zavar1

1. Što je zavarivanje? ZAVARIVANJE JE SPAJANJE DVAJU ILI VIŠE, ISTORODNIH ILI RAZNORODNIH MATERIJALA, TALJENJEM ILI PRITISKOM, SA ILI BEZ DODAVANJA DODATNOG MATERIJALA, NA NAČIN DA SE DOBIJE HOMOGEN ZAVARENI SPOJ.

2. Vrste zavarenih spojeva, vrste žljebova za zavarivanje. Zavareni spoj je cjelina ostvarena zavarivanjem, koja obuhvaća dodirne dijelove zavarenih komada, a karakterizirana je međusobnim položajem zavarenih dijelova i oblikom njihovih zavarenih krajeva.

3. Elementi spoja zavarenog taljenjem.

4. Osnovne tehnike zavarivanja i položaji zavarivanja.

5. Zahtijevi za izvor energije i oblici energije za zavarivanje. Vrste koncentriranih izvora energije za zavarivanje. Koncentrirani tokovi energije, gustoće tokova energije. Karakteristike izvora energije za zavarivanje.

Zahtjevi koje mora zadovoljiti izvor energije za zavarivanje taljenjem.

Izvor mora: 1. Djelovati lokalno na određenu površinu ili volumen radnog komada, koji se zavaruje.

2. Snaga izvora P[ W] mora biti dovoljna da lokalno zagrije određenu zonu do zahtijevane temperature, te da kompenzira toplinske gubitke odvođenja topline u okolni hladni materijal i gubitke konvekcijom i radijacijom u okolinu.

3. Gustoća toka energije na površinu zavarivanog predmeta q2 W/mm2 mora prekoračiti određenu vrijednost ovisno o obliku, dimenzijama i fizikalnim svojstvima predmeta, koji se zavaruje, da bi došlo do taljenja odnosno zavarivanja.

Prema obliku energije koja se koristi za zavarivanje izvore energije može se podijeliti na: električne,kemijske, mehaničke,.difuzijske i optičke.

Prema gustoći toka energije na mjestu zavarivanja, izvore može se podijeliti na izvore s:

1. Visokom gustoćom, koji tale i isparavaju materijal (više od 102 do 104 W/mm2 )

2. Normalnom gustoćom, koji tale materijal (10-1 do 102 W/mm2) odnosno ostvaruju zavareni spoj taljenjem.

3. Niskom gustoćom, koji dovode materijal u zagrijano stanje kada je difuzija olakšana, ali ne tale materijal (ispod 10-1 W/mm2).

Vrste koncentriranih izvora energije - obzirom na fizikalni karakter izvora:

1. Mlaz vrućih plinova: plinski plamen i mlaz plazme. Izmjena energije s površinom zagrijavanog tijela vrši se uglavnom konvekcijom.

2. Električni luk između vanjske elektrode (taljive ili netaljive) i zagrijavanog područja (kruga grijanja) na površini zagrijavanog tijela. Energija se prenosi na predmet direktno udarom elektrona (pretvorbom kinetičke energije u toplinsku), konvekcijom i radijacijom topline iz električnog luka, te prijenosom topline kapljicama materijala.

3. Tok nabijenih čestica ubrzanih u električnom polju: mlaz elektrona ili iona u vakuumu. Energija se generira udarom čestica u tijelo.

4. Tokovi zračenja - optički izvori: sunčano zračenje, laser (snop zračenja optičkog kvantnog generatora), zračenje tijela visoke temperature i drugi.

5. Električna struja na kontaktnim površinama uzrokuje zagrijavanje tih površina kod elektrootpornog zagrijavanja, a ista pojava se javlja i pri prolazu inducirane struje visoke frekvencije kod VF zavarivanja, te prolaskom struje kroz rastaljenu trosku kod EPT zavarivanja. U svim ovim slučajevima stvara se Jouleova toplina ili na kontaktnim površinama zbog povećanog električnog otpora ili prolazom struje kroz određen volumen, koji ima električni otpor.

6. Izvori struje za zavarivanje. Vrste

IZVORI STRUJE ZA ZAVARIVANJE su takvi električni uređaji koji daju na mjestu zavarivanja električnu struju sa karakteristikama pogodnim za zavarivanje.

Kada su priključeni na električnu mrežu (trofaznu ili monofaznu) kaže se da su u praznom hodu (uređaj je pod naponom, spreman za rad, ali se još nije uspostavio električni luk). Napon praznog hoda mora biti dovoljan da se uspostavi električni

luk, ali ne smije biti previsok da bi ugrozio čovjekov život (u nekim nepovoljnim slučajevima). Obično je napon praznog hoda kod ručnih uređaja oko 40 do 60 volti, a kod automatskih ne iznad 100 V (110 V).

Uređaji za zavarivanje: Transformatori,Ispravljači,Rotacijski pretvarači,Agregati,Inverteri

7. Sheme i princip rada: transformator.

Transformatori za zavarivanje su najprošireniji, najviše upotrebljavani izvori struje za zavarivanje koji izmjeničnu električnu struju transformiraju u također izmjeničnu struju sa karakteristikama pogodnim za zavarivanje

Rad transformatora se zasniva na principu elektromagnetske indukcije. Kada kroz primar transformatora prolazi električna struja, formira se magnetsko polje (smjer silnica magnetskog polja se određuje po pravilu “desne ruke”). Kada se vodič (u ovom slučaju sekundar transformatora) nađe u promjenljivom magnetskom polju, tada se na njegovima krajevima detektira razlika potencijala, tj. napon.

Ako se koriste kod REL zavarivanja, njihova je statička karakteristika strma. Koeficijent iskorištenja takvog transformatora je h =0,95 ¸ 0,99. Statička karakteristika transformatora se može mijenjati u određenom području.

Načini promjene statičke karakteristike transformatora: - pomična ili zakretna kotva,

- transformator sa prigušnicom

8. Električni luk. Karakteristike, zakonitosti, primjena u zavarivanju

Električni luk je trajno i snažno pražnjenje u ionizirajućem plinu na prostoru između vrha elektrode i radnog komada u strujnom krugu tijekom elektrolučnog zavarivanja.

9. Magnetsko puhanje električnog luka i mjere za spriječavanje.

Magnetsko puhanje električnog luka izraženo je kod zavarivanja istosmjernom (DC) strujom, a uzrikuje skretanje električnog luka (može biti tako jako da izazove gašenje električnog luka nakon nekoliko skretanja – otklanjanja električnog luka). Ako i ne dođe do gašenja električnog luka, magnetsko puhanje električnog luka svakako smeta pri zavarivanju. Električni luk je nemiran (nestabilan), čas je duži čas je kraći, dovoljno ne tali osnovni materijal, uzrokuje nepravilna gibanja kapljice na vrhu elektrode, te neželjena rasprskavanja kapljice. Na sljedećim je slikama prikazano nekoliko karakterističnih slučajeva magnetskog puhanja električnog luka pri zavarivanju.

Skretanje luka pri zavarivanju. Nedovoljno protaljivanje i jedne stranice žlijeba ili naljepljivanje.

Mjere za sprečavanje magnetskog puhanja električnog luka:

1. Naginjanje elektrode u smjeru magnetskog puhanja električnog luka pri REL zavarivanju (izvodi zavarivač). Na taj se način električni luk može dovesti u vertikalni položaj. Ovo i nije baš pouzdana metoda. Ukoliko ne postoji mogućnost korištenja izmjenične struje, a “puhanje” je značajno, postoji mogućnost priključivanja druge “mase”.

2. Pravilnim postavljanjem priključaka električne struje

Iskorištenje efekta “puhanja” električnog luka. Lakše izvođenje kutnog zavara.

3. Postavljanjem više “masa”

4. Upotrebom pomičnog kontakta (“mase”) na osnovnom materijalu

5. Dodatno magnetsko polje za upravljanje električnim lukom

10. Statička karakteristika izvora, karakteristika luka i radna točka. Primjena strme (CC) i položene (CV) karakteristike. Unutarnja i vanjska regulacija visine luka.

11. Metalurgija zavarivanja: pojam, opseg, specifičnosti pojava kod zavarivanja, lemljenja, toplinskog rezanja i nabrizgavanja (metalizacije kao jednog oblika nabrizgavanja).

Metalurgija zavarivanja: pojam, opseg, specifičnosti.

Širi pojam metalurgije obuhvaća znanost i vještinu izdvajanja metala iz njihovih ruda, te pripremu metala za korištenje.

Procesna metalurgija obuhvaća izdvajanje metala, pročišćavanje, legiranje, lijevanje, oblikovanje, toplinsku obradu i spajenje metala, da bi se dobio poluproizvod ili gotov proizvod, dok fizikalna metalurgija obuhvaća kristalografiju, mehanička ispitivanja, određivanje fizikalnih karakteristika, metalografiju i mnoge druge znanstvene oblasti, koje primjenjujemo pri ispitivanju metala odnosno proizvoda iz metala.

Metalurgija zavarivanja obuhvaća i procesnu i fizikalnu metalurgiju.

Napredak zavarivanja u svijetu ili, ako se uže gleda, u nekom poduzeću, mnogo zavisi o praktičnoj primjeni metalurgije zavarivanja. Zašto brzo hlađenje štetno djeluje na niskolegirane ćelike, a povoljno na austenitne CrNi nerđajuće čelike, kako nastaju i kako se spriječaju razne greške zavarenih spojeva, napr. pukotine, te druge pojave objašnjavaju se znanjima metalurgije zavarivanja. Ova znanja osim zavarivanja pomažu i drugim srodnim (toplinsko rezanje i žljebljenje, lemljenje, nabrizgavanja) i vezanim tehnologijama (oblikovanje, deformiranje, toplinska obrada, obrada odvajanjem čestica, zaštita od korozije, kontrolne operacije).

Specifičnosti kod zavarivanja taljenjem, lemljenja, nabrizgavanja i toplinskih rezanja.

Posebnost kod većine postupaka zavarivanja u odnosu na ostale proizvodne postupke predstavljaju vremenski brze promjene temperature (i preko 1000 oC/s), te lokalno unošenje topline nekim izvorom topline. Lokalne temperature se kreću od temperature iznad tališta i vrelišta metala, pa sve do temperature okoline, a ponekad i ispod 0 oC, za slučajeve posebnih obrada kaljenjem. Navedeni uvjeti uzrokuju lokalna istezanja i stezanja (deformacije, napetosti), kemijske reakcije između rastaljenog metala i okoline (troske, atmosfere), različitu rastvorljivost među elementima i među fazama, te difuzijske procese. Posljedica temperaturnih promjena kod zavarivanja je neujednačena mikrostruktura presjeka zavarenog spoja uz prisustvo trajnih deformacija i zaostalih napetosti.

Iz navedenog proizilazi, da zavarivanje znatno utječe na promjene kemijskog sastava (ZT) i strukture (ZT i ZUT), a time obično dolazi do pogoršavanja mehaničkih, antikorozijskih i ostalih svojstava zavarenog spoja.

Kod lemljenja i nabrizgavanja ne dolazi do taljenja osnovnog materijala, veća samo lema kod lemljenja i dodatnog materijala za nabrizgavanje. Ukoliko se raspolaže odgovarajućim dodatnim materijalaom, te uz odgovarajuću tehnologiju lemljenja i nabacivanja, može se dobiti kvalitetan spoj lemljenjem, odnosno nabacivanjem. Pored pripreme površine (odmašćivanje) koja je značajna sa stajališta efekta “adhezijskih sila” kod lemljenja je značajno i konstrukcijsko oblikovanje detalja spoja (poželjna veća površina spoja, omogućiti efekt “kapilarnosti”). Sam lem mora dobro kvasiti površinu, što je uz prethodno navedeno preduvjet za dobivanje kvalitetnog spoja lemljenjem. Temperature su kod lemljenja reda veličine do 450 oC (tzv. meko lemljenje), odnosno do 650 oC (tzv. tvrdo lemljenje).

Kod nabrizgavanja su temperature na površini materijala koji se tretira ovom tehnologijom reda veličine 300 oC. Nabrizgani sloj najčešće ima zadatak da sam sebe nosi, no ponekad podnosi i određena naprezanja (napr. istrošene osovine na mjestu kliznog ležaja). Priprema površine (pjeskarenje, sačmarenje, tokarenje, ...) treba osigurati efekt “mehaničkog sidrenja” kod nabrizgavanja.

Toplinska rezanja (plinskim plamenom, elektrolučno arc-air postupkom, plazmom, laserom, elektronskim mlazom) daje vrlo usku zonu utjecaja topline. Različita istraživanja su pokazala da ona nema značajniji utjecaj kod zavarivanja (ta se zona ponovno pretaljuje pri zavarivanju i ulazi u zonu taljenja zavara). Obično se radi o zoni utjecaja toline širine oko 1 mm (kod plinskog rezanja), odnosno nekoliko desetinki milimetra (kod lasera i plazme).

Zone zavarenog spoja (Z): ZT, ZUT. Pojave u zonama i karakteristike zona, definicije.

Zone zavarenog spoja (Z): zona taljenja (ZT), zona utjecaja topline (ZUT).

Zavareni spoj (Z) se sastoji od zone taljenja ZT i zone utjecaja topline ZUT (ZUT se naziva i "prelazna zona").

Zona taljenja (ZT) je onaj dio zavarenog spoja koji je za vrijeme zavarivanja bio rastaljen i u kojem je došlo do pojave kristalizacije i do skrućavanja. Može se sastojati od samo osnovnog materijala ili mješavine osnovnog i dodatnog materijala.

Zona utjecaja topline (ZUT) je dio osnovnog materijala, koji se nalazi neposredno uz rastaljenu zonu, a gdje dolazi do promjene kristalne strukture i mehaničkih svojstava zbog topline unešene zavarivanjem.

Zona taljenja U kapljicama rastaljenog metala i kupki zavara dolazi do sličnih pojava kao pri proizvodnji - taljenju metala u pećima. Javlja se međusobno djelovanje rastaljenog metala, troske i okolne atmosfere. Djelovanjem izvora topline dolazi do izgaranja pojedinih elemenata: C, Mn, Si, Cr, Ni, Ti i drugih ili je pak moguće iz troske (obloga elektrode, prah) dolegirati rastaljeni metal raznim elementima. Zbog utjecaja atmosfere oko rastaljenog metala i sastava rastaljenog metala dolazi u većoj ili manjoj mjeri do stavaranja oksida, nitrida, karbida, karbonitrida, sulfida, eutektika, intermetalnih spojeva i drugih faza. Metalna kupka se može sastojati samo od osnovnog materijala, ako ne koristimo dodatni materijal, ili najčešće, od mješavine dodatnog i osnovnog materijala, jer pri zavarivanju dolazi do taljenja rubova koje zavarujemo. Kod lemljenja ZT se sastoji samo od dodatnog materijala.

Kasnije dolazi do kristalizacije - skrućavanja kupke i taj dio spoja nazivamo zona taljenja. Daljim hlađenjem u ZT, ovisno o vrsti metala, može doći do strukturnih promjena, izlučivanja različitih faza i pojave grešaka (pore, pukotine).

Konačni kemijski sastav i kristalna struktura ZT moraju se naći u određenim granicama kao napr. kod lijevanog čelika, da bismo postigli određena mehanička, antikorozijska i eventualno neka druga svojstva.

Kod zavarivanja pod pritiskom do spajanja dolazi difuzijom pored koje se može javiti i kristalizacija, ali taljenje u principu nije potrebno.

U ZT kod zavarivanja u više prolaza pojavit će se pojedine zone utjecaja topline oko svakog prolaza.

12. Zona taljenja(ZT). Pojave u ZT. Izgled i karakteristike zone taljenja za različite zavarene spojeve i za lemljene spojeve. Od kakovog se materijala sastoji ZT. Utjecaj oblika zavarenog spoja.

Karakteristike zone taljenja u različitim zavarenim spojevima

Zavar u jednom prolazu

Rast stubastih kristala je okomit na rubove, koji se zavaruju. Sredina se zadnja skrućuje. Ako postoje nečistoće u čeliku, napr. sumpor, postoji sklonost vrućim pukotinama u sredini zavara.

Povoljniji smjer kristalizacije, jer se kristali ne sukobljavaju u sredini zavara, gdje se mogu javiti vruće pukotine.

Kutni zavar zavaren CO2 ili EPP.

Zbog duboke penetracije ZT sadrži veliki dio rastaljenog OM, koji ima više nečistoća, nego DM. Nepovoljan je smjer kristalizacije, pa je moguća pojava vrućih pukotina.

Kutni zavar zavaren REL obloženom elektrodom zbog manje penetracije u OM daje manje miješanje DM sa OM i povoljniji smjer kristala.

Zavar iz više prolaza. Svaki prolaz ima svoju ZT i ZUT.

Šrafirana je ZUT samo za prolaze br.5 i 6. Cjelokupna zona taljenja "X" zavara sastoji se od više ZT i ZUT. Svaki slijedeći prolaz odžaruje prolaz ispod. Zadnji prolazi 4 i 8 ostaju neodžareni.

Slijed polaganja prolaza. Ako se želi izbjeći da nakon zavarivanja u ZUT na osnovnom materijalu ostane tvrda zakaljena struktura, tada slijed polaganja zavara treba tako planirati da zakaljene ZUT na OM budu odžarene (popuštene), bliskim zavarima, a to postižemo preklopom 1-3 mm.

Šrafiranu zakaljenu zonu u OM visokočvrstog čelika treba popustiti-odžariti. Da bi se ostvarilo popuštanje potreban je preklop 1 - 3 mm.

Poseban prolaz za odžarivanje (engl. temper bead). Na slici "f" zadnji prolaz 6 ostaje neodžaren. Ako je u zadnjem prolazu i njegovoj ZUT došlo dovoljno brzim hlađenjem do stvaranja martenzitne strukture, tada se može dodati još jedan (ili više posebanih prolaza), napr br. 7 koji će odžariti-popustiti martenzit i dobit će se u zavarima ispod zavara 7 struktura popuštenog martenzita. Prolaz 7, koji je neodžaren, obično brušenjem kasnije odstranimo. Ovakovo "odžarivanje" zavara se ponekad primjenjuje za jače zakaljive čelike, kada je drugi način odžarivanja (popuštanja tvrdoće) teže pNapr. na montažnim zavarima cjevovoda, ako nemamogućnosti odžarivanja nekom standardnometodom lokalnog odžarivanja: indukcijski, elektrootporno ili plinskim plamenikom.

rovesti.

m

U ZT je samo OM ili samo DM

Zavarivanjem snopom elektrona i nekim drugim načinima (TIG, plazma) moguće je zavarivati bez DM. ZT se sastoji samo od DM.

Kod lemljenih spojeva ZT se sastoji samo od dodatnog materijala (DM).

Zavarivanje dva raznorodna materijala se ponekad izvodi trećom vrstom dodatnog materijala, pa je tada ZT mješavina tri vrste materijala, a sastav ZT je četvrtog sastava. U pojedinim prolazima se javljaju razni udjeli pri mješanju OM i DM, pa će kemijski sastav i strukture biti različite.

Utjecaj koeficijenta oblika b/h na svojstva ZT

Pri EPP zavarivanju karakter izvora topline omogućava postizanje dubokopenetrirajućeg oblika zavara s koeficijentom oblika b/h = 0,7. Ovakav oblik nije povoljan zbog smanjenja otpornosti metala kristalizacijskim pukotinama i smanjenja udarne žilavosti. Potrebno je tako odabrati parametre zavarivanja (U, I, v), da se dobije koeficjent oblika ZT b/h = 1,3 - 3,0, približno polukrug. Na slici uz ovaj tekst je prikazan dijagram utjecaja odnosa b/h na pojavu kristalizacijskih pukotina kod EP zavarivanja za nelegirani čelik. Pored sadržaja C na pojavu kristalizacijskih pukotina utječu i S i P, koji nisu obuhvaćeni dijagramom. Iako su podaci za sliku dobiveni na temelju ispitivanja kod EPP zavarivanja, slični rezultati će se dobiti i za ostale postupke zavarivanja.

Pogled odozgo na kupku pri zavarivanju prikazuje smjer rasta kristala. Kristali su u svakom trenutku okomiti na liniju izoterme. Oblik izoterme tališta je različit i ovisi o temperaturnom polju.

13. Zona utjecaja topline(ZUT). Pojave u ZUT, širina ZUT kod raznih postupaka zavarivanja, promjene

svojstava u ZUT.

Zona utjecaja topline - ZUT teorijski obuhvaća područje OM, u kojem se OM nije talio za zavarivanja, ali u kojem je došlo do promjene mikrostrukture, mehaničkih, korozijskih ili drugih svojstava zbog unošenja topline zavarivanjem, lemljenjem ili termičkim rezanjem.

Izrazite promjene strukture kod dovoljno sporog hlađenja za nelegirani čelik su iznad A1 (723 oC) pa se meme na makro izbrusku lako uočiti ZUT (temperature izme|u Ac1 i tališta). Ova zona će dati drugačiji refleks svjetlosti u odnosu na osnovni materijal, jer je u toj zoni došlo do promjene veličine zrna, usmjerenja zrna i strukture.

Za one poboljšane čelike, koji se kale i popuštaju pri relativno niskim temperaturama, napr. na 300 oC, bilo kakovo grijanje iznad 300 oC će uzrokovati bitne promjene svojstava OM (dobit će se niža čvrstoća), pa će ZUT obuhvatiti zonu zagrijavanu na temperature 300 do 1500 oC. Širina ZUT ovisi o toplinskom inputu i iznosi najčešće 2 - 8 mm.

Za Al - legure, koje se toplinski obrađuju na 120 oC, ZUT će obuhvatiti područje, koje je bilo zagrijavano na temperature 120 oC do tališta.

14. Zone Z za čelik s 0,2% C.

Čelik s 0,2 % C zavaren taljenjem sastoji se os ZT i ZUT-a. ZUT teorijski obuhvaća područje OM, u kojem se OM nije talio za zavarivanja, ali u kojem je došlo do promjene mikrostrukture, mehaničkih, korozijskih ili drugih svojstava zbog unošenja topline zavarivanjem, lemljenjem ili termičkim rezanjem.

Izrazite promjene strukture kod dovoljno sporog hlađenja za nelegirani čelik su iznad A1 (723 oC) pa ćemo na makro izbrusku lako uočiti ZUT (temperature između Ac1 i tališta). Ova zona će dati drugačiji refleks svjetlosti u odnosu na osnovni materijal, jer je u toj zoni došlo do promjene veličine zrna, usmjerenja zrna i strukture.

Za one poboljšane čelike, koji se kale i popuštaju pri relativno niskim temperaturama, napr. na 300 oC, bilo kakovo grijanje iznad 300 oC će uzrokovati bitne promjene svojstava OM (dobit će se niža čvrstoću), pa će ZUT obuhvatiti zonu zagrijavanu na temperature 300 do 1500 oC. Širina ZUT ovisi o toplinskom inputu i iznosi najčešće 2 - 8 mm.

Za Al - legure, koje se toplinski obrađuju na 120 oC, ZUT će obuhvatiti područje, koje je bilo zagrijavano na temperature 120 oC do tališta.

15. Zone Z za materijal koji ne mijenja kristalnu rešetku.

Kod metala kod kojih postoji samo jedna stabilna faza u krutom stanju, doći će samo do povećanja zrna u ZUT, ukoliko materijal nije bio hladno deformiran prije zavarivanja. Ovo je shematski prikazano na slici a. Ovakav slučaj javlja se u zavarima čistih metala, kao napr. kod aluminija i bakra, te kod feritnih čelika (16-30%Cr). Kod hladno deformiranih metala, napr.valjanih limova, do rekristalizacije dolazi tamo gdje je temperatura dosegla nešto iznad temperature rekristalizacije za određeni metal i stupanj deformacije.

Tamo gdje temeperatura upravo dosegne temperaturu rekristalizacije, stvaraju se mala zrna, ali se veličina zrna povećava na mjestima gdje su temperature više. Shematski je rekristalizacija prikazana na slici b za slučaj metala samo s jednom stabilnom fazom u krutom stanju.

Slika c prikazuje zavar čistog željeza koje je bilo hladno deformirano. Kako čisto željezo ima dvije stabilne faze u krutom stanju, g željezo iznad 910 oC i a željezo ispod ove temperature, to će zone transformacije biti bliže zavaru uz postojanje i zone rekristalizacije. U tom dijelu prelazne zone, gdje maksimalna temperatura prelazi 910 oC, rekristalizirana zrna pretvaraju se u g željezo pri zagrijavanju, a pri hlađenju g željezo se ponovo pretvara u a željezo. Gdje maksimalna temperatura upravo prelazi 910 oC, stvorena zrna nakon dvostruke transformacije su vrlo fina, ali neposredno uz liniju taljenja dolazi do porasta zrna javljaju se povećana g zrna, koja se transformiraju u relativno velika a zrna pri hlađenju. U ZT se stvaraju za skrućivanja g stubasta zrna, a ova se dalje pretvaraju u a zrna pri hlađenju, što uzrokuje sitniju strukturu. Međutim, obično će a zrna imati relativno veliku dimenziju i nešto izduženi oblik kao i originalna g zrna.

Gdje god dolazi do zavarivanja na metalu koji je bio hladno deformiran, tvrdoća i zatezna čvrstoća rekristalizirane zone osnovnog materijala se smanjuju kao rezultat neutralizacije otvrdnjavanja koje je nastalo hladnom deformacijom.

16. Vrste i uzroci grešaka Z, te mjere za spriječavanje. Greške u zavarenim spojevima u izradi i u eksploataciji: Svaki tehnološki proces nosi stalnu opasnost od nastajanja određenih grešaka. S obzirom na veliki broj utjecajnih čimbenika na kvalitetu zavarenih spojeva, na tu je opasnost potrebno obratiti posebnu pozornost kako pri izradi zavarene konstrukcije, tako i u njenoj eksploataciji. Postoje različite klasifikacije grešaka u zavarenim spojevima, a jedna od njih je sljedeća (EN 26520): A. greške u zavarenim spojevima koje mogu nastati u izradi i B. greške u zavarenim spojevima koje mogu nastati u eksploataciji. Greške u zavarenim spojevima koje nastaju u izradi mogu se podijeliti s obzirom na: 1. Uzrok nastajanja: - konstrukcijske greške, - metalurške greške i - tehnološke greške. 2. Vrstu:- plinski uključci, - uključci u čvrstom stanju, - naljepljivanje, - nedostatak provara, - pukotine i - greške oblika i dimenzija.

3. Položaj:- unutrašnje greške, - površinske i podpovršinske greške i - greške po cijelom presjeku. 4. Po obliku:- kompaktne greške, - izdužene greške, - oštre greške (jako izraženo zarezno djelovanja), - zaobljene greške (manje izraženo zarezno djelovanje), - ravninske greške (može se zanemariti treća dimenzija greške) i - prostorne greške (uzimaju se u obzir sve tri dimenzije greške). 5. Po veličini:- male greške, - greške srednje veličine i - velike greške. 6. Po brojnosti:- pojedinačne greške, - učestale greške i - gnijezdo grešaka.

17. Hladne pukotine: temperaturni interval nastajanja, izgled, vrste, mehanizam nastajanja, uzroci, izvori difuzijskog vodika, mjere spriječavanja. Probe. Izračunavanje temperature predgrijavanja. Hladne pukotine nastaju pri hlađenju zavarenog spoja na temperaturi ispod 200 °C, a čak mogu nastati i nekoliko

dana nakon zavarivanja, pa su tako u tom slučaju dobile naziv "zakašnjele" hladne pukotine. Kontrolu kvalitete metodama bez razaranja na zavarenim konstrukcijama potrebno je provoditi barem 48 sati nakon zavarivanja (to se smatra inkubacijskim periodom nastajanja zakašnjelih hladnih pukotina), kod čelika koji pokazuju sklonost prema nastajanju hladnih pukotina. Hladne pukotine mogu nastati u zoni taljenja i u zoni utjecaja topline, a mogu biti orjentirane u smjeru uzdužne osi zavarenog spoja, okomito ili pod nekim kutem u odnosu na uzdužnu os zavarenog spoja.

Tri su osnovna uzroka nastajanja hladnih pukotina, a to su: - sklonost materijala prema zakaljivanju (ocjenjuje se preko različitih eksperimentalno dobivenih formula za ekvivalent ugljika), - postojanje zaostalih napetosti (mogu se mjeriti jednom od tenzometrijskih metoda ili procjenjivati s obzirom na debljinu materijala, oblik i položaj zavarenog spoja na konstrukciji, gustoći toplinskog toka i količini unešene energije) i - količina difuzijskog vodika (može se eksperimentalno odrediti, npr. glicerinskom metodom).

Za nastajanje hladnih pukotina nužna su sva tri navedena uzročnika, a vjerojatnost nastajanja je tim veća što je veći njihov utjecaj. Hladne pukotine mogu nastastati u metalu zavara (zoni taljenja) i/ili zoni utjecaja topline. Mogu biti paralelne ili pod nekim kutem u odnosu na uzdužnu os zavarenog spoaj, pa se tako, s obzirom na smjer rasprostiranja govori o longitudinalnim (L) i transferzalnim (T) pukotinama. Prijelomna površina je svijetla, za razliku od toplih pukotina gdje dolazi do površinske oksidacije toplih pukotina koje nastaju na povišenim temperaturama.

18. Tople pukotine : temperaturni interval nastajanja, izgled, vrste, mehanizam nastajanja, uzroci,

mjere spriječavanja. Probe. Tople pukotine nastaju pri kristalizaciji i hlađenju zavarenog spoja na relativno visokim temperaturama (npr. kod čelika od temperature kristalizacije do približno 900 °C), odnosno temperatura skrutnjavanja eventualno prisutnih nečistoća u zavarenom spoju, a koje su u uvjetima naprezanja zbog hlađenja zavarenog spoja osnovni uzročnik nastajanja toplih pukotina. Ove pukotine mogu nastati u zoni utjecaja topline, ali isto tako i u zoni taljenja zavarenog spoja. Za razliku od hladnih pukotina gdje je prijelomna površina svjetlija, kod toplih pukotina prijelomna površina je tamna (zbog oksidacije površine pukotine na visokim temperaturama). Postoje dvija osnovna tipa toplih pukotina: 1. kristalizacijske i 2. podsolidusne ili likvacijske. Kristalizacijske tople pukotine nastaju pri kristalizaciji u zoni taljenja. Pri hlađenju rastaljenog materijala u žlijebu zavara dolazi prvo do kristalizacije metala zavara, a eventualne nečistoće ostaju zarobljene između kristala – dendrita u gornjoj zoni zavara. Djelovanjem naprezanja uslijed skupljanja zavara dolazi do nastajanja tople pukotine u zoni zavara, u gornjoj zoni zavara, na mjestu gdje su koncentrirane nečistoće.

19. Pukotine zbog ponovnog zagrijavanja i slojevito trganje.

Lamelarno odvajanje ili slojasto trganje nastaje u zoni utjecaja topline i obično se dalje širi na osnovni materijal, a posljedica je postojanja nehomogenosti u osnovnom materijalu i djelovanja naprezanja zbog topline unešene zavarivanjem. Lamelarno odvajanje može nastati i kod debljih, ali isto tako i kod tanjih limova koji imaju strukturne nehomogenosti. Te su nehomogenosti valjanjem dospjele u sredini lima, a kod djelovanja naprezanja (okomito na smjer rasprostiranja nečistoća) uslijed hlađenja i skupljanja zavarenog spoja i materijala u području utjecaja toline, dolazi do slojastog trganja. Ove se pukotine mogu pojaviti kod neumirenih i poluumirenih čelika. Prisutnost nehomogenosti može se pokazati Baumann-ovim testom. Ako se zna da postoji sklonost osnovnog materijala prema lamelarnom odvajanju i ako ne postoji mogućnost zamjene odgovarajućim materijalom koji nema sklonost prema lamelarnom odvajanju, moguće je uz odgovarajuću tehnologiju zavarivanja, kontrolu i osiguranje kvalitete smanjiti vjerojatnost nastajanja lamelarnog odvajanja.

20. Reakcije rastaljenih kapi i kupke zavara s okolnom atmosferom i s troskom. Topivost plinova u čeliku. Dezoksidacija. Spriječavanje poroznosti.

Rastaljeni metal (kapi metala, kupka) otapa u sebi veće količine O, H, N, pa dolazi do međusobnih reakcija plin - metal, koje bitno utječu na svojstva i kvalitetu zavarenog spoja.

Metali već pri sobnim temperaturama sadrže male količine plinova (residualni O,H,N). Dodatno, kao izvori plinova pri zavarivanju mogu se navesti nečistoće osnovnog i dodatnog materijala kao što su: ugljikovodici, oksidi, hidroksidi i drugi organski i anorganski materijali, koji se pri visokim temperaturama raspadaju i oslobađaju plinove. Također, iz atmosfere, koja okružuje rastaljene kapi i kupku metala utječu prisutni plinovi (O, H, N, CO2, H2O).

Kod napr. MAG prijelaza materijala u finim kapima u električnom luku, reakcije mogu biti vrlo intenzivne unatoč vrlo kratkog vremena prijelaza kapi. Sitne kapi metala u luku zagrijanog visoko iznad tališta (1800-2400 oC) pružaju relativno veliku površinu za reakciju.

Zbog disocijacije i ionizacije molekula plinova, atmosfera u električnom luku je vrlo aktivna. Čak i dušik, koji se smatra neutralnim, pri visokim temperaturama u električnom luku postaje vrlo aktivan.

U električnom luku temperatura plinova doseže lokalno 5000-15000 oC, pa se molekularni plinovi disociraju u atome, a djelimično i u ione. Takovo stanje plinova zovemo plazmom. To je četvrto agregatno stanje materije. U svemiru se većina materije nalazi u stanju plazme: Sunce, zvijezde, a samo neznatan dio materije "u tragovima" se nalazi u krutom i tekućem stanju (Zemlja, Mjesec i planete). Vodik se potpuno disocira na atome pri 5 000 oC, a dušik pri 10 000 oC.

Neki procesi, kao TIG i MIG/MAG s kratkim lukom daju manju mogućnost reakcije plin metal, jer metal prelazi u grubim kapima, koje imaju manju površinu izloženu okolnoj atmosferi i kapi ne "lete" slobodno kroz plazmu luka, gdje bi se zagrijale na visoke temperature. Temperatura ovih relativno velikih kapi je samo oko 100 oC iznad tališta.

Kod zavarivanja pod zaštitnim praškom dolazi do stvaranja zaštitnog sloja troske između rastaljenog metala i atmosfere, pa su moguće reakcije s plinovima minimalne.

Najčešće korišteni načini zavarivanja REL i MAG zahtjevaju posebno dobro poznavanje reakcija plin - metal.

U razvoju zavarivanja je uočeno da se bolja kvaliteta zavara postiže dodavanjem u oblogu materijala za stvaranje zaštitne atmosfere luka, kojom isključujemo utjecaj zraka: O2, N2, H2O, koji su jako aktivni u atmosferi - plazma luka, a time i štetni.

Dezoksidacija

Kisik je uvijek, u većoj ili manjoj količini, prisutan u rastaljenom metalu. Mora se spriječiti njegova reakcija sa ugljikom iz Fe3C, jer može uzrokovati poroznost i razugljičenje: C + O CO (plinski mjehuri}i, poroznost). Dodajući u oblogu elektrode ili u žicu za zavarivanje elemente, koji imaju veliki afinitet prema kisiku: Al, Si, Mn, Ti i Zr dolazi do reakcija:

Si + 20 SiO2

2Al + 30 AL2O3

Mn + O Mn O

Produkti dezoksidacije su troska ili nemetalni mikrouključci u strukturi ZT.

Ti, Al i Zr su jaki dezoksidanti, oko 5 puta jači od Mn ili Si.

Ako ovi produkti ostanu u metalu, a ne isplivaju u obliku troske, tada se oni u strukturi skrutnutog metala nalaze u obliku fino raspršenih nemetalnih mikro uključaka, koji bitno ne utječu na svojstvo zavara, pa su daleko manje štetni od poroznosti.

Treba napomenuti da previsok sadržaj dezoksidanata Al i Si u čeliku smanjuje njegovu žilavost i istezljivost, posebno pri niskim temperaturama. Dezoksidanata treba dodati obzirom na prisutan kisik tek nešto malo više, nego je teorijski potrebno. Smatra se da Si treba biti više od 0.35 % da se ne pojavi porozonst u čeliku zbog mjehurića plina pri skrućavanju napr. ingota.

Veći sadržaj dezoksidanata u dodatnom materijalu bit će potreban, ako:

osnovni materijal sadrži više kisika, napr. neumiren čelik ima više kisika od umirenog,

ako je jakost struje zavarivanja i/ili toplinski input veći,

ako je veličina zone taljenja veća,

ako je količina cundera i rđe veća npr. kod toplo valjanih limova ili toplo oblikovanih dijelova (napr. danca),

ako je zaštitni plin jače oksidirajući; 100% CO2 plin je jače oksidirajući od Ar + 2% O2 ili čisti Ar.

Izvori kisika su: atmosfera u luku (O2, CO2, H2O), okujina (FeO,Fe2O3,Fe3O4) na metalu, rđa (OH skupina) i residualni kisik iz OM i DM.

21. Uloga zaštite kod zavarivanja: obloga elektrode, zaštitni prašak, zaštitni plin, zavarivanje punjenom žicom. Uloga zaštite električnog luka i rastaljenom materijala pri zavarivanju

Pri zavarivanju elektrolučnim postupcima zavarivanja uloga zaštite je dvostruka, odnosno trostruka (ovisno o tome radi li se o zaštiti od obložene elektrode, praškom punjenoj žici, zaštitnom prašku kod EP zavarivanja ili zaštitnom plinu / plinskoj mješavini).

Tako napr., funkcije obložene elektrode su:

1. Fizikalna

2. Električna

3. Metalurgijska

1. Fizikalna funkcija:

a) Stvaranje zaštitne atmosfere, koja svojim prisustvom onemogućava nepovoljan utjecaj O, N i H na rastaljeni metal.

b) Prisustvo sloja rastaljene viskozne troske oko kapiljice i na površini kupke zaštićuje rastaljeni metal. Svojim prisustvom, troska tlači metal i skrutnuti metal dobiva glatku površinu ispod troske.

2. Električna funkcija

Već je Kjelberg 1908. g. otkrio da obloga elektrode daje električki stabilniji luk. Električno luk se lakše se pali i lakše održava. Potrebno je u oblogu elektrode dodati stabilizatore električnog luka: Cs, K, Ca ili druge elemente koji imaju nisku energiju ionizacije.

3. Metalurgijska funkcija

a) Rafiniranje rastaljenog metala odstranjivanjem S i P, tvorbom sulfida i fosfida, koji isplivaju na površinu metalne kupke i odstranjuju se s troskom.

b) Vezanje vodika napr. u HF, koji izlazi iz rastaljenog metala, a time se smanjuje opasnost hladnih pukotina.

c) Dolegiranje elemenata, koji izgaraju u električnom luku (Cr, Ni, Mn, Si). Obično se dodaju fero - krom, fero - nikl, fero - mangan i fero - silicij u oblogu.

d) Dodavanje elemenata za stvaranje finog zrna: Ti, Al, jer ovi elementi tvore puno klica kristalizacije u fazi skrućivanja.

e) Dodavanje elemenata za dezoksidaciju rastaljenog metala: Al, Si, Mn.

f) Dodavanje Fe praha za povećanje proizvodnosti (randmana) - količine rastaljenog depozita.

Vrste obloge elektrode prema sastavu obloge

1. A (Acide) ...................... kisela obloga,

2. B (Basic) ...................... bazična obloga s visokim sadržajem vodika

3. C (Cellulosic) ................ celulozna

4. R (Rutile) ...................... rutilna (rutil = TiO2)

22. Poroznost: izgled, mehanizam nastajanja, uzroci, mjere spriječavanja.

Poroznost

poroznost nastaje zbog reakcija plin - metal i zbog otapanja velike količine raznih plinova u talini, koji pri skrućivanju moraju napustiti talinu zbog velikog pada rastvorljivosti - topivosti plinova u talini. Plinovi se izdvajaju iz taline u obliku mjehurića, koji mogu ostati zarobljeni u metalu čineći poroznost - plinske uključke, ako je došlo do brzog skrućivanja, pa mjehurić nije imao vremena isplivati na površinu.

Uočiti treba da je rastvorljivost vodika veoma različita pri raznim temperaturama:

10-3 cm3 H2/100 g Fe kod 20 oC

6 cm3 - " - kod 1536o C u krutom stanju

27,5 cm3 - " - kod 1536 oC u rastaljenom stanju

33.0 cm3 - " - 1800 oC (temperatura kupke)

42.5 cm3 - " - 2500 oC

Velike količine vodika, se mogu apsorbirati u talini, a kasnije izlaze u obliku mjehurića ili ostaju u krutnini kao difuzijski vodik i u rešeci tvori visoki tlak, koji uzrokuje hladne pukotine.

Da bi bilo što manje prisutnog vodika u zavarenom spoju potrebno je elektrode sušiti ili peći neposredno prije upotrebe. Tako odstranjujemo higroskopnu i vezanu vlagu. Temperatura pečenja se preporučuje oko 400-450 oC za bazične elektrode u trajanju od 1h. Za ostale vrste elektroda se preporučuje temperatura pečenja 250-350oC, a kasnije držanje na temperaturama 100-150oC u pećima - skladištima.

Kod zavarivanja u zaštitnim plinovima (TIG, MIG/MAG) poroznost može biti uzrokovana nedovoljnom zaštitom inertnog plina zbog:

premale količine,

propuha ili vjetra - predaleko se nalazi sapnica,

turbulencija,

injektorsko djelovanje struje zaštitnog plina, koji uvlači druge plinove,

nedovoljna sekundarna zaštita (korijena)

23. Zavarljivost: definicje, vrste, ispitivanja zavarivosti (atestiranja).

Zavarljivost materijala je sposobnost zavarivanja materijala. Zavarljivost je komparativno svojstvo (uspoređuje se zavarljivost dva ili više materijala uz primjenu iste ili različitih tehnologija zavarivanja). Ocjena je najčešće kvalitativna (zadovoljavajuća / ne zadovoljavajuća), ali može biti i kvantitativna (kada postoji dovoljan broj eksperimentalno dobivenih podataka o svojstvima zavarenih spojeva i svojstvima osnovnog materijala obzirom na dominantni otkaz/otkaze zavarenih spojeva). Dominantnim se otkazom smatra onaj otkaz kojemu pripada najveća vjerojatnost pojavljivanja u eksplaoataciji.

24. Utjecaji pojedinih elemenata na zavarivost. CE.

Utjecaj pojedinih elemenata na zavarljivost čelika. Ekvivalent ugljika

Čelik je legura željeza (Fe) , ugljika (C do 2% masenog udjela) i ostalih legirajućih elemenata.

Uobičajene su kemijski elementi koji se dodaju čeliku dezoksidanti (Mn, Si, Al) i elementi koje nije mogće izdvojiti iz čelika u masovnoj proizvodnji.

Legirajući elementi su elementi koji se namjerno dodaju u čelik da bi se dobila odgovarajuća struktura i svojstva čelika. To su napr.: Cr, Ni, Mo, V, T, Nb, Cu i drugi.

Nepoželjni elementi koji se također nalaze u određenom postotku u čeliku O, H i N.

Zavarljivost osnovnog materijala često se procjenjuje na osnovu ekvivalenta ugljika.To je osobito važno kod čelika povišene čvrstoće, ali i kod ostalih čelika koji pokazuju sklonost prema zakaljivanju i hladnim pukotinama. Mikrostruktura zavarenog spoja dobije se djelovanjem ugljika i drugih kemijskih elemenata koji

čine sastav čelika, uz određeni toplinski input, brzinu hlađenja i druge čimbenike. Ugljik ima značajan utjecaj na strukturu i mehanička svojstva čelika. Budući da u velikoj mjeri povećava tvrdoću i čvrstoću čelika, ugljik ima odlučujući utjecaj na njegovu zavarljivost. Sa stajališta zavarivanja poželjno je imati što niži sadržaj ugljika u čeliku.

25. Toplinske obrade zavarenih spojeva i proizvoda. Vrste, namjena i režimi.

Toplinske obrade zavarenih spojeva.

Nakon zavarivanja najčešće se provode sljedeće toplinske obrade:

- smanjenje (popuštanje) zaostalih napetosti (naprezanja),

- popuštanje tvrdoće,

- normalizacija,

- rekristalizacijsko žarenje,

- gašenje,

- poboljšavanje (kaljenje + popuštanje tvrdoće),

- dehidrogenizacija, smanjivanje sadržaja difuzijskog vodika dogrijavanjem,

- difuzijsko žarenje

- kombinirane toplinske obrade.

Glavni parametri toplinske obrade zavarenih spojeva su:

temperatura progrijavanja (Ts), ovisi o izabranoj toplinskoj obradi;

vrijeme progrijavanja (ts), preporučuje se na osnovu izabrane temperature (npr. za popuštanje zaostalih napetorti 2,5 min/mm debljine pri 600 oC);

brzina zagrijavanja posebno je važna u niskotemperaturnom području radi mogućih pukotina zbog prevelikog temperaturnog gradijenta (vh = 5000 / min. debljina u mm, ali mora zadovoljiti uvjet 50 < vh < 250 oC/h);

brzina hlađenja je bitna kako od temperature toplinske obrade (značajna za toplinsku obradu), tako i u niskotemperaturnom području zbog prevelikog gradijenta temperature jer može doći do pojave pukotina (u niskotemperaturnom području vc = 6500 / min. debljina u m, ali mora zadovoljen uvjet 50 < vh < 250 oC/h)

Glavni parametri toplinske obrade

Pri stavljanju zavarenog proizvoda u peć, temperatura peći ne bi smjela biti iznad 400 oC.

U nastavku se daju shematski prikazi pojedinih toplinskih obrada.

Toplinska obrada - popuštanje zaostalih napetosti (naprezanja)

Popuštanje tvrdoće

Normalizacija

Poboljšavanje

Gašenje

Difuzijsko žarenje

Kombinirana (višekratna) toplinska obrada

26. Predgrijavanje, temperatura između prolaza, dogrijavanje. Svrha, potreba, režimi.

Predgrijavanje, temperatura između prolaza, dogrijavanje. Svrha, potreba, izračunavanje To

Predgrijavanje podrazumijeva zagrijavanje područja zavarivanja iznad temperature okoline, na propisanu temperaturu To, prije početka zavarivanja, te održavanje te temperature za vrijeme zavarivanja. Predgrijavanje je primarno unošenje topline u zavar, a kasnije se izvorom energije zavarivanja (napr. el. lukom) sekundarno unosi toplina u zavar, pa su konačni efekti rezultat primarnog i sekundarnog unošenja topline.

Ciljevi predgrijavanja

Najčešće (za nelegirane, niskolegirane i visokočvrste čelike) se predgrijavanje vrši u cilju izbjegavanja hladnih pukotina, jer se predgrijavanjem postižu efekti suprotni onima, koji uzrokuju hladne pukotine. Hladne pukotine uzrokuje krhka zakaljena struktura, difuzijski vodik i reakcijska zaostala naprezanja. Predgrijavanjem se postižu ovi efekti:

a) Smanjenje brzine hlađenja ZUT i ZT u odnosu na veće brzine, ako se ne vrši predgrijavanje. Princip je prikazan na sl. 7.27. Smanjenjem brzine hlađenja se smanjuje količina tvrdih faza: (zakaljene martenzitne ili nekih manje tvrdih struktura).

b. Omogućavanje izlaska (efuzije) difuzijskog vodika. Atomarni difuzijski vodik lakše difundira kroz metalnu kristalnu rešetku pri višim temperaturama, jer je srednji razmak između atoma metala veći.

Manja su zaostala naprezanja. Budući da je područje zavarivanja na višoj temperaturi, ono je produženo za l, pa će stezanje sredine zavara nakon hlađenja l biti manje, nego ako nije bilo predgrijavanja, pa će i rezultirajuća zaostala naprezanja biti manja.

27. Zaostale napetosti i zaostale deformacije. Uzroci, vrste, mjere za smanjivanje ZN i ZD.

Zaostala naprezanja i zaostale deformacije (ZN I ZD)

Za vrijeme i nakon zavarivanja, termičkog rezanja ili žlijebljenja javljaju se zaostala naprezanja i deformacije. Zbog pojmovnog razlikovanja zaostala naprezanja od zavarivanja nazivaju se i zaostale napetosti. U daljnjem tekstu se razmatraju ZN i ZD nakon zavarivanja.

Zaostale napetosti kod zavarivanja su posljedica lokalnog zagrijavanja.

Uzrok i mehanizam nastajanja Zn i ZD

Lokalno unošenje topline je uzrok ZN i ZD. Kada se pri zagrijavanju ili hlađenju javljaju naprezanja u bilo kojoj zoni preko Re (granice razvlačenja) dolazi do trajnih deformacija, tada će se nakon potpunog hlađenja u tom dijelu javiti ZN. ZN se javljaju i u hladno deformiranim predmetima, pri toplinskim obradama u odljevcima i otkovcima, pri svakom lokalnom grijanju na temperature kada materijal prelazi u plastično stanje. I brušenje sa jakim lokalnim zagrijavanjem rezultirat će vlačne ZN.

Zagrijavanje upetoe šipke u čeljustima škripca. Nakon hlađenja upeta šipka ispada iz čeljusti.

Ako se zagrijava šipka umetnuta u čeljust škripca trebalo bi doći do produženja šipke za l. Ako se spriječi istezanje ili stezanje l, javit će se naprezanja (pri čemu može doći do izvijanja šiple ili poprimanja bačvastog oblika) .

l1 = . l 0 . T ; = e ;

x = x . E

= . T . E

Vrste zaostalih naprezanja

Podjela, prema dimenzijama u kojima ih promatramo:

I. vrste - makro dimenzija, područja preko 1 mm.

II. vrste - mikro dimenzija 1-0.01 mm. Napr. unutar kristalnih zrna, između lamela Fe3C i lamela ferita u strukturi perlita. Ove dvije faze imaju različit koeficijent linearnog toplinskog istezanja, pa će između njih postojati naprezanja.

III. vrste - submikroskopskih dimenzija, 10-2 do 10-6 mm zbog nepravilnosti kristalne rešetke.

Podjela prema smjeru:

x ..... u smjeru osi zavara

y ..... poprečno na smjer zavara

z ..... okomito na debljinu zavara (u smjeru debljine lima)

Vrste zaostalih deformacija

1. Podužne ........ stezanje u smjeru dužine zavara, x.

2. Poprečne ...... stezanja poprečna na zavar, y.

3. Po debljini ... stezanja po debljini (visini) zavara, z. Obično ih se zanemaruje.

4. Kutne deformacije.

5. Savijanja po dužini.

6. Torzijske deformacije, napr. kod I nosača.

Smjerovi i vrste stezanja odnosno deformacija nakon zavarivanja. Veća masa zavara na gornjoj strani V zavara uzrokuje kutne deformacije i savijanje po dužini zavara.

Nepovoljani utjecaji zaostalih naprezanja i zaostalih deformacija

1. Zbrajanjem radnih i zaostalih naprezanja smanjuje se nosivost konstrukcije.

2. Kod debelostijenih konstrukcija ZN su troosne što povećava sklonost krhkom lomu i olakšava inicijaciju i propagaciju pukotina. Posebno nepovoljne su vlačne zaostale napetosti.

3. Visoka razina vlačnih ZN i zbroj radnih i ZN povećava sklonost pojavi pukotina zbog korozije uz naprezanje kao i drugim vrstama korozije. Bitno se smanjuje i dinamička nosivost pri visokim vlačnim naprezanjima.

4. Deformacije, koje predstavljaju odstupanja od teorijskog oblika (pravac, ravnina, kružnica, valjak, kugla) uzrokuju dodatna naprezanja na savijanje, smanjuju stabilnost konstrukcije, pa je pouzdanost deformiranih elemenata smanjena. Stezanja i deformacije se ne mogu izbjeći, ali se mogu spriječiti prevelika odstupanja od teorijskog oblika.

28. Kontrola kvalitete zavarenih spojeva. Metode ispitivanja bez razaranja.

Kontrola kvalitete nakon zavarivanja može se podjeliti na kontrolu metodama bez razaranja (KBR) i kontrolu metodama sa razaranjem (KSR).

Metode kontrole bez razaranja su:- vizualna kontrola (VK),- dimenzionalna kontrola (DK),- penetrantska kontrola (PK),- magnetska kontrola (MK),- ultrazvučna kontrola (UK),- radiografska kontrola (RK) i- akustička emisija (AE),- ostale metode.- kontrola nepropusnosti

Prije bilo koje druge metode kontrole zavara (KBR ili KSR), primjenjuje se vizualna kontrola. Ta metoda kontrole relativno je jeftina, ne oduzima puno vremena, a može dati vrlo korisne informacije kako o kvaliteti zavarenih spojeva, tako i o potrebi kontrole nekom drugom metodom. Za pomoć kod vizualne kontrole u

skučenim i nepristupačnim dijelovima konstrukcije koriste se različita povećala - lupe uz osvjetljenje. Sljedeća po redu je dimenzionalna kontrola, kod koje se koriste različiti uređaji - naprave za mjerenje debljine zavara i slično.

29. Postupci zavarivanja . Osnove zavarivanja taljenjem i pritiskom.

1. plinsko (C2H2 + O2). princip rada (skica), primjena, prednosti i nedostaci,

2. ručno elektrolučno obloženom elektrodom (REL). radno mjesto, vrste elektroda. ehv, kontaktno i

3. gravitacijsko,

4. u zaštitnim plinovima: TIG, MIG, MAG,

5. EP,

6. EPT,

7. elektrootporno pritiskom (točkasto, šavno ili kolutno, bradavičasto, tupo, iskrenjem, visokofrekventno

(kontaktno i indukciono)).

8. alumino termitsko (taljenjem i pritiskom),

9. hladno,

10. ultrazvukom,

11. rotirajućim lukom,

12. trenjem,

13. laser,

14. snop elektrona,

15. plazma.

16. difuzijsko.

17. Eksplozijom

30. Srodne tehnike zavarivanju: lemljenje, nabacivanje (nabrizgavanje, metalizacija), toplinska rezanja i žlijebljenja (plinsko, plazmom, laserom, elektrolučno).

Lemljenje (engl. brazing-tvrdo, soldering-meko, njem. l ten). Lemljenje je postupak kojim se metalni ili nemetalni dijelovi spajaju pomoću rastaljenog dodatnog materijala (lema) u nerazdvojnu cjelinu. Pri lemljenju se osnovni materijal ne tali, jer ima više talište od dodatnog materijala. Bolji rezultati pri lemljenju mogu se postići primjenom "topitelja" (prašak, pasta, otopine) i/ili zaštitne atmosfere (plin ili vakum) u kojoj se vrši lemljenje. Uz kovačko i ljevačko zavarivanje, lemljenje je jedan od najstarijih postupaka spajanja metala (staro koliko i dobivanje i prerada materijala, oko 5000 - 6000 godina). U početku je lemljenje korišteno za spajanje dijelova nakita iz zlata i platine, a kasnije i srebra. Danas se lemljenje koristi u masovnoj proizvodnji za spajanje čelika, aluminija i raznih drugih materijala (automobilska i avionska industrija široko primjenjuju lemljenje). Razvijeno je i lemljenje Zr, Ti, Be, metala s visokim talištem, kompozitnih materijala, kao i međusobno spajanje keramike i metala.

Prednosti lemljenja: 1. Ekonomična izrada složenih sklopova s više dijelova,2. Povoljna razdioba naprezanja i povoljan prijelaz topline,3. Mogućnost spajanja nemetala s metalima,4. Mogućnost spajanja vrlo tankih na debele predmete,5. Mogućnost spajanja raznih metala u spoj,6. Mogućnost spajanja poroznih materijala,7.

Mogućnost spajanja vlaknastih i kompozitnih materijala,8. Zbog nižih radnih temperatura i svojstava dodatnih materijala kod lemljenih spojeva su niže zaostale napetosti, nema pogrubljenja zrna, obično nema kristalnih pretvorbi, te su neka svojstva lemljenih spojeva povoljnija,9. Postižu se precizne proizvodne tolerancije.

Nedostatci lemljenja 1. Statička, ali i dinamička čvrstoća lemljenog spoja je niža (slabija) u odnosu na zavareni spoj. 2. Relativno visoka cijena dodatnih materijala za lemljenje.

Materijali za lemljenje su: lemovi, topitelji, zaštitni plinovi (zaštitna atmosfera).

Lemovi su čisti materijali ili legure ili nemetali u obliku žice, štapa, lima, oblikovanih elemenata, zrna, praška ili čestica lema u topitelju.

Toplinska nabrizgavanja metala i polimera . Pomoću uređaja za nabrizgavanje mogu se na površinu nanositi razni rastaljeni ili djelomično rastaljeni materijali. Pri tom postupku same površine ne moraju biti rastaljene. Materijal koji se ubrizgava može biti u raznim oblicima: žica, prašak, šipke ili rastaljena kupka koja se nabrizgava.

Svrha toplinskog nabrizgavanja:1. Zaštitni slojevi otporni na: trošenje, koroziju, visoku temperaturu,2. Slojevi sa posebnim električnim svojstvima: izolator, vodič, supervodič,3. Slojevi s posebnim efektima površine: struktura površine, povećanje površine,4. Slojevi posebnih svojstava: katalizator, aktivna ili pasivna površina, bio kompatibilnost, vođenje iona,5. Reparatura,6. Nanošenje slojeva na površine kalupa za određene svrhe.

Toplinsko nabrizgavanje ima prednost da nije vezano za stacionarni uređaj. Uređaj je prenosiv i dimenzije predmeta nisu ograničene.

Rezanje plinskim plamenom

Rezanje betona plinskim plamenom

Žljebljenje plinskim plamenom

Arc – Air postupak žljebljenja (elektrolučno žljebljenje ugljenom elektrodom)

'.:~~~:-, .. ,",,,--

_.R __ od

--' ... -200 ....... ;'._"_

Dr.sc. Ivan Samardžić, izv.prof. “Postupci zavarivanja” 1

POSTUPCI ZAVARIVANJA TALJENJEM

PLINSKO ZAVARIVANJE

��

3

4

56

1

2 2- 4

1

2

3 4

56

7

8

ALUMINOTERMIJSKO ZAVARIVANJE TALJENJEM

��

��

termit

lonac

��

��

troska

talina

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

predgrijavanje

kalup

tračnicazavareni

spoj

ELEKTROOTPORNO ZAVARIVANJE POD TROSKOM

9

1 9

4

8

56

79

19

4

8

56

7

23


ZAVARIVANJE ELEKTRONSKIM MLAZOM

LJEVAČKO ZAVARIVANJE

Ljevačko zavarivanje je postupak zavarivanja taljenjem koji je po principu sličanaluminotermijskom postupku zavarivanja taljenjem, s tom razlikom što se potrebna energija zazavarivanje ne dobiva iz rastaljenog metala koji je produkt egzotermne reakcije termita, negorastaljenog metala dobivenog jednostavnim taljenjem u peći. Rastaljeni metal iz ljevačke pećise lijeva na mjesto zavarenog spoja (uz predhodno predgrijavanje), tali ivice žlijeba, te se na tajnačin ostvaruje spajanje materijala, odnosno zavarivanje taljenjem.

ZAVARIVANJE LASEROM

NAPAJANJEKATODE

ELEKTRIČNO POLJE

MAGNETNOPOLJE4

5

12

3

- +

+

-+��

��

��

��

Električno napajanje

Električno napajanje

10 1

9

2

3

6

78

12

13

1141

1. Optički rezonator formiran od zrcala2. Voda za hlađenje3. Omotač za cirkulaciju vode4. Djelomično propusno ravno zrcalo5. Izlazna zraka6. Plin za električno pražnjenje

7. Elektrode8. Struja plina ( CO2 )9. Plin ( CO2 )10. Konkavno zrcalo potpune refleksije11. Ravno zrcalo potpune reflekcije12. Optička leća13. Radni komad


ZAVARIVANJE PLAZMOM

��

��

��

��

��

��

a) b)

Plazma plin

Plazma

voda hlađenje

Električni luk

VF+

-

RVF

+

-

��

izvor strujesa komandom

Gorionik

Papučica za uključivanje

Priključak namrežu

H A2 r

O.M.

T I G

��

~3

4

1

2

5

6

7

8

Detalj "A"

=~

12 3

4

5

6

7

8

A


REL ZAVARIVANJE

��

��

��

��

žica obloga

radnikomad

zaštitni plin izoblogeprelaz materijala u

luku

zavar

troska

troska

Izvorstruje

��

elektroda

radnikomad

držačelektrode

provodnici

EHV

2. obloženal kt d

3. zavarivanik di

1. bakrenal t

��

��

2

3

3

1

Kutni spoj

1��

��

3 22

1

Kutni "T" spoj

��

3 23

Sučeljeni spoj


GRAVITACIJSKO ZAVARIVANJE

IZVOR

STRUJE

ELEKTRODA

OKVIR

ELEKTRODA

OKVIR ELEKTRODA

LINIJA ZAVARA

α

α

αα1 2

3

4

α α

α α1

2

3

4

mijenja se u ovisnosti o duljini zavara

10 do 60 određen kutom držača elektrode

50 do 90

35 do 40

KONTAKTNO ZAVARIVANJE

��

��

ELEKTRODA

ZAVARIVANJE PRAŠKOM PUNJENOM ŽICOM

��

��


ZAVARIVANJE GOLOM ELEKTRODOM

��

��

struj

metalna( gola )šipka - elektroda

zavarivanje golom elektrodo

ZAVARIVANJE UGLJENOM ELEKTRODOM

OSNOVNI METAL

=~

ELEKTRODA

TOK STRUJE UEL.. LUKU

PLAMEN UEL.. LUKU

DODATNIMATERIJAL

Slika: ZAVARIVANJE UGLJENOM ELEKTRODOM

ARC ATOM ZAVARIVANJE

��

��

H 2H 2

Dod. zica

Volframova elektr.

Transformator

H 2

ELAKTROPLINSKO ZAVARIVANJE (VERTOMATIC)


12

3

4

5

67

8

9

Plin

Elektroda

ZAVARIVANJE POD PRAŠKOM - (žicom)

��

��

��TALINA METAL ZAVARA

OSNOVNI MATERIJAL

KRUTA TROSKA

PRAŠAK

Gubici

25%25%

5% 45%

TROSKA

=~

��

Dovod struje

O.M

Motor za pogon žice

Prašak

Smjar zavarivanja

ZAVARIVANJE POD PRAŠKOM - (trakom)

��

��

TRAKA

STRUJA ZAVARIVANJA

NAVAR

O.M.

ELEKTRIČNI LUK

CIRCOMATIC POSTUPAK (automatski EP postupak u zidnom položaju)


��

��

= DC

��

= DC

EMEM

ω ω

ωω

��

Cilindrični stojeći spremnik (posuda pod tlakom

Kružni (cirkulatni) zavareni spojevi

Vertikalni zavareni spojevi


POSTUPCI ZAVARIVANJA PRITISKOM

KOVAČKO ZAVARIVANJE

��

ČEKIĆ

OSNOVNI METAL OSNOVNI METAL

��

HLADNO ZAVARIVANJE

��

��

preklopni spoj

��

��

��

��

��

��

��

s s s (smjer sabijanja)

DIFUZIJSKO ZAVARIVANJE

��

��

podloga

tlačnicilindar

T>>

t>>Vakuum

komora zadifuziono zavarivanje

osnovni materijal

Vakuumpumpa

F

ZAVARIVANJE EKSPLOZIVOM


��

��

D123

54

��

54

123

��

��

1. Ploča kojom se zavaruje

2. Ploča koja se zavaruje

3. Podloga4. Međuspoj

5. Eksploziv

��

��

��

2a

14

5

��

��

ZAVARIVANJE TRENJEM

��

��

kočnica

pogonski motor

kvačilo

stezna glava

radni komad

stezna glava

cilindar za pritisak

ZAVARIVANJE ULTRAZVUKOM

��

~

p

6

5

7

43 2

1


PLINSKO ZAVARIVANJE

��

��

��

��

učvršćen pokretan

bez raspora prstenasti plamenik

zavar

pritisak

radni komad

plosnati plamenik

ALUMINOTERMITSKO ZAVARIVANJE PRITISKOM

��

��

��

��

uže

patrona

stezaljka opruga

Aluminotermitsko zavarivanje pritiskom

ELKTROLUČNO ZAVARIVANJE SVORNJAKA

-

+

��

ZAVARIVANJE MAGNET POKRETANIM LUKOM (MPL)


x xx xx x

x x xx x xxxx

xxx

ZAVARIVANJE VISOKO FREKVENTNOM STRUJOM (VF) - ( INDUKCISKO )

Brzina

12

3

4

5

6

7

ZAVARIVANJE VISOKOFREKVENTNOM STRUJOM (VF) - (KONTAKTNO)

Brzina

12

3

4

5

6

7


ELEKTROOTPORNO ZAVARIVANJE

SUČEONO TUPO

��

��

Suèeljeno - pritiskom

3

2 2

1

SUČEONO ISKRENJEM

��

��

Sučeljeno - iskrenjem

El. lukovi


TOČKASTO ZAVARIVANJE

��

��

F

F

13

2

2

ŠAVNO ZAVARIVANJE

��

2

3

2

1

BRADAVIČASTO ZAVARIVANJE

��

F

F

2

2

3 1

zavar1

Documents

xxx xxx xxx

toj zoni dolo

zoni utjecaja topline

temperaturni interval nastajanja

kojem je dolo

zavarivanje pod prakom

zona utjecaja topline

koji se zavaruje