Tvrdo navarivanje povrsine prijenosnih valjaka za celicane ......Diplomski rad Ivan Vrljić 4 EKSPERIMENTALNI DIO 24 4.1 OPIS PROVEDBE POSTUPKA NAVARIVANJA 24 4.1.1 Uređaji i oprema

Diplomski rad

Ivan Vrljić

SADRŽAJ

PREGLED VELIČINA I OZNAKA

KRATICE

1 UVOD 1

1.1 NAVARIVANJE 1

1.2 AKTIVNOSTI NA KONTROLI I OSIGURANJU KVALITETE KOD

NAVARIVANJA 1

1.2.1 Kontrola prije početka navarivanja 1

1.2.2 Kontrola tijekom navarivanja 3

1.2.3 Kontrola nakon navarivanja 3

2 PRIJENOSNI VALJCI ZA ČELIČANE 4

2.1 NAMJENA I UVJETI EKSPLOATACIJE 4

2.2 OSNOVNI MATERIJAL 4

2.3 IZGLED I OSNOVNE MJERE 4

2.3.1 Pogonski i gonjeni valjak 4

2.3.2 Valjak – osovina 5

3 IZBOR TEHNOLOGIJE NAVARIVANJA 7

3.1 IZBOR POSTUPKA NAVARIVANJA 7

3.2 IZBOR DODATNOG MATERIJALA 8

3.2.1 Dodatni materijal za navarivanje kratkih valjaka 9

3.2.2 Dodatni materijal za navarivanje valjaka – osovina EPP

postupkom 9

3.3 IZBOR PARAMETARA 10

3.3.1 Utjecajni parametri kod MAG postupka navarivanja 10

3.3.2 Utjecajni parametri kod EPP postupka navarivanja 11

3.4 NORMATIVI KOD NAVARIVANJA 12

3.4.1 Utrošak dodatnog materijala i vremena pri navarivanju MAG

postupkom 12

3.4.2 Utrošak dodatnog materijala i vremena pri navarivanju EPP

postupkom 14

3.5 OPREMA ZA NAVARIVANJE 17

3.5.1 Izvori struje zavarivanja 17

3.5.2 Mehanizacija i automatizacija zavarivanja 22

Diplomski rad

Ivan Vrljić

4 EKSPERIMENTALNI DIO 24

4.1 OPIS PROVEDBE POSTUPKA NAVARIVANJA 24

4.1.1 Uređaji i oprema za navarivanje 24

4.1.2 Navarivanje valjaka punjenom žicom bez zaštitnog plina 25

4.1.3 Navarivanje valjaka punjenom žicom pod zaštitom praha 29

4.2 POTEŠKOĆE KOD PROVEDBE NAVARIVANJA UZ OSVRT NA

RJEŠAVANJE ISTIH 32

4.3 KRITIČKI OSVRT NA PROVEDENU TEHNOLOGIJU 34

5 ZAKLJUČAK 35

6 LITERATURA 36

Diplomski rad

Ivan Vrljić

PREGLED VELIČINA I OZNAKA

Oznaka Naziv veličine Jedinica

D nazivni promjer mm

Dp polazni promjer mm

Dn promjer navarivanja mm

ln duljina navarivanja mm

δ višak materijala – dodatak za obradu mm

I jakost struje zavarivanja A

U napon električnog luka V

v brzina zavarivanja mm/s

η koeficijent iskoristivosti električnog luka -

E unos toplinske energije J/mm

vž brzina dovoda žice mm/s

pž posmak žice mm/okr.

b otklon žice mm

α nagib žice °

lž slobodni kraj žice mm

Gd količina taljenja (depozit) kg/h

To temperatura predgrijavanja oC

Tm međuslojna temperatura oC

ti vrijeme izrade h

U0 napon praznog hoda V

ε intermitencija -

In nazivna jakost struje A

I100 jakost struje kod 100 % intermitencije A

Diplomski rad

Ivan Vrljić

KRATICE

REL ručno elektrolučno zavarivanje taljivom obloženom elektrodom

MAG elektrolučno zavarivanje taljivom elektrodom u zaštitnoj atmosferi

aktivnog plina

MIG elektrolučno zavarivanje taljivom elektrodom u zaštitnoj atmosferi

inertnog plina

TIG elektrolučno zavarivanje netaljivom elektrodom od volframa u zaštitnoj

atmosferi inertnog plina

EPP elektrolučno zavarivanje pod zaštitom praška

ZUT zona utjecaja topline

Diplomski rad 1

Ivan Vrljić

1 UVOD

1.1 NAVARIVANJE

Tehnologija zavarivanja materijala se dijeli prema svrsi u dvije skupine:

-zavarivanje i

- navarivanje.

Zavarivanje je spajanje dvaju ili više, istorodnih ili raznorodnih materijala, taljenjem ili

pritiskom, sa ili bez dodavanja dodatnog materijala, na način da se dobije homogeni zavareni

spoj.

Navarivanje je postupak nanošenja dodatnog materijala na površinu radnog predmeta radi

postizanja željenih svojstava, dimenzija i oblika.

Navarivanje se obično provodi u horizontalnom položaju, rjeđi su slučajevi nekih drugih

položaja. Zbog velikih količina topline i plinova izgaranja te rasprskavanja potrebno je

predvidjeti odgovarajuće mjere zaštite na radu.

1.2 AKTIVNOSTI NA KONTROLI I OSIGURANJU KVALITETE KOD

NAVARIVANJA

Postupci kontrole kod navarivanja se prema načinu izvođenja dijele na:

- postupci kontrole prije početka navarivanja

- postupci kontrole tijekom izvođenja navarivanja

- postupci kontrole nakon završetka navarivanja.

1.2.1 Kontrola prije početka navarivanja

Sastoji se iz niza postupaka:

a) Kontrola projektne i radioničke dokumentacije ili provjera tehnologičnosti

Služi za otklanjanje eventualnih dvojbi i nejasnoća kojih može biti pri izvođenju radova.

Diplomski rad 2

Ivan Vrljić

To je ujedno prilika da se dogovori moguća prilagodba ako određene radove nije moguće

izvesti prema zadanom projektu.

b) Kontrola osnovnog i dodatnog materijala

Najčešće se provodi dali oznake u popratnoj dokumentaciji odgovaraju onima na materijalu

ili ambalaži. U posebnim slučajevima potrebno je izvršiti reatestiranje.

c) Atestiranje zavarivača i postupka navarivanja

Za manje složene proizvode dovoljan je atest zavarivača, dok se pri radu s legiranim i

visokolegiranim materijalima redovito zahtjeva probno zavarivanje.

Primjer za navedeno je izvršeno atestiranje postupka navarivanja valjaka (opisanog u

4.1.2) na probnom uzorku, te izrada makroizbuska na kojem je izvršeno mjerenje tvrdoće. Mjesta

mjerenja tvrdoće i rezultati prema slici 1.1 .

1 2

3 4

5 6

7 Navar 1. i 2. sloja

ZUT

M 2:1

Mjerno mjesto 1 2 3 4 5 6 7 Tvrdoća; HB 230 236 265 270 282 439 450

Slika 1.1 Rezultati i mjesta mjerenja tvrdoće na probnom uzorku

Zahtijevana tvrdoća navarenog sloja je 40-45 HRC a izmjerena na uzorku ~ 47 HRC.

d) Kontrola izvođenja i temperature predgrijavanja

U postupcima pod 4.1.2 i 4.1.3 opisan je način predgrijavanja a kontrola je vršena

termokredom odgovarajućom za propisanu temperaturu.

Diplomski rad 3

Ivan Vrljić

1.2.2 Kontrola tijekom navarivanja

Najvažniji postupci su:

a) Kontrola postupka navarivanja

Praćenjem radnih aktivnosti po propisanom postupku, te na osnovu dobivenih rezultata

ujedno se provjerava ispravnost postupka.

b) Vizualna kontrola

Omogućuje otkrivanje okom vidljivih grešaka: poroznosti, zareza i pukotina. Pri

automatiziranom postupku omogućuje nadzor nad gorenjem električnog luka.

1.2.3 Kontrola nakon navarivanja

Sadrži slijedeće postupke kontrole:

a) vizualna kontrola

Za opisani postupak navarivanja valjaka uključuje detaljan pregled navarene površine prije i

nakon grube strojne obrade jer je tada moguće izvršiti popravak bez poteškoća.

b) Kontrola popravaka - vizualna i penetrantska kontrola

c) Završna kontrola - nakon završene strojne obrade

Uključuje dimenzionalnu kontrolu i detaljan pregled obrađene navarivane površine.

Mjerenje tvrdoće navara prijenosnim instrumentom te kontrola metodom prozvučavanja u

opsegu propisanom po planu kontrole.

Diplomski rad 4

Ivan Vrljić

2 PRIJENOSNI VALJCI ZA ČELIČANE

2.1 NAMJENA I UVJETI EKSPLOATACIJE

Prijenosni valjci služe pri transportu užarenih ingota od peći do valjaoničkog stana. Izloženi

su složenim naprezanjima u teškim uvjetima rada, te se od njih zahtjeva velika nosivost uz

minimalno trošenje radne površine.

Obzirom na zahtjeve potrebno je odabrati osnovni materijal koji ima određenu čvrstoću i

žilavost, a nanošenjem tvrdog sloja na radnu površinu postići otpornost na habanje pri povišenim

temperaturama.

2.2 OSNOVNI MATERIJAL

Odabrani materijal je Cr–Mo čelik za poboljšanje Č 4732 koji se koristi za izradu statički i

dinamički opterećenih dijelova vozila, strojeva i za dijelove većih presjeka. Zbog visokog

sadržaja ugljika zavarivanje je moguće uzevši u obzir oprezno predgrijavanje i hlađenje.

Kemijski sastav Č 4732 u % je:

C Si Mn P S Cr Mo

0,38-0,45 0,15-0,4 0,5-0,8 max. 0,035 max. 0,035 0,9-1,2 0,15-0,3 [1]

U poboljšanom stanju za promjere presjeka veće od 160 do 250 mm zatezna čvrstoća iznosi 740

do 890 N/mm2.

2.3 IZGLED I OSNOVNE MJERE

U ovome radu obrađene su dvije vrste valjaka različite po obliku i mjerama.

2.3.1 Pogonski i gonjeni valjak

Izgled valjka prema slici 2.1 i osnovne mjere prema tablici 2.1.

Diplomski rad 5

Ivan Vrljić

Bitno je naglasiti da se poslije navarivanja i strojne obrade navlače po 3 komada na

izrađenu osovinu i sastavljaju u sklop s kućištima u koje se ugrađuju ležaji.

Valjci prikazani na slici 2.1 rađeni su u tri dužine i promjera. Osnovne mjere dane su u

tablici 2.1 .

Slika 2.1 Pogonski i gonjeni valjak

D – nazivni promjer (dobiven nakon navarivanja i strojne obrade)

Dp – polazni promjer (grubo obrađeni otkivak pripravan za navarivanje)

ln – duljina navarivanja

Tablica 2.1 Osnovne dimenzije valjka

Redni brojD

mm

Dp

mm

ln

mm

1 2 3 4

1 230 223

2 250 243

3 300 293

620, 710, 790

2.3.2 Valjak – osovina

Izgled prema slici 2.2 i osnovne mjere prema tablici 2.2 . Od prethodnika se razlikuje

osim po obliku još i po debljini navarenog sloja.

D D p

l n

Diplomski rad 6

Ivan Vrljić

Tablica 2.2 Osnovne dimenzije za valjak – osovinu

Redni broj D

mm

Dp

Mm

ln

mm

l

mm

1 2 3 4 5

1 240 220 1952

2 260 240 1952

3 280 260 1968

4 320 300

1500

2622

Valjak osovina sa slike 2.2 rađen je u 4 promjera, mjere prema tablici 2.2 .

Slika 2.2 Valjak – osovina

D – nazivni promjer (dobiven nakon navarivanja i strojne obrade)

Dp – polazni promjer (grubo obrađen otkivak pripravan za navarivanje)

ln – duljina navarivanja

l – ukupna duljina.

l

l n

D

D p

Diplomski rad 7

Ivan Vrljić

3 IZBOR TEHNOLOGIJE NAVARIVANJA

3.1 IZBOR POSTUPKA NAVARIVANJA

Gotovo svi klasični postupci zavarivanja mogu biti primijenjeni u svrhu navarivanja.

Najčešće korišteni postupci su:

- plinski postupak: za navarivanje tvrdih metala i karbida

- ručni elektrolučni postupak (REL): za navarivanje manjih površina, npr. zupčanika ili tvrdih

slojeva na zubima utovarivača, čeljustima drobilica i sl.

- elektrolučni postupak taljivom elektrodom pod zaštitom aktivnog ili inertnog plina

(MIG/MAG): za navarivanje rotacionih dijelova npr. osovina. Povećana učinkovitost se

postiže uz primjenu praškom punjenih žica

- elektrolučni postupak taljivom elektrodom pod zaštitom praška (EPP): za navarivanje većih

ploha. Učinkovitost se povećava korištenjem trake kao elektrode

- elektrolučni postupak netaljivom elektrodom pod zaštitom inertnog plina (TIG), ali uz

dodavanje dodatnog materijala u obliku žice u električni luk tijekom zavarivanja. Ovaj se

postupak koristi za manje popravke, npr. kod navarivanja zupčanika.

Pri izboru postupka navarivanja treba izabrati onaj koji s tehnološkog i ekonomskog gledišta

daje najbolje rezultate.

Kod ocjenjivanja pogodnosti primjene, pojedine postupke treba uspoređivati prema

kriterijima kao što su:

- kvaliteta navarenog sloja

- utjecaj navarivanja na osnovni materijal

- oblik i dimenzije radnog komada

- broj komada u seriji

- mogućnost mehaniziranja i automatiziranja postupka

- količina istaljenog metala u jedinici vremena

Iz navedenog slijedi da su za navarivanje radnih komada u obliku valjaka, u serijskoj

proizvodnji pogodni postupci MAG i EPP čija će primjena u radioničkim uvjetima biti prikazana

u poglavlju 4 ovoga rada.

Diplomski rad 8

Ivan Vrljić

3.2 IZBOR DODATNOG MATERIJALA

Posebna učinkovitost postupaka nanošenja tvrdih slojeva otpornih na trošenje postiže se

korištenjem praškom punjenih žica za navarivanje bez zaštite plina.

Prednosti primjene praškom punjenih žica su:

- Dobra iskoristivost vremena (50 – 60%) zbog kontinuiranog dodavanja žice. Pomoćne radnje

kao što su mijenjanje elektrode i čišćenje šljake u ovom slučaju nisu potrebne

- Povećana količina istaljenog metala (5 – 10 kg/h), zbog veće strujne opteretivosti. Usporedba

punjene žice s drugim vrstama dodatnog materijala prikazana je na slici 3.1

- Praškom punjenom žicom je moguće načiniti legure kao i kod pune, a još je bitna pogodnost

da se u prahu mogu nalaziti legirajući elementi koji će dodatno poboljšati leguru navara npr.

otpornost na trošenje.

- Samozaštitne praškom punjene žice omogućuju navarivanje na otvorenom bez dodatne

zaštite plina pa nema problema s otpuhivanjem zaštite zbog propuha i vjetra. Područje

električnog luka se štiti plinovima koji nastaju izgaranjem dodataka.

- Brzo skrućivanje i lagano čišćenje troske. Pri zavarivanju s optimalnim parametrima čak i

kad nema dovoljno vremena za hlađenje zavara troska se odvaja i otpada sama. Ostatke

troske koja nije otpala pretaljuje slijedeći sloj tako da ona ispliva na površinu gdje se skrutne.

Slika 3.1 Količina istaljenog metala kod različitih postupaka i pri korištenju odgovarajućih

dodatnih materijala [2]

0123456789

10

100 200 300 400 500Jakost struje, A

Kol

ičin

a is

talje

nog

met

ala,

kg/

h

REL - ELEKTRODAEPP - žicaMAG - puna žicaMAG - punjena žica

Diplomski rad 9

Ivan Vrljić

3.2.1 Dodatni materijal za navarivanje kratkih valjaka, prikazanih na slici 2.1

Prema tehničkim zahtjevima za izradu valjaka, za navarivanje u dva sloja i debljinom

navarenog sloja nakon strojne obrade min. 3 mm, odabrana je punjena žica, sastava prema tablici

3.1, proizvođača Welding Alloys Ltd. UK.

Tablica 3.1 Vrsta i kemijski sastav žice za navarivanje kratkih valjaka [3]

Kemijski sastav % Redni

broj

sloja

Naziv

žice C Mn Si Cr Ni Mo S P N

Tvrdoća

HRC

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 Chromecore

430 – 0 0,043 0,83 0,84 17,99 - - 0,005 0,006 - 18-25

2 Chromecore

414 - N 0,044 1,01 0,74 13,67 4,45 0,51 0,006 0,008 0,1 40-45

Žica je promjera φ 2,4 mm, pakovana je u kartonske bačve u namotaje od 330 kg.

3.2.2 Dodatni materijal za navarivanje valjaka–osovina EPP postupkom (prikazanih na slici 2.2)

Prema zahtjevu za tvrdoću površinskog sloja 45-47 HRC i minimalnom debljinom nakon

strojne obrade 10 mm po strani za navarivanje EPP postupkom odabrana je kombinacija žice i

praška.

- Punjena žica Chromecore 420–S Φ 3,2 mm kemijskog sastava:

0,03 C %, 13 % Cr, 0,73 % Si i 0,86 % Mn [4]

- Prašak WAF 325.

Proizvođač žice i praška je Welding Alloys Ltd. UK. Žica je pakovana u bačvama u

namotajima od 330 kg a prašak u količine od 25 kg u papirnoj ambalaži.

Diplomski rad 10

Ivan Vrljić

3.3 IZBOR PARAMETARA

Pravilnim izborom parametara postiže se miran i stabilan električni luk, a uz izbor

odgovarajućeg dodatnog materijala imaju najveći utjecaj na kvalitetu zavara.

3.3.1 Utjecajni parametri kod MAG postupka zavarivanja

Utjecajni parametri kod MAG postupka zavarivanja su:

- jakost struje zavarivanja

- napon električnog luka

- brzina zavarivanja

- promjer žice

- slobodni kraj žice

- količina zaštitnog plina

- polaritet žice

- nagib pištolja (glave)

- unos toplinske energije.

Jakost struje zavisi o debljini materijala. Podešava se brzinom dovoda žice, tako što je veća

brzina dovođenja veća je i jakost a time i učinak taljenja. Prekomjerno povećanje jakosti dovodi

do većeg prskanja i veće penetracije što kod navarivanja nije dobro jer dolazi do povećanog

miješanja osnovnog i dodatnog materijala.

Napon električnog luka utječe na širinu zavara te zavisi direktno o dužini luka. Što je duži

luk veći je napon time i širina zavara te penetracija. Smanjenjem napona povećava se nadvišenje

zavara.

Brzina zavarivanja zavisi o položaju zavarivanja. Velika brzina daje uzak zavar i veliko

nadvišenje dok mala daje veliku količinu taline što može dovesti do naljepljivanja i uključaka.

Promjer žice se odabire prema debljini osnovnog materijala tako da se odabiranjem većeg

promjera uz veću jakost struje ostvaruje veći učinak taljenja.

Slobodni kraj žice predstavlja udaljenost od izlaza iz kontaktne vodilice do mjesta početka

gorenja luka. Povećanjem dužine dobiva se veći učinak taljenja. Preporuka odabira dužine

slobodnog kraja žice je 10 × φ žice. Prekomjernim povećanjem dolazi do iskrivljenja zavara i

nemirnog luka dok prekomjerno smanjenjem dolazi do povećanog onečišćenja sapnice.

Diplomski rad 11

Ivan Vrljić

Nagib pištolja tj. položaj glave utječe na oblik zavara i prikazan je u poglavlju 4 slika 4.2 .

Polaritet žice je najčešće (+), a količina zaštitnog plina utječe na kvalitetu zavara tako da pri

maloj količini zaštitnog plina utječe na kvalitetu zavara tako da pri maloj količini zaštitnog plina

dolazi do poroznosti.

Unos toplinske energije je za konkretan slučaj obrađen po 4.1.4 a .

Stvarni parametri su rezultat probnog navarivanja i navarivanja radnih komada a dani su u 4

poglavlju pod 4.1.2 .

3.3.2 Utjecajni parametri kod EPP postupka zavarivanja

Parametri uz izbor dodatnog materijala žice i praška određuju oblik i dimenzije zavara te

kemijski sastav i mehaničke osobine.

Utjecajni parametri su:

- jakost struje

- napon

- brzina zavarivanja

- dužina slobodnog kraja žice

- nagib žice u odnosu na radni komad

- vrsta i polaritet struje

- redoslijed polaganja i broj slojeva

- unos toplinske energije.

Jakost struje utječe na količinu rastaljenog metala. Povećanjem jakosti struje uz jednake

ostale parametre postiže se povećanje nadvišenja zavara, penetracije a s time i učinka taljenja.

Napon utječe na penetraciju i širinu zavara te potrošnju praška i prijelaz legirajućih

elemenata iz praška u zavar. Povećanjem napona smanjuje se penetracija dok se povećava učinak

ostalih navedenih pojava.

Brzina zavarivanja utječe na izgled zavara, penetraciju, izgled površine i potrošnju praška.

Njen izbor ovisi o jakosti struje, naponu i karakteristikama praška. Povećanjem brzine smanjuje

se penetracija, širina zavara i potrošnja praška.

Dužina slobodnog kraja žice najviše utječe na količinu rastaljenog metala.

Nagib žice tj. položaj glave u odnosu na radni komad za konkretni primjer navarivanja

prikazan je u 4 poglavlju slika 4.4 .

Diplomski rad 12

Ivan Vrljić

Vrsta i polaritet struje utječu na količinu istaljenog metala koje je veća kada je žica spojena

na + pol.

Broj slojeva utječe u opisanom slučaju višeslojnog navarivanja valjka – osovine na

mehaničke osobine navara tako što pri nanošenju novog sloja dolazi do toplinske obrade

prethodno nanesenog sloja.

Unos toplinske energije je za konkretan slučaj obrađen pod 4.1.4 b .

3.4 NORMATIVI KOD NAVARIVANJA

3.4.1 Utrošak dodatnog materijala i vremena pri navarivanju MAG postupkom

Radni komadi su valjci opisani u poglavlju 2, slika 2.1. Navarivanje je izvedeno

punjenom žicom u dva sloja. Uzdužni presjek navarenog valjka prikazan je na slici 3.2.

Slika 3.2 Uzdužni presjek navarenog valjka

D – nazivni promjer je ujedno i konačna mjera nakon strojne obrade

Dp – polazni promjer prije navarivanja 1. sloja

D1 – promjer nakon navarivanja 1. sloja

D2 – promjer nakon navarivanja 2. sloja

δ - višak materijala (dodatak za strojnu obradu)

ln – duljina navarivanja

Iz slike je vidljivo da se višak materijala δ može izračunati formulom:

D

δ l n

D

D D 1 2 p

Diplomski rad 13

Ivan Vrljić

22 DD −=δ (3.1)

Tijekom rada mjerenjem je utvrđena vrijednost δ = 2 – 2,5 mm .

Vrijednosti za D, Dp, D1 i D2 dane su u tablici 3.2.

Pošto su tri vrste valjaka ( D = 230, 250 i 300 mm) rađene u duljinama ln = 620, 710 i

790, radi pojednostavljenja prikaza količina navarenog materijala po pojedinom promjeru

izražena je u kg/m i dana u tablici 3.3.

Ako se navedeno primjeni na 1 seriju valjaka od:

D = 230 mm = 108 komada

D = 250 mm = 120 komada

D = 300 mm = 126 komada

Tablica 3.2 Karakteristične veličine presjeka navarenog valjka

Veličina Redni

broj D

mm

Dp

mm

D1

mm

D2

Mm

1 2 3 4 5

1 230 223 228 235

2 250 243 248 255

3 300 293 298 305

Tablica 3.3 Količina navarenog materijala zavisno od promjera valjka

Količina navarenog materijala

kg/m Redni broj

sloja D = 230 D = 250 D = 300

1 2 3 4

1 13,9 15,2 18,3

2 20,1 21,7 26,1

Diplomski rad 14

Ivan Vrljić

Količina materija koju je potrebno navariti je:

za prvi sloj 3922 kg žice φ 2,4 mm

za drugi sloj 5628 kg žice φ 2,4 mm.

Cijena za žicu prvog i drugog sloja je 6 Eur/kg.

Ukupna količina dodatnog materijala (uobzirena troska i rasprskavanje) za navedenu

seriju valjaka je 9550kg žice φ 2,4 mm.

Uz rad na tri stroja i u tri smjene sa po 2 djelatnika u svakoj smjeni, ostvarena je

potrošnja žice 200 – 250 kg po danu.

Uz ostvarenu potrošnju dodatnog materijala od 4,1 kg/h po jednom radnom mjestu

vrijeme zavarivanja za jedan valjak zavisno od promjera i dužine dano je u tablici 3.4 .

Tablica 3.4 Ukupno vrijeme potrebno za navarivanje 1 valjka izraženo u h

Dužina navarivanja, ln

mm Nazivni promjer, D

mm 620 710 790

1 2 3 4

230 5,2 5,9 6,6

250 5,6 6,4 7,1

300 6,7 7,7 8,5

3.4.2 Utrošak dodatnog materijala i vremena pri navarivanju EPP postupkom

Radni komadi su oblika opisanog u poglavlju 2, slika 2.2. Navarivanje je izvedeno

punjenom žicom u zaštiti praška. Uzdužni presjek navarenog komada prikazan je na slici 3.3.

Vrijednosti za D, Dp, Dn, ln prikazane su u tablici 3.5, uz napomenu da su navarivani

komadi četiri nazivna promjera.

Diplomski rad 15

Ivan Vrljić

Slika 3.3 Uzdužni presjek navarenog valjka - osovine

D - nazivni promjer (konačna mjera nakon strojne obrade)

Dp - polazni promjer

Dn - promjer navarivanja

δ - višak materijala (dodatak za strojnu obradu)

ln - duljina navarivanja

Prema slici višak materijala δ može se izračunati prema formuli:

δ = 2

n DD − (3.2)

Tijekom rada se pokazalo da je potrebna vrijednost δ = 2 - 2,5 mm.

Tablica 3.5 Karakteristične mjere navarenog valjka-osovine

Mjera Redni

broj D

mm

Dp

mm

Dn

mm

ln

mm

1 2 3 4 5

1 240 220 245

2 260 240 265

3 280 260 285

4 320 300 325

1500

l n δ

D

D p

D n

Diplomski rad 16

Ivan Vrljić

Količina navarenog materijala za valjak-osovinu prema nazivnom promjeru i duljini

navarivanja ln=1500 mm dana je u tablici 3.6 .

Tablica 3.6 Količina navarenog materijala

Redni

broj

Nazivni promjer, D

mm

Količina navarenog materijala za 1 kom

kg

1 2 3

1 240 107,8

2 260 117,0

3 280 126,3

4 320 144,8

Ako se navedene vrijednosti primjene na 1 seriju valjaka - osovina:

D = 240 mm -6 kom

D = 260 mm -4 kom

D = 280 mm -11 kom

D = 320 mm -19 kom

Iz naprijed navedenog može se zaključiti da je ukupna potrošnja dodatnog materijala:

- 5260 kg žice Chromecore 420-S (AISI 420) φ 3,2

- 6500 kg praška WAF 325.

Cijena dodatnog materijala:

1 kg žice Chromecore 420 φ 3,2 = 7 Eur

1 kg praška WAF 325 = 2 Eur.

Uz prosječnu potrošnju 3,6 kg/h vrijeme izrade za valjak-osovinu zavisno od promjera

dano je u tablici 3.7 .

Diplomski rad 17

Ivan Vrljić

Tablica 3.7 Ukupno vrijeme navarivanja za valjak-osovinu zavisno od promjera za 1 komad

Redni

broj

Nazivni promjer, D

mm

Vrijeme navarivanja, t

h

1 2 3

1 240 30,0

2 260 32,5

3 280 35,1

4 320 40,2

3.5 OPREMA ZA NAVARIVANJE

3.5.1 Izvori struje zavarivanja

Izvori se prema vrsti struje zavarivanja dijele na: izvore istosmjerne struje i izvore

izmjenične struje.

Osnovni izvori struje zavarivanja su:

- Generatori istosmjerne struje

U radioničkim uvjetima pogone se elektromotorom, a na gradilištima gdje nema električne

energije pogonjeni su dizel motorom. Primjenjivi su za sve postupke osim za TIG postupak

zavarivanja aluminija i Al-legura. Ističu se dugim vijekom trajanja (i do 20 godina) i daju

stabilan električni luk.

Loša strana ovih uređaja u odnosu na ostale je visoka nabavna cijena te povećani troškovi

održavanja. Dosta su bučni u radu. Pogonski troškovi veći su u odnosu na ostale izvore jer troše

električnu energiju i u praznom hodu.

Diplomski rad 18

Ivan Vrljić

- Ispravljači - izvori istosmjerne struje

Koriste se za sve postupke osim za TIG zavarivanje aluminija i Al-legura. Prednosti su im u

jednostavnom rukovanju i održavanju, te u radu gotovo ne proizvode nikakvu buku. Dosta su

osjetljivi na prašinu i pogonske nečistoće.

Manje su nabavne cijene u odnosu na generatore, ali veće u odnosu na transformatore.

- Transformatori - izvori izmjenične struje

Njihove osobine su: niska nabavna cijena, jednostavnost u održavanju, ne proizvode buku u

radu i nisu osjetljivi na pogonske radne uvjete.

- Generatori visokofrekventne struje

- Invertori - daju istosmjernu ili visokofrekventnu impulsnu struju

U odnosu na prethodno navedene vrste izvora znatno su smanjenih dimenzija i težine.

Uz vrstu izvora i struje, ostali važni elementi pri izboru izvora struje zavarivanja su:

a) napon praznog hoda U0

Predstavlja napon na sekundarnim izvodima izvora struje bez ikakvog opterećenja tj. u

praznom hodu. Minimalni napon je ograničen radi paljenja i stabilnosti električnog luka, dok se

maksimalni ograničava radi sigurnosti zavarivača. Napon praznog hoda mora biti veći od radnog

napona, i kreće se u granicama U0 = 35 - 80 V. Ne bi trebao biti viši od 60 V jer može biti

opasan za zavarivača niti niži od 40 jer se tada luk teško pali.

Kod zavarivanja u zatvorenim posudama ograničen je napon praznog hoda na 42 V. To se

postiže transformatorima koji su snabdjeveni posebnim uređajima pomoću kojih se povisuje ili

snižava napon praznog hoda na uvjetovani. Proizvođači izvora teže izvedbama izvora s većim

naponom praznog hoda, jer je tada masa i cijena izvora manja. Kod izmjenične struje napon

praznog hoda treba biti viši jer poslije prekida električnog luka (100 puta u sekundi za struju 50

Hz) dolazi do lakšeg ponovnog uspostavljanja luka. [7]

Diplomski rad 19

Ivan Vrljić

b) Intermitencija ε

ε = vrijemeradnoukupno

lukagelektricnogorenjavrijeme * = %100⋅periodukupni

periodradni [7]

* - uključuje i vrijeme kratkog spoja pri paljenu luka (npr. 2 s)

Intermitencija koja je označena na izvoru odnosi se na nazivno ili maksimalno opterećenje.

Većina izvora za ručno zavarivanje ima označenu dozvoljenu jakost struje za intermitenciju

60%, dok kod izvora za automatsko zavarivanje označena je jakost struje za 100 %

intermitenciju. Izvor kod manjeg opterećenja ima veću intermitenciju.

Ako je poznata nazivna struja izvora In i intermitencija ε, može se izračunati struja I100 tj.

koju izvor može davati kod 100 % intermitencije, prema formuli:

I100 = In ε (3.1)

c) Karakteristike izvora

Svaki izvor struje zavarivanja ima statičku i dinamičku karakteristiku.

- Statička karakteristika prikazuje odnos struje i napona za pojedino opterećenje. Izvori struje

za ručno zavarivanje imaju strmu statičku karakteristiku, prikazanu na slici 3.4 . U radnom

području jakost struje je praktički konstantna što znači i brzina taljenja. Radna točka sustava

se dobije ucrtavanjem statičke karakteristike luka.

Iz slike 3.4 je vidljivo da relativno velike promjene duljine luka uzrokuju veće promjene

napona ali ne i jakosti struje.

Diplomski rad 20

Ivan Vrljić

Dugački luk

Kratki luk

Radna točka

U U

I I min

min

max

max

U, V

I, A

Slika 3.4 Strma statička karakteristika izvora struje [8]

Izvori struje za automatske postupke zavarivanju su tzv. ravne ili blago padajuće

karakteristike. Odnos jakosti struje i napona luka prikazan je na slici 3.5 .

Energija koja se troši u električnom luku za vrijeme zavarivanja, može se održati samo

unutar jednog određenog područja napona luka i jakosti struje. Kod toga važnu ulogu ima dužina

luka, koja se za vrijeme zavarivanja mijenja. Mijenjanjem dužine električnog luka mijenja se

napon luka, a time i jakost struje zavarivanja.

Pri takvim promjenama izvor reagira na način prikazan na slici 3.5 . Povećanjem dužine

električnog luka L2 na L3 napon električnog luka se poveća, a jakost struje smanji sa I2 na I1, time

se manji i brzina taljenja žice. Budući da je brzina dovoda žice vž za vrijeme zavarivanja stalna,

dužina luka će se brzo vratiti na dužinu L2.

Obrnuto kod smanjenja električnog luka sa L2 na L1, jakost struje se poveća sa I2 na I3, a s

tim i brzina taljenja žice vt. Kod stalnog dovođenja žice dužina električnog luka se vrlo brzo

vrati na prethodnu dužinu koja je određena parametrima zavarivanja.

Tako se zahvaljujući posebnoj gradnji izvora struje obavlja "samoregulacija" električnog

luka za vrijeme zavarivanja.

Diplomski rad 21

Ivan Vrljić

L L

L 1

3 2

I I I, A I 1 2 3

U, V karakteristike električnog luka

statička karakteristika izvora

Slika 3.5 Prikaz djelovanja statičke karakteristike izvora struje za MIG-MAG zavarivanje na

održavanje električnog luka [9]

Moguća je i vanjska regulacija visine luka. Visina luka L je stabilna kada je brzina taljenja

vt jednaka brzini dodavanja žice vž ,što je prikazano na slici 3.6 .

Kada zbog poremećaja u dovodu žice dođe do skraćenja luka, napon luka se smanji. Niži

napon uzrokuje manji broj okretaja motora za dovod žice, i sa sporijim dovođenjem žice dolazi

do produženja luka, povećanja napona i s time se uspostavlja ravnoteža vž i vt .

v v

ž t

L

Slika 3.6 Visina električnog luka L u zavisnosti od vž i vt [7]

Diplomski rad 22

Ivan Vrljić

- Dinamička karakteristika izvora struje prikazuje reagiranje izvora na nagle promjene kao

što su uspostavljanje i prekid električnog luka.

Na dinamička svojstva izvora struje zavarivanja tj. na brzinu porasta struje kod kratkih

spojeva može se utjecati dodatnim induktivitetom, odnosno prigušnicom koja je posebno

ugrađena u izvor struje zavarivanja.

Ukoliko u pogonu radi veći broj zavarivača, pogotovo ako su grupirani na manjem radnom

prostoru ekonomična je primjena matičnih ili grupnih izvora.

Postoje dvije vrste matičnih izvora:

- Sa promjenjivim brojem radnih mjesta - izvori konstantnog napona i velikog kapaciteta.

Broj zavarivača ovisi o potrošnji struje na pojedinim radnim mjestima. Ovi matični izvori

ekonomični su samo za male intermitencije (25-35 %).

- Sa stabilnim brojem radnih mjesta - češće se upotrebljavaju iako su nešto skuplji. Kod

pretvarača jedan elektromotor pogoni više generatora, a kod matičnih ispravljača jedan

transformator napaja nekoliko ispravljača, za svako rano mjesto po jedan s tim da svaki od njih

ima svoju regulaciju.

3.5.2 Mehanizacija i automatizacija zavarivanja

Naprave i automati za zavarivanje služe za:

- poboljšanje proizvodnosti (količine taljenja, brzine zavarivanja), niža kvalifikacija

zavarivača zadovoljava uz primjenu naprava

- poboljšanje kvalitete zavarenih spojeva, smanjenje grešaka

- smanjenje deformacija

- poboljšanje zaštite zdravlja na radu

- humanizacija rada (izbjegava se težak rad i rad u prisilnim položajima). [7]

Vrste naprava koje se najčešće koriste pri zavarivanju su:

a) Naprave za pripajanje - stezne naprave kojima se predmeti dovode u propisani položaj za pripajanje, i ujedno za kasnije zavarivanje.

Diplomski rad 23

Ivan Vrljić

b) Stezne naprave - sprječavaju deformacije zavarenih proizvoda tako što se pomoću njih onemogućavaju slobodne deformacije. Poslije zavarivanja i vađenja radnog

komada uz elastični povrat, ukupne deformacije su znatno smanjene u odnosu da se

zavarivalo bez naprave.

c) Naprave za osiguranje kupke zavarivanja - najčešće se koriste keramičke, metalne, podloške od praha i Cu-podloške koje omogućavaju kvalitetno provarivanje korijena

zavara.

d) Naprave za okretanje radnih komada - cilindričnog oblika (okretaljke). Služe za dovođenje mjesta zavarivanja u povoljan položaj npr. kod zavarivanja kružnih zavara

na posudama i slično.

e) Okretni i nagibni stolovi - služe za okretanje i nagibanje radnog komada zbog dovođenja u najpovoljniji položaj koji daje najbolju proizvodnost i kvalitetu.

f) Nosači uređaja za zavarivanje - služe za učvršćenje glave automata za zavarivanje, te za njeno kretanje (rotacija, translacija, poprečno njihanje). Pri tome se rad nosača

obično kombinira sa radom okretaljki ili okretnih stolova.

Ostale naprave za zavarivanje su:

- podesti za zavarivače

- naprave za zaštitu na radu (ventilacija, platforme)

- specijalne naprave npr. za točkasto zavarivanje

- automati za zavarivanje

- orbitalne naprave

- senzori za praćenje i mjerenje upravljanja procesom zavarivanja

- roboti, manipulatori, uređaji za prijem, transport, okretanje i vožnju.

Tehnološka vremena samog zavarivanja relativno su mala ~ 10 % od ukupnog vremena

proizvodnje a za sastavljanje, okretanje, transport i pripremno završna vremena i do 90 %.

Primjenom mehaniziranih linija može se postići znatna ušteda i ubrzanje procesa

proizvodnje.

Diplomski rad 24

Ivan Vrljić

4 EKSPERIMENTALNI DIO

4.1 OPIS PROVEDBE POSTUPKA NAVARIVANJA U RADIONIČKIM UVJETIMA

4.1.1 Uređaji i oprema za navarivanje

Iz zahtijevanog obima radova, 6 valjaka na dan zaključilo se da je potrebno sastaviti

najmanje tri uređaja za zavarivanje uz ostalu opremu za okretanje valjaka pri navarivanju.

Pošto se nije raspolagalo odgovarajućom opremom, a nastojalo se izbjeći prilično velika

ulaganja u kupnju nove, prišlo se sastavljanju uređaja za okretanje od dva rashodovana tokarska

stroja. Treći uređaj je sastavljen od postojećeg pozicionera, navojnog vretena s pogonskim

elektromotorom i nosača šiljka pričvršćenog na postolje, prema slici 4.1.

Slika 4.1 Uređaj za navarivanje valjaka

(A – pozicioner, B – šiljak, C – pogonski elektromotor, D – EPP glava, E – vodilica, F – navojno

vreteno)

Za izvor struje zavarivanja korišteni su postojeći 500 A kod 100-postotne intermitencije

izvori raznih proizvođača (ESAB, Iskra, Končar).

A B

C D E

F

Diplomski rad 25

Ivan Vrljić

Za dodavanje žice korištene su glave koje su služile u EPP zavarivanju zajedno s

pripadajućim mehanizmom za dodavanje žice i upravljačkim kutijama u kojima su smješteni

instrumenti za praćenje zavarivanja.

Žica za zavarivanje dodavana je izravno iz posuda u kojima je dopremljena i smještena

iza uređaja za navarivanje.

Mjesto navarivanja ograđeno je limenim zastorima s ugrađenim otvorima sa zaštitnim

staklom za neposredno promatranje procesa navarivanja.

Pošto je kao dodatni materijal korištena praškom punjena žica koja pri taljenju daje

velike količine plinova, iznad svakog radnog mjesta je ugrađena fleksibilna cijev za odvod

plinova pomoću ventilatora.

Za postavljanje valjaka na stroj i skidanje po završetku postupka navarivanja korištena je

konzolna dizalica postavljen tako da poslužuje sva radna mjesta.

4.1.2 Navarivanje valjaka punjenom žicom bez zaštitnog plina

Pošto je radni komad postavljen na uređaj za navarivanje pritegnut je na pogonskom

dijelu uređaja, steznoj glavi tokarilice ili steznoj glavi na ploči okretnog stola-pozicionera.

Slika 4.2 Pretokareni valjci spremni za navarivanje

Diplomski rad 26

Ivan Vrljić

Redoslijed postupaka je sljedeći:

- čišćenje i odmašćivanje površina navarivanja

- predgrijavanje

- priprema za navarivanje, provjera položaja glave

- navarivanje prvog sloja po cijeloj dužini radnog komada

- skidanje preostale šljake i čišćenje navarenog sloja

- vizualni pregled

- brušenje i popravak pogrešaka

- prijenos radnog komada na uređaj za navarivanje drugog sloja

- navarivanje drugog sloja po cijeloj površini radnog komada

- skidanje preostale šljake i čišćenje navarenog sloja

- vizualni pregled

- brušenje i popravak pogrešaka

- skidanje radnog komada i stavljanje na mjesto za polagano hlađenje do temperature okoline

Slika 4.3 Navarivanje valjaka - 1. sloja

Odmašćivanje površina obavljeno je krpom namočenom acetonom uz okretanje radnog

komada.

Diplomski rad 27

Ivan Vrljić

Predgrijavanje je provedeno plinskim plamenom, posebnim plamenikom. Gorivi plin je

bio propan sa kisikom. Predgrijavana je početna strana navarivanja 200 mm po izvodnici uz

istovremeno okretanje , na 200 oC. Daljnje predgrijavanje nije bilo potrebno jer se valjak

dovoljno zagrijavao navarivanjem.

Navarivanje je izvođeno u dva sloja žicom istog promjera, φ 2,4 mm, ali značajno različite

kvalitete:

- za prvi sloj žica Chromecore 430-0

- za drugi sloj žica Chromecore 414 N-0.

Da bi se dobilo na uštedi radnog vremena potrebnog za mijenjanje žice i da ne bi došlo do

zabune pri odabiru vrste, na jednom radnom mjestu se radilo samo s jednom vrstom žice.

Nakon obavljenog navarivanja prvog sloja još zagrijan valjak se prenosi i postavlja na stroj

za navarivanje drugog sloja.

Potrebna temperatura predgrijavanja za drugi sloj je 250 oC, i ukoliko se valjak ohladio

ispod temperature ponovno je potrebno predgrijavanje.

Međuslojna temperatura kod prvog i drugog sloja je 420 oC.

Ostali parametri prema tablici 4.1.

Tablica 4.1 Parametri navarivanja [3]

Veličina Redni broj

sloja Jakost struje, I

A

Napon luka, U

V

Brzina zavarivanja, v

cm/min

1 2 3 4

1 300-320 25-27 60-65

2 340-360 28-30 48-52

Uz posmak žice 9-10 mm/o debljina navarenog sloja je bila 2,2-2,5 mm za prvi sloj i 3-

3,2 mm za drugi sloj.

Nakon navarivanja valjak je ugrijan na 450-500 oC. Slijedi čišćenje šljake i otkrivanje,

vađenje brušenjem i popuna mjesta mogućih grešaka, i tada se valjak odlaže u posebnu posudu

obloženu vatrostalnom vunom da bi se polagano hladio max 50 oC/h do temperature okoline.

Diplomski rad 28

Ivan Vrljić

Da bi se postigla odgovarajuća površina navara, bez udubina i izbočina između pojedinih

prolaza bilo je potrebno naći najpovoljniji nagib glave uređaja u odnosu na slaganje prolaza te

položaj glave u odnosu na presjek valjka radi relativno malog promjera.

Na slici 4.5 prikazan je položaj glave koji ima bitan utjecaj na kvalitetu navarivanja.

Slika 4.4 Navarivanje valjaka - 2. sloja

Slika 4.5 Položaj glave uređaja kod navarivanja

3-5 O 8-10

Presjek A - A A

A

Diplomski rad 29

Ivan Vrljić

Slika 4.6 Navareni valjci s popravljenim površinskim greškama

4.1.3 Navarivanje valjaka punjenom žicom pod zaštitom praha

Radni komad je postavljen na tokarski stroj i stegnut u steznoj glavi s jedne strane i

okretni šiljak s druge strane. Zbog relativno malog promjera (200-300 mm) prašak nije

prikupljan s usisnom cijevi EPP glave, nego je neposredno ispod samog mjesta navarivanja

ugrađena posuda za prikupljanje praška. Shematski prikaz uređaja prikazan je na slici 4.7.

Redoslijed postupaka je slijedeći:

- čišćenje i odmašćivanje površine navarivanja

- predgrijavanje

- priprema, provjera položaja glave u odnosu na radni komad

- navarivanje u 4 sloja na zadani promjer

- pregled navarene površine i mjerenje debljine navara

- brušenje i popuna eventualnih grešaka

- skidanje i odlaganje na mjesto za polagano hlađenje do temperature okoline

- mjerenje tvrdoće navara.

Čišćenje i odmašćivanje je obavljeno acetonom namočenom krpom.

Diplomski rad 30

Ivan Vrljić

Predgrijavanje je vršeno cijevnim gorionikom dužine 700 mm po izvodnici uz okretanje

radnog komada. Dogrijavanje je po potrebi provođeno propan-kisik gorionikom.

Položaj glave u odnosu na radni komad prikazan je na slici 4.8.

Navarivanje je izvedeno u 4 sloja žicom Chromecore 420-S, φ 3,2 mm u zaštiti praška WAF-

325. Tijekom navarivanja je potrebno čistiti šljaku kako ne bi došlo do njena pretapanja i

poroznosti u slijedećem prolazu.

p o sm a k

C

B

E

D

A

Slika 4.7 Uređaj za navarivanje valjka - osovine

A - radni komad

B - EPP - glava

C - posuda za prikupljanje praška

D - stezna glava sa četkicama za spoj (-) pola na radni komad

E - pogonski elektromotor s reduktorom

Glavni parametri prema tablici 4.2.

Tablica 4.2 Glavni parametri navarivanja osovina [5]

Veličina Redni broj

sloja Jakost struje, I

A

Napon, U

V

Brzina zavarivanja, v

cm/min

1 2 3 4

1 - 4 300 - 350 28 - 30 35 – 40

Diplomski rad 31

Ivan Vrljić

Ostali parametri zavarivanja:

- posmak žice pž = 10-12 mm/okr

- brzina dovoda žice vž = 2,5-3 m/min

- slobodni kraj žice lž koji predstavlja udaljenost od donje površine kontaktne provodnice

do početka električnog luka; preporučuje se 10x debljina žice

Slika 4.8 Položaj glave u odnosu na radni komad

U opisanom primjeru usvojeno je 15 mm jer je daljnjim povećanjem dolazilo do

iskrivljivanja gusjenice. Žica φ 3,2 mm je izravnavana koliko je bilo moguće samo prolazom

kroz kontaktnu provodnicu.

Temperatura predgrijavanja je 250 oC, a između prolaza 420 oC

Nakon navarivanja na zadani promjer slijedi skidanje radnog komada i odlaganje u posudu

izoliranu vatrostalnom vunom i hlađenjem do temperature okoline.

10-15 mm 2-3 o α

b

Diplomski rad 32

Ivan Vrljić

4.2 POTEŠKOĆE KOD PROVEDBE NAVARIVANJA UZ OSVRT NA RJEŠAVANJE

ISTIH

Mogu se podijeliti u dvije grupe karakteristične za postupak navarivanja:

a) Navarivanje valjaka MAG postupkom (opis postupka pod 4.1.2)

Uslijed velikih zahtjeva za količinom navarenog materijala rad se odvijao u 3 smjene, što je

predstavljalo veliko opterećenje osoblja i opreme. Vrijeme gorenja luka po jednom radnom

mjestu bilo je najmanje 5,5 sati u smjeni. Rezultat toga bila je velika količina plinova izgaranja i

svjetlosnog zračenja, čiji su se nepovoljni utjecaji bitno smanjili ugradnjom ventilacijske opreme

i zaštitnih ograda.

Ipak štetan utjecaj svijetla nije se mogao sasvim izbjeći jer su zavarivačka mjesta postavljena

tako da bi mogla biti posluživana jednom konzolnom dizalicom.

Glavni oblici pogrešaka u navaru su bili u obliku:

- Poroznosti koje su se pojavljivale uglavnom po sredini navarenog prolaza. Najčešće su

posljedica neravnomjernog dovoda žice, pri čemu dolazi do kraćeg prekida luka tj. dolazi

do neusklađenosti struje i napona luka.

- Uključci šljake koji su se pojavljivali u obliku listića zarobljenih između dva prolaza po

crti staljivanja. Uzrok pojavljivanja je istrošenje kontaktne vodilice što dovodi do

njihanja luka.

- Loša geometrija navara čiji je nastanak vezan uz neusklađenost parametara i

neodgovarajućim položajem glave u odnosu na radni komad.

Namještanjem odgovarajućih parametara zavarivanja, položaja glave u odnosu na radni

komad te odstranjivanjem nakupljenih prskotina s vrha kontaktne provodnice prije pada u kupku

greške su svedene na minimum.

Pri završetku navarivanja zbog nemogućnosti odvođenja topline dolazilo je do pregrijavanja

valjaka pa je bilo potrebno praviti stanku 5 minuta na 4 prolaza prije kraja i zatim završiti

navarivanje.

Diplomski rad 33

Ivan Vrljić

Unos toplinske energije za opisani MAG postupak je: [6]

E = η⋅⋅

⋅⋅1000

60v

UI (4.1)

I - jakost struje, A

U - napon električnog luka, V

v - brzina zavarivanja cm/min

η - koeficijent iskoristivosti električnog luka, za MAG je 0,85.

Za vrijednosti iz tablice 4.1, 2. sloj: I=350 A, U=29 V, v=48 cm/min.

E = 85,0100048

6029350⋅

⋅⋅ = 10,78 kJ/cm.

b) Navarivanje valjaka – osovina EPP postupkom (opis postupka pod 4.1.3)

Navarivanjem pod zaštitom praška izbjegnut je štetni utjecaj svjetla i nema velikih količina

plinova, ali se pojavljuju poteškoće vezane uz primjenu praška.

Pošto je presjek radnog komada kružnog oblika relativno malog promjera i radi toga što je

potreban pomak glave suprotno od smjera vrtnje dolazi do rasipanja praška. Navedena pojava je

spriječena ispravnim namještanjem tako da se podešavanjem razmaka sapnice i radnog komada

održava potrebna visina sloja praška (vidi sliku 4.4).

Naprijed navedeno je rezultiralo povećanom potrošnjom praška, uslijed ručnog skupljanja i

prosijavanja.

Neravnine navara su posljedica istrošenosti kontaktne vodilice zbog čega dolazi do njihanja

luka što dovodi do nadvišenja i ulegnuća na navarenoj površini.

Tijekom rada uslijed pregrijavanja dolazi do težeg odvajanja šljake i pojave grube površine.

Unos toplinske energije za opisani postupak je.

Za vrijednosti iz tablice 4.2: I=350 A, U=29 V, v =37 cm/min i η koeficijent iskoristivosti

električnog luka za EPP 0,9.

E = 813,149,0100037

60293501000

60=⋅

⋅⋅⋅

=⋅⋅

⋅⋅ ηv

UI kJ/cm

Diplomski rad 34

Ivan Vrljić

4.3 KRITIČKI OSVRT NA PROVEDENU TEHNOLOGIJU

Prilikom analize provedene tehnologije postavlja se pitanje promjene iste, radi povećanja

učinkovitosti uz postizanje zahtijevane kvalitete.

Pri tome je potrebno poduzeti slijedeće:

a) Neposredno uz mjesto navarivanja instalirati plinsku peć ili komoru za predgrijavanje

gdje bi se radni komadi postupno brzinom 50 oC/h predgrijavali na potrebnu temperaturu.

b) Radi povećanja učinkovitosti moguća je primjena postupka navarivanja s dvije glave

istovremeno na radnom komadu.

Za opisani postupak pod 4.1.2 to bi značilo navarivanje oba sloja istovremeno.

c) Uz nabavku odgovarajuće opreme potrebna je dodatna obuka zavarivača i atestiranje

postupka navarivanja

Diplomski rad 35

Ivan Vrljić

5 ZAKLJUČAK

U radu su prikazani automatizirani postupci navarivanja novih valjaka za čeličane uz

korištenje nestandardne opreme kao što su stari tokarski strojevi te rabljeni izvori i EPP glave

koji su služili kao dodavači žice.

Unatoč tome, ostvarena je zadovoljavajuća kvaliteta i potrebni učinak kako ne bi bilo

zastoja u proizvodnom ciklusu.

Može se zaključiti da bi se upotrebom nove standardne opreme i dodatnom obukom

osoblja postigao veći učinak i kvaliteta rada što bi utjecalo na smanjenje troškova proizvodnje.

Diplomski rad 36

Ivan Vrljić

6 LITERATURA

[1] Čelici za cementiranje, nitriranje i poboljšanje, Katalog Slovenske železarne-Železarne

Ravne 1976, str. 191-197

[2] Winkler F.: Primjena suvremenih praškom punjenih žica za navarivanje površina

podložnih trošenju, Zavarivanje 31, 1988, 5-6, str. 239-244

[3] Pepić M, Vrljić I.: Tvrdo navarivanje površina prijenosnih valjaka za čeličane,

Zavarivanje 42, 1999, 1-2. str. 31-34

[4] Lukačević Z.: Tehnološke podloge za navarivanje osovina, 1998, str. 1-2

[5] Tehnološka dokumentacija, Đuro Đaković – Strojna obrada d.o.o.

[6] Živčić M.: MAG zavarivanje punjenom žicom dio II, Zavarivanje 40, 1997, 4, str. 172

[7] Lukačević Z.: Zavarivanje, Strojarski fakultet Slavonski Brod 1998

[8] Anzulović B.: Zavarivanje i srodni postupci, Fakultet el. str. i brod. Split ,1990

[9] Živčić M.: Elektrolučno MIG-MAG zavarivanje, Zavarivanje 27, 1984, 3