 gwoe sa metalom.

~t no m

stanju, a ponekad 1

paste; l epkovl u tv r stom stanju ge pre

upotrebe rastvaraju u odgovaraju6em

2.2

kojl lmaju vlsoku

rastva ra ~u.

VR STE LEPLJENIH SPOJEVA Prl Dpajanj u l epljen jem , treba lmati u v ldu tra! enu

6u 1 n e prekldnost l ep ljenog spo ja a u neklm ~ n 09t .

NOBe~a

spoBobnoat

s lu~ajev1ma

~ vrsto-

1 hermeti-

l emLjenog s poja, kao krlterijum kva11te-

t a je odre djen a i zra zom

R.l

~ ~.100

n

g de je: R Ie - t vrsto6a lep1jenog spoja a Rm - C!vrst06a 1ep1jenog materljala. Kons t ruk clo na

slgurnost lepljenlh spojeva prema

zate~u61m

1 smitu61m n ap rez a n j ima zavlsl od koeficijenta v egi vanja (Kl) bd~e djen og

l ova i

odnosom kvadratnog

du~ine

korena lz debljlne (s) spajanih de-

prek10pa 1e (pO De Bruyne-u). Zavlsnost srednjeg

napona raskldanja spoja od koefic1jenta raskidanja K1. -

Vs/le

prlkazana je na 51. 153, a odnosl se na te11k, legure A1 i p1atlnlrani Al. Vrednos t K1 kada se postigne maksima1na tvrst06a

R,•

korlsti se aa odredjivanje op-

MPa

30

Umalnog prek10pa pri kome se

25

potpuno iskori§6ava raspo1o!1-

20

va tvrsto6a 1epka. U praksl se

15

lzvode prek10pni spojevi, spo-

10

jevl sa podmetatima, kosi 1

5

drugi spojevi prikazani na

o o:z

0,<

0,6

o.s

IP

51. 154.

Sa porastom radne temperature mo!e do6i do razara51. 153. Napon razaranja u zavisnosti cd K1

nja 1ep1jenog spoja jer mu tvrsto6a opada sa temperatu-

rom i vremenom usled razgr.adnje 1epka.

- 285 -

4

: : S1. 154. Vrste lemljenlh spojeva metala Lepljenl spojevl

~esto

8e kombinuju sa druqlm Obllcima

.pajanja, 1 izvode se;zalepljeno-nltovani, zalepljeno-elektrootpor.kl zavareni i zalepljeno-zavojnl spojevi.

2.3

TE BNOLOGI J A LEPLJENJA Tennoloqlja lepljenja se sastojl lz slede6ih operaclja: - pripreme povr§ina za

leplj~nje,

- pripreme lepka, - nano§enja lepka, o~ vr§6avanja

-

lepka i

- kon trole lepl je.n oq spoj a.

Priprema lepljenih povrlina potro~nju

oKslda

ut~~e

na svojstva

lepka; tra!i se povr§ina vlsoke

1 masn06a,radi bolje adhezlje 1

elja u proeesu lepljenja. Povr§ine se klm odno.no elektrohemijsklm

hemijsko-fizi~kih

~lste mehani~k~

rastvara~i,kao

ill tetrahloretilen 111 alkohol, a za ~eli~ne

zna~i

Ato

1

bez

reak-

1 hemija-

postupclma. ad hemijskih sredetava

za cl§6enje se koriste organski

paplrl, toella,

~lsto6e,

~vrsto~e

§to Hu!trihlor

mehanl~ko ~lA6enje

brusnl

ZOetke, pesklranje. Ve6a hrapavO&t povrAi-

ne doprinosl boljem prlanjanju lepka zboq pove6anja dodirne povr~lne

1 adnezlje. Priprema mase za

l8pljenje~

abavlja se neposredno pre na-

no§enja lepka na pripremlLjenu povrSinu, prema uputstvima prolzvodjaca. Na 'l1. oieni e lepka "na odgovaraju6e povr§ine obavlja se, zavi-

sno od oblika povr§ine i konzistencije lepka, ~etkom, plAteljem, lopaticom 1 sliZ:nlm alatima. OcvrBtfavanj. lepka pre postavljanja spajanih delova je us-

lovljeno lsparljlvo§6u llne, Ate sve

uti~e

rastvara~a,

temperaturom 1 vla!nos6u oka-

na sporlje ili br!e suAenje nanetoq sloja le-

- 286 pka. Prek l apanje delova se o b av lj a u tre nu tku k ad lepak dostl g ne najbolj u l epljivost . Parametri proce s a lep l jen ja ,

t;empe l"a t u :ra ~

odred je ni s u za s vak u v rstu l e pk a s tim

~ to

Vl'" ome i

p ritisa k ,

se po pravil u s a po r a-

storn tempe r at u re l eplj e n.j a skra6 uje v r eme .

Leplje ni d elovi ne spojeva

u zavisnosti od ma te rija l ll , o blik a i ve U l:: i-

odnosno us l ova p r olzvo dnje , zagrevaju s e u

el e ktrl ~ ­

n im pec i ma , g r e jni m l ampaJi\a 1 elektrootporskim ure d jaj i ma .

Za us pe§ n o le p ljenje potreb n a je odr edj en a de bljin a sloja l epk a ,

p ri c e mu je c vrsto6a spoja u t oiiko ve 6 a ukoiiko je sioj

t anj i i be z gas n ih me h u r o ·la . P rak ti c n o na debijinu s ioja iepka ne u tice s a rno na neti sloj lepka , vet 1 nakn a dni p r iti s ak k oji se uvedi u p r o c e s u lep lj e nja. Npr .

rna po tre b na je de bljina n jem si le priti s k a 2- 5

za lepl j e n j e me tal a epoks l dn.1m 9 mo l a-

l epka 0,1-0, 15 mm , koja se dobija delova ~~a .

Pos l e l epl jen ja s p o j

treb a o s t a v iti d a · odle" i" odredjeno

vreme u a t mosfers ki m us l o v i ma u cil j u i z ravnjavanj a sopstvenih n apon a.

Kontro la me t a l nih sp o j eva o buh v ata p rethodnu proveru (lepkova i materij a la) , me d j u f a zna i

zavrs n a is p iti v anja. Kod ispiti-

vanj a go to v ih spo jeva k aris te s e me ta de be z razaranja i sa razaran jem .

KDNTRDLA I DeENA KVALIIETA ZAVARENIH SPOJEVA

1

ZADACI I PODELA KONTROLE

Pri izradi zavarenih konstrukcija u zavarenim apojevima pojavljuju ae manje ili ve~e greAke, pa je zadatak kontrola da utvrdi oblik, veli~inu, raapored i vratu greAki. Prama atandardu JU5C.T3.071/72 utvrdjuju Ba opAta na~ala za dobijanje zavarenih 8pojeva odredjenih kvaliteta s obzirom ns (1) materijal, (2) pripremu, (3) dodatni materijal, (4) poatupak zavarivanja, (5) kvalif ikaciju zavarivaca i (b) vrBtu kontrole. Razlikuju se alede~i kvaliteti zavarenih spojeva. - apecijalni kvalitet - klasB kvallteta I

- klaaa kvaliteta II Sp.cijalni kualitBt ae odnosi na najodgovornije spojeve i konstrukcije koji au izlo!eni promenljivim optera~anjima 11i v1aokim pr1t1acima 1 ~iji bi 10m mogao da ugroz1 ljudake !1vote 111 da izazove ve11ke materijalne gubitke. U konatrukcije ove vrate spadaju pami kotlovi i drug1 sudovi pod pritiakom koj1 podla!u inapekciji, drumaki 1 !elezni~k1 mostovi, brodov!, dizal1ce, laaije automobl1a 1 kamdona, oevovodi pod pritt.kom, ltd.

KlaBa kualit.ta I 8e odnosi na atati~ki optere~ena konatrukcije, kao i oatale ~varena konatrukcije ~1ja havar1ja ne uqrofava ljude n1t1 izaziva ve~e mater1jalne gub1tke. Ovde, npr. apadaju postolja malina alatki, oevovodi koj1 ne podle!u inapekc1j1, noae~e konatrukcije kotlova i drugih rezervoara.

- 2 66 z n a~a jn e

KtasQ kuali t eta II obuhva ta manje

z avarene kon a -

trukci je , np r . ma l e reze r voa re i ce vo vode bez p r ltlska , dekoracio ne elemente, me t a l ne og ra de 1 sl. Zavarlvat ki ra do v 1, k oj l

s e odno se na n a ve de ne klase kvali-

teta, mogu se i zvodit i s a rno uz o dgova raju6 u

tehnl ~ ku

dokumentacl-

j u koj a sadr f i: oce nu n a dle f ne ins pekcij e (fakulteta, instituta) o s p osobn o s t i 1 1i 0

o granl ~ enoj

s posobnosti (JUS C.T3.072/72)

pre d uze6a za ob avljanj e odgova r aju61h ki

pr o ra ~ un

1

te h n ol o~ku

z av arlva~ k1h

&tatl~­

radova;

dokumentaciju ( 0 mate rija l u, !lebu,Aavu,

re do sledu izvo djenja § ava i

planu z a v a rl vanja kao 1 k ontrol1).

Uz lmaju6 1 u ob zlr zahteve kojl se trafe za konstrukclje 1 spojeve neophodna su odgovaraju6a ispi t ivanj a obuhva6ena; - p retho dnom kontrolom

-

teku60m kan t rolbm 1

-

zavr§nom k ontrolorn.

Pret ll o dn a ko n t ro l a lma za cllj d a prove rl: svojstva osnoY"na g 1 do datnog mater i jala, prlp remu za zavarivanje, izbor i

18-

p r a vn os t o p reme z a z a v arivanjc 1 mernih i.nstrumenata, reflma zav a r i vanja i k valifikaci j ~ z~vn rivac a.

Tsk u6w kon trola

utvrdju j~

da 11 se odr! avajuJ predvidjena

tehnologija 1 rez1ru zava rivanja 1 Ispravnost opreme i pribora, kao i

predvidjene mere

za~tlte

na radu.

Zal1r § na kont r o l a obuhva ta dimenzlonalnu kontrolu i ~a va,

izqled trolu

kontrolu

mehani~kih

unD tra~njih

qre~aka

s v Ojstav8; a u posebnim

i

spoljni

strukture, kao i kan-

slu~ajevima

i kontrolu

hemi jakog s as tava 1 otporn osti prema korozlj1. Uop ~ te

r a nj a 1 s a gre ~aka

Be kontrolna ispittvanja izvode metodama bell. raaa-

ra 8 a~ anjem ~

u §avu ko r iate

pri

~emu

f izl~k e

metoda, prlme na lzotopa),

se za lspitivanje unutraAnjih

me to de

prozra~ivanja

ultrazvu~ne

metode.

(rendgenaka

Za otkrlvanje

spo1jnih gre Aaka, osim vlzuelnog pregleda na raspolaganju au ma9lle tne metodt!,lum1niscentne metode, penetrantne

te~nost1,

dok

slu~ aj

lspltlvanj ~

komeaktnosti §ava kor1ste vazduAne pro-

be, v BzduAno

amonlja~ ne,

itd.

s e za

U cl1ju odredjlvanj a

mehan1~k1h

svojstava zavarsnog spoja

1 posehno Aava, ispltlvanja se obavljaju na. poaebnlm uzorcima ko-

jl se lzr a djuju od l s tog materljala 1 lstom tehnologljom kao 1 zavarene konstrukcije, iIi se kada je to

mogu~e

lsecaju iz ZA-

varenih spojeva. S obzlrom na radne uslove odredjuje ae pr1 18-

p1tl vanju ka r akter optere6enja -

stat1~k1

111

d1nam1~kl.

- 289 -

Prl svim lspltlvanjlma krlter1jumi kval1teta se usvajaju prema tehnl~klm uslovlma koj1 s~ oenose na kornpaktnost spoja, njegov u stati~ku 111 dinam1~ku ~vr sto6u, f11avost na odredjenoj temperaturi, ltd. Kona ~ na

oeena a kva11tetu odredjenog spoja donos1 se poredjp.njem dob1jenlh rezultata 1spltlvanja sa ve11~ in ama koje sa tra!e u te hnl ~koj dokumentaelj1.

2

GlWSKE U Z/lV/lREN IM SPOJEVIMA

U zavare nim spoje v ima se mogu pojaviti spoljne 1 unutras-

n je gre§ ke. Sp ot j"e g r eSke se dele na gre§ke obI1ka hva 1 prsline , dok su unutrasnj e greske uklju~cl gasnih mehurova razlicitih ve 11c ln a 1 obllka, unutras nje §uplj1ne 1 prsline ukljuce1 u t vrs tom stanju , neprovarenost, itd.

Standa rd JUS C.T3.020 /8 2 svrstava sve gre §ke u 6 grupa, koje se o zn aca vaju brojevlma iIi slovnim simbollma po !lfIZ-u .. Prerna tipu

gre ~ aka

razlik.uju se:

- Cru pa 1 gde SU

svrstane makroskopske 1 mikroskopske pr-

5 1 1ne , ko je po lokaciji mogu bitt

podu ~ ne

(oznaka E), poprecne

(Ep) , u krate ru (Be), 111 odvojene (E ), a prema obl1ku zrakaste (E ), razgranate (E) 111 pojedinacne (81.41). - Grl 25

Kon centr acija gre s aka (Kg) de f ini s e se o dnosorn zbirne duz ine otk ri venih gre s aka l Ei g ) pre ma ispitivanoj du Zini s ava

=

Lo

10 s

( g de je: s - debijlna s a v a, a Lo

~

300 mm* ). Zbirna du-

1ina otkrive nih g re s aka odredjuje se 1z radiograma po pravilima

Ko j a su spec ific na za pojedine v r s te i p Oloz aj g re s ke, debljinu s a v a i s1. Klas e kvaliteta

v isno o d Kg ,

=

se

brojevi~

ad 1 do 4 za-

prema tabiici 23.

Qznaca v anje gre s aka 5

ozna~ a v aju

poka zuje se na prime r u s ava debijine

10 rom , u kome su renngenskom kontroiom otkri veni iopta sti me-

hu r o v i du z ine 1 mm, a na ispitivanoj du z ini s ava Lo

=

10 s

=

100 mm , ustano v 1jena je zbirna du z ina prikri venih mehurova

E1g

3

=

15 mm. Zbog toga se o va greska moz e oznac iti s a Aa 2 3 .

KRTI LOM

S vi se me t a l!,

zav isno ad us} ova rada, razara ju pl a stic -

no ili krto, tj. rnogu nastati z ilavi ·i krti 10mo vi. U oba sluc aja l orno vi su transkrlstalnl,

sto

znaci da se dela v i

razaraju po

r a vnima k1i z anja meta1nih .