Elektro - Prirucnik Za Zavarivanje

7/15/2019 Elektro - Prirucnik Za Zavarivanje

http://slidepdf.com/reader/full/elektro-prirucnik-za-zavarivanje-5632807096e14 1/116

BCD Elektro d.o.o. Doboj Ovlašteni zastupnik za BiH firme varstroj, Lendava, SLOVENIJA.

MMrr MMiillaann MMiilloottiićć

PPR R IIR R UUČČNNIIK K zzaa zzaavvaarriivvaaččee

22.. DDoo p puunn j jeennoo iizzd d aann j jee

GGaassnnoo zzaavvaarriivvaann j jee

R R EELL

MMIIGG//MMAAGG

WWIIGG ((TTIIGG))

AAuuttooggeennoo ii ppllaazzmmaa rreezzaann j jee



Mr Milan Milotić, dipl.inž.

PRIRUČNIK ZA ZAVARIVAČE2. Dopunjeno izdanje

Gasno zavarivanje

REL

MIG/MAG

WIG (TIG)

Autogeno i plazma rezanje

Doboj, 2008. godine



Recenzenti: Prof. dr Aleksa Blagojević,

Prof. dr Perica Gojković.

Lektor: Milenko Đukanović, profesor.

Naslovna strana: Jauševac Goran, dipl. inž.

Izdavač: SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ

Tiraž: 800 primjeraka

CIP – Каталогизација у публикацији

Народна и универзитетска библиотека Републике Српске, Бања Лука

621 . 791 . 5 ( 035 )

621 . 791 . 94 ( 035 )

МИЛОТИЋ, Милан

Priručnik za zavarivače / Milan Milotić . – 2.

dopunjeno izd. – Doboj : Saobraćajni fakultet,

2008 . – 107 str . ; ilustr . ; 30 cm

Tiraž 800 . – Bibliografija : str . 117 . – Sadržaj sa

nasl . str . ; Gasno zavarivanje ; REL ; MIG/ MAG ;

WIG (TIG) ; Autogeno i plazma rezanje .

ISBN 978-99955-36-06-0

COBISS . BH-ID 769816



Predgovor

Priručnik za zavarivače napisan je sa ciljem da pomogne zavarivačima u shvatanju

principa rada pojedinih postupaka zavarivanja i termičkog rezanja, te da im da osnovna

znanja vezana za tehniku primjene najčešće korišćenih postupaka. Priručnik je namijenjen polaznicima škole za zavarivanje „ĆOSIĆPROMEX“, čije je sjedište u opštini Usora, a

mogu ga koristiti svi koji žele da se upoznaju sa postupcima zavarivanja: REL, MIG/MAG,

WIG, gasno zavarivanje ili sa postupcima termičkog rezanja.Za navedene postupke dati su principi rada, parametri režima i tehnika izvođenja

postupka, što u cjelini daje potpunu sliku o svakom od navedenih postupaka, a za čitaoca

predstavlja saznanja koja su neophodna za dobijanje atributa „dobrog“ zavarivača. Dobar

zavarivač, pored vještine koju stiče praktičnim radom, treba da posjeduje teorijska znanjakoja, uz poznavanja postupka, podrazumjevaju osnovna znanja o materijalima (osnovnim i

dodatnim), mogućnostima zavarivanja ili termičkog rezanja najčešće korištenih materijala,

te znanja vezana za bezbjednu primjenu datih postupaka.S obzirom na to da se više od 70% svjetske proizvodnje čelika prerađuje zavarivanjem i

da proizvodnja čelika u svijetu svakodnevno raste, možemo zaključiti da će potrebe svjetske

industrije za zavarivačima takođe rasti, što može da posluži mladima kao opredjeljujući

faktor pri izboru zanimanja. Napori koji se čine u školi zavarivanja „ĆOSIĆPROMEX“ usmjereni su na stvaranje

zavarivačkog kadra koji nakon odškolovavanja najčešće nalazi zaposlenje u istoimenoj

firmi, koja je jedan od najvećih kooperanata brodogradilišta „Uljanik“ iz Pule, „3. maj“ izRijeke i sl. Imena navedenih brodogradilišta ne dozvoljavaju površnost u bilo kom radu, a

naročito ne površnost u zavarivačkim poslovima. Stoga nam je cilj da odškolujemo

zavarivače koji će, nakon obuke po evropskim standardima, biti spremni da preuzmu radneobaveze u najzahtjevnijim zavarivačkim zahvatima. Nadam se da će ovaj priručnik u nekoj

mjeri pomoći da i u buduće ostvarujemo svoj cilj, a to je da vas osposobimo za dobrog

zavarivača.Ps. BUDITE MAJSTORI SVOGA ZANATA !

Doboj, 2006. godine.

Predgovor drugom dopunjenom izdanju

Dopuna prvog izdanja rezultat je saradnje sa firmom „BCD Elektro“Doboj, koja je

zastupnik slovenačkog „Varstroja“ čije aparate za zavarivanje i rezanje najčešće nalazimo uupotrebi na ovim prostorima. Velika zastupljenost „Varstroja“ na ovim prostorima rezultat

je relativno niske cijene uz visok kvalitet, s tim da mogućnosti koje pružaju Varstrojevi

aparati ne zaostaju za mogućnostima drugih svjetskih poznatih proizvođača. Tu je i

tradicionalna poslovnost slovenačkog proizvođača, koji je BiH pokrio kvalitetnom mrežomservisa.

Posljednjih godina u metalopreradi se bilježi trend povećanja upotrebe plazma rezača ana račun smanjenja tradicionalnog gasnog (autogenog) rezanja. Nedostatak literature koja

obrađuje principe i problematiku plazma rezanja pokušaćemo ublažiti ovim priručnikom,

odnosno dopunom koja ga razlikuje od prvog izdanja.

Doboj, 2008. godine. Autor.



SADRŽAJ: Strana

Predgovor ........................................................................................... 9

1. OSNOVNI POJMOVI U ZAVARIVANJU ..................................................... 111.1 Označavanje i predstavljanje zavarenih spojeva na crtežu ............................... 14

2. POSTUPCI ZAVARIVANJA .......................................................................... 19

2.1 GASNO ZAVARIVANJE (311) ...................................................................... 19

2.1.1 Aparatura za zavarivanje .................................................................................. 19

2.1.2 Primjena postupka ............................................................................................ 22

2.1.3 Dodatni materijali i topitelji ............................................................................. 24

2.1.4 Tehnologija gasnog zavarivanja ....................................................................... 252.1.5 Izbor parametara zavarivanja ............................................................................. 27

2.1.6 Podešavanje plamena acetilena ......................................................................... 28

2.1.7 Podešavanje plamena za rezanje MAPP gasom ............................................... 30

2.2 SPECIJALNI GASNO-PLAMENI POSTUPCI ............................................... 33

2.3 E (REL) POSTUPAK- RUČ NO ELEKTROLUČ NO

ZAVARIVANJE OBLOŽENOM ELEKTRODOM (111) ................................ 35

2.3.1 Primjena postupka ............................................................................................ 352.3.2 Obložene elektrode za E postupak .................................................................... 36

2.3.2.1 Označavanje elektroda ....................................................................................... 37

2.3.2.2 Čuvanje i skladištenje elektroda ....................................................................... 43

2.3.3 Izvođenje spoja ................................................................................................. 43

2.3.4 Vrste i izvori struje, uređaji i oprema za E postupak ........................................ 45

2.3.5 Tehnologija zavarivanja ................................................................................... 48

2.3.5.1 Tehnika zavarivanja ........................................................................................... 512.4. MAG/MIG POSTUPAK- ELEKTROLUČ NO ZAVARIVANJE

TOPLJIVOM ELEKTRODNOM ŽICOM U ZAŠTITI GASA ....................... 53

2.4.1 Prenos dodatnog materijala ............................................................................... 54

2.4.2 Zaštitni gasovi ................................................................................................... 57

2.4.3 Žica za zavarivanje ........................................................................................... 59



2.4.4 Izvori struje i uređaji za zavarivanje ..................................................................59

2.4.5 Tehnologija zavarivanja ....................................................................................63

2.4.6 Tehnika zavarivanja ..........................................................................................66

2.5 TIG POSTUPAK- ELEKTROLUČ NO ZAVARIVANJE

NETOPLJIVOM ELEKTRODOM U ZAŠTITI INERTNOG GASA ...................71

2.5.1 Vrste izvora struje .............................................................................................72

2.5.2 Netopljive elektrode ..........................................................................................74

2.5.3 Dodatni materijal- žica za zavarivanje ..............................................................76

2.5.4 Zaštitni gasovi i mlaznice ..................................................................................76

2.5.5 Uređaj za zavarivanje ........................................................................................78

2.5.6 Tehnologija zavarivanja ....................................................................................79

2.5.7 Tehnika zavarivanja ...........................................................................................81

2.5.8 Zaštita korijenog prolaza ...................................................................................83

2.5.9 Modifikovane varijante TIG zavarivanja ..........................................................85

2.5.10 Podešavanje aparata za TIG postupak ...............................................................87

2.6 ZAVARIVANJE PLAZMOM ...........................................................................90

2.6.1 Tehnika zavarivanja plazmom ............................................................................92

3. TERMIČKO REZANJE (PRIPREMA IVICA ŽLIJEBA) ................................93

3.1 Gasno rezanje ....................................................................................................93

3.1.1 Uređaj za gasno rezanje .....................................................................................94

3.1.2 Tehnologija gasnog rezanja ...............................................................................97

3.1.3 Rezanje pojedinih materijala .............................................................................98

3.1.4 Rezanje metalnim prahom ...............................................................................100

3.1.5 Rezanje pomoću topitelja ................................................................................101

3.1.6 Specijalne tehnike gasnog rezanja ...................................................................101

3.1.7 Greške pri gasnom rezanju ..............................................................................103

3.2 ELEKTROLUČ NO REZANJE .......................................................................104

3.3 REZANJE PLAZMOM ...................................................................................105

3.3.1 Primjena postupka ............................................................................................106

3.3.2 Izvori struje za rezanje plazmom ......................................................................107



3.3.3 Modifikacije postupka rezanja plazmom ......................................................... 107

3.3.4 Gasovi za obrazovanje plazme ........................................................................ 109

3.3.5 Smjer rezanja .................................................................................................. 109

3.3.6 Kvalitet reza ..................................................................................................... 110

3.3.7 Plazma rezačice ............................................................................................... 111

3.4 REZANJE LASEROM ................................................................................... 116

Literatura ....................................................................................................... 117



SAOBRAĆ AJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .

-11-

1. OSNOVNI POJMOVI U ZAVARIVANJU

Zavarivanje je proces izrade nerazdvojivog spoja uspostavljanjem međuatomskih vezaizmeđu dijelova koji se zavaruju, pri kome se pojedinačno ili kombinovano koristi toplotna imehanička energija, a po potrebi i dodatni materijal. Postupci zavarivanja, koji se najčešćekoriste u praksi, zasnovani su na lokalnom zagrijevanju materijala iznad temperaturetopljenja, kada zavareni spoj nastaje očvršćavanjem (npr. elektrolučno zavarivanje), ili nalokalnom zagrijevanju materijala do temperature topljenja, kada zavareni spoj nastaje uzdodatno djelovanje pritiska (npr. elektrootporno zavarivanje). Zavarivanjem je mogućespajanje metala sa metalom, nemetala sa nemetalom i metala sa nemetalom, ali se u praktičnom smislu podrazumijeva spajanje metala sa metalom.

Pod zavarenim spojem se podrazumijeva konstruktivna cjelina, sl. 1, koju čine os-novni metal (1) i metal šava, ili skraćeno šav, kod koga se razlikuju lice šava (2), nalič ješava (3), korijen šava (4) i ivica šava (8), sl. 1.a. Kod postupaka zavarivanja topljenjem šavnastaje očvršćavanjem istopljenog osnovnog i dodatnog metala ili samo osnovnog metala.Dio osnovnog metala, koji se topi u procesu zavarivanja i ulazi u sastav metala šava, zove seuvar (5), čija je granica obilježena sa (6), sl. 1.a, a dubina sa (9), sl. 1.b. Zona uticajatoplote (ZUT), označena sa (7) na sl. 1.a, je onaj dio osnovnog metala, koji je pod uticajemzagrijavanja i hlađenja pretrpio izvjesne strukturne promjene, ali ispod temperaturetopljenja. Na sl. 1. prikazane su i osnovne dimenzije šava: širina (11), debljina (12) i nad-

višenje (10), i to za slučaj sučeonog, sl. 1.b, i ugaonog spoja, sl. 1.c, kao i za navareni sloj,sl. 1.d, kod koga je bitna i njegova debljina (13).

a) b) c) d)

Slika 1. Osnovni elementi zavarenog spoja

Prije zavarivanja potrebno je pripremiti ivice osnovnog metala, čime se dobija žlijeb zazavarivanje, čiji su osnovni pojmovi definisani standardom, sl. 2. Najčešće korišćenižljebovi i izgledi odgovarajućih šavova su dati u tab. 1.




-12-

Pripremljeni žlijeb u procesu zavarivanja topljenjem može da se ispuni u jednom ili uviše prolaza, ili u više slojeva, sl. 3, što prvenstveno zavisi od debljine osnovnog materijala.Zavar predstavlja dio metala šava, nastao u jednom prolazu ili sloju, sl. 3.

Slika 2. Osnovni elementi žlijeba

1 - stranica žlijeba2 - korijen žlijeba3 - oštri korjen žlijeba4 - tupi korjen žlijeba5 - razmak u korjenu žlijeba6 - zatupljenje korjena žlijeba7 - otvor žlijeba8 - širina otvora žlijeba9 - ugao otvora žlijeba10 - ugao zakošenja žlijeba

Tabela 1. Oblici najč eš će koriš ćenih žljebova i odgovarajućih šavova

naziv izgled žlijeba izgled šava naziv izgled žlijeba izgled šava

rubni U

I J

V X

HV K

Y duplo U

a) jednoprolazni b) višeprolazni c) višeslojni

Slika 3. Vrste šavova




-13-

Prema obliku lica šava razlikuju se ravni, udubljeni i ispupčeni šavovi, sl. 4, a premakontinuitetu šavovi se dele na neprekidne, sl. 5a i isprekidane, sl. 5b, koji mogu da budusimetrični, sl. 5c, ili nesimetrični, sl. 5d.

a) ispupčeni b) udubljeni c) ravni

Slika 4. Oblici lica šava

a) neprekidni b) isprekidani

c) simetrično d) nesimetrično

Slika 5. Podjela šavova po kontinuitetu

Zavisno od međusobnog položaja dijelova koji se zavaruju, osnovne vrste zavarenihspojeva su sučeoni, preklopni, ivični, T spoj, sl. 6, a u zavisnosti od položaja, zavarivanjemože da bude u horizontalnom, horizontalno-vertikalnom, vertikalnom i nadglavnom položaju, sl. 7. Položaji zavarivanja koji nisu horizontalni, zovu se prinudni.




-14-

a) sučeoni b) preklopni c) ivični d) T spoj

Slika 6. Osnovne vrste zavarenih spojeva

a) horizontalni b) horizontalnovertikalni c) vertikalni

d) nadglavni

Slika 7. Položaji zavarivanja

Pod tehnologijom zavarivanja podrazumjeva se skup operacija koje je potrebno iz-

vesti da bi se napravio zavareni spoj (izbor osnovnog i dodatnog materijala, pripremaosnovnog materijala, izbor postupka i parametara zavarivanja).Pod tehnikom zavarivanja podrazumjevaju se načini izvođenja pojedinih operacija

(npr. tehnika zavarivanja unapred ili unazad).

1.1 Označavanje i predstavljanje zavarenih spojeva na crtežu

Crtež zavarene konstrukcije mora da sadrži podatke potrebne za njenu izradu, kao što jenačin pripreme žlijeba, geometrijske mere šava i tehnika zavarivanja. Da bi se ovi podaci prikazali što jednostavnije definisani su način predstavljanja i oznake zavarenih spojeva,

koje se sastoje od grafičke i brojne oznake. Grafička oznaka definiše pripremu žlijeba ioblika šava, tab. 2, oblik spoljne površine, tab.3, vrste spojeva pri zavarivanju pritiskom,tab. 4, dopunske radove na korjenom zavaru (žlijebljenje se označava udvojenim simbolomoblika spoljne površine kod asimetričnih žljebova ili sa dvije vertikalne crtice u sredinisimetričnih žljebova) i kontinualnost šava pri zavarivanju topljenjem (neprekidni šavovi seoznačavaju horizontalnom crticom preko osnovnog simbola).




-15-

Tabela 2. Oznake najč eš će koriš ćenih žljebova i nazivi odgovarajućih šavovared. br 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

oznaka

naziv šava rubni I V HV Y U J X K duplo U ugaoni navar

Tabela 3. Oznake oblika spoljne površine šavaredni broj iz tab. 2 3 11 11

modifikovana oznaka

objašnjenje oznaka obrade lica šava,ako se obrada izvodi

ugaoni šav saispupčenim licem

ugaoni šav saudubljenim licem

Tabela 4. Oznake pri zavarivanju pritiskom

oznaka

naziv spoja sučeonizbijanjem

sučeonivarničenjem

tačkasti bradavičasti šavni

Grafička oznaka za uprošćeno prikazivanje zavarenih spojeva se ispisuje u blizini šava,na prelomljenoj pokaznoj liniji ili ispod nje, sl. 8. Tako npr. oznaka na sl. 8a definiše ″V″ šav bez obrade lica, oznaka na sl. 8b neprekidni dvostrani ugaoni šav sa ravnim tjemenom,gde je a debljina šava (sl. 4), a oznaka na sl. 8c isprekidani dvostrani nesimetrični ugaonišav sa ravnim tjemenom, gde je l dužina pojedinih šavova, e razmak između dva šava, n broj šavova i a debljina šava.

Brojčana oznaka sadrži najbitnije podatke u zavisnosti od vrste spoja, oblika i kontinu-alnosti šava, i po pravilu se sastoji od dva broja, odvojena crticom, prvi za kote presjekašava, a drugi za dužinu šava. Primjeri označavanja neprekidnih spojeva su dati u tab. 6(sučeoni), gde su prikazani jednostrani "I" spoj, dvostrani "X" spojevi (simetrični i nesi-metrični), jednostrani udubljeni i dvostrani simetrični ravni spoj, a od isprekidanih spojevasu prikazani sučeoni "I" i ugaoni "T" spoj. Kompletna oznaka zavarenog spoja još sadrži i brojčanu oznaku postupka zavarivanja, u skladu sa podacima iz tab. 5.




-16-

a) sučeoni ″V″

b) ugaoni ravni dvostrani

c) isprekidani nesimetrični ugaoni ravni

Slika 8. Primjeri uprošćenog prikazivanja zavarenih spojeva

Tabela 5. Klasifikacija postupaka zavarivanja1

111114

1213131135

14141

15

185221222324253

311

Elektrolučno zavarivanjeobloženom elektrodom - E punjenom žicom pod praškom - EPPtopljivom elektrodnom žicom u zaštiti gasazaštita u inertnom gasu - MIGzaštita u aktivnom gasu - MAGnetopljivom elektrodom u zaštiti gasainertni gas - TIG

plazmom

magnetno elektrolučno rotiraju

ćim lukomElektrootporno zavarivanje

tačkastošavno bradavičastosučeono varničenjemsučeono zbijanjem

Gasno zavarivanjeoksi-acetilenskim plamenom

441424344454877172

747517691 9139149169497

Zavarivanje u čvrstom stanjuultrazvukomtrenjemkovačkoeksplozijomdifuzijomna hladno

Drugi postupci zavarivanjaaluminotermitskoelektrično pod troskom - EPT

indukcionolaseromelektronskim snopomTvrdo lemljenje u pećiuronjavanjem u soliindukcionoMeko lemljenjeZavarivačko lemljenje




-17-

Tabela 6.. Primeri označ avanja neprekidnih spojeva

skica opis oznaka

jednostrani ″I″ spoj, debljine3 mm, dužine šava 100 mm 3-100

simetrični ″X″ spoj, debljine15 mm, dužine šava 100 mm

15-100

nesimetrični ″X″ spoj, debljine 17 mm(jedan zavar 10 mm, drugi 7 mm), dužine

šava 100 mm

10+7-100

udubljeni spoj, presjeka 4 mm, dužine šava100 mm

simetrični ravni ″T″ spoj, dužine krakova 6mm, dužine šava 100 mm

sučeoni ″I″ spoj, debljine 5 mm, 3zavara dužine 10 mm, korak 100 mm

ugaoni ravni ″T″ spoj, presjeka 4 mm,4 zavara dužine 10 mm, korak 50 mm




-18-




-19-

2. POSTUPCI ZAVARIVANJA

Danas se smatra da je 98 postupaka zavarivanja osvojeno i primijenjeno u praksi, uklju-čujući lemljenje, kao što je definisano u standardu ISO 4063 (EN 24063). Postupcizavarivanja mogu da se podijele na postupke topljenjem i postupke pritiskom, pri čemu u prvu grupu spadaju oni postupci kod kojih se proces spajanja odvija topljenjem i

očvršćavanjem na mjestu spoja, a u drugu grupu oni postupci kod kojih se proces spajanjaodvija bez topljenja. Osim toga, postupci zavarivanja se često dijele prema izvoru energije:električna (luk, otpor, snop), hemijska (plamen, eksploziv, termiti), mehanička (pritisak,trenje, ultrazvuk) i ostale (npr. svetlost).

2.1 GASNO ZAVARIVANJE (311)

Gasno zavarivanje je postupak spajanja metala topljenjem i očvršćavanjem osnov-nog i (po potrebi) dodatnog metala pomoću plamena dobijenog sagorevanjem gorivog gasa. Najčešće se koriste gorivi gasovi na bazi ugljovodonika: metan (CH4), metilacetilen- propadijen (C

3H

4- trgovački naziv MAPP), acetilen (C

2H

2), propan (C

3H

8), propilen

(C3H6), butan (C4H10) i vodonik (H2). Količina toplote oslobođena sagorijevanjem, kao inajviša temperatura plamena, zavise od vrste gorivog gasa. Podrazumjeva se da gorivi ga-sovi sagorjevaju u struji kiseonika, ako nije naglašeno drugačije (npr. sagorijevanje uvazduhu). Da bi se ostvarilo sagorijevanje u struji kiseonika, gorivi gas i kiseonik se izspecijalnih posuda pod pritiskom - boca (ili na drugi način) dovode u gorionik, odakle izlaze pomešani u odgovarajućoj srazmjeri. Na taj način je omogućeno sagorijevanje gorivog gasana vrhu plamenika, koji zajedno sa gorionikom, bocama za skladištenje i crijevima za dovodgasova, kao i pomoćnim i dodatnim uređajima (npr. redukcionim ventilima), čini opremu zagasno zavarivanje.

Tabela 7. Max. temperatura plamena najč

eš ć

e koriš ć

enih gasovaacetilen propan butan metan propilen MAPP vodonik

t max (°C) 3087 2526 2300 2538 2865 2927 2655

2.1.1 Aparatura za zavarivanje

Aparaturu za gasno zavarivanje čine boce za kiseonik i acetilen, redukcioni ventili, do-vodna crijeva, gorionik sa promjenljivom mlaznicom i pomoćni alat. Boce za tehničkegasove spadaju u posude pod pritiskom i podležu odgovarajućem standardu. Boce za

kiseonik su zapremine 40 l , u koje je moguće uskladištiti 6 Nm3 (6 normalnih metarakubnih) na pritisku od 150 bara i temperaturi 20°C. Ako se pretpostavi da se kiseonik uovim uslovima ponaša kao idealni gas, moguće je na osnovu pritiska u boci izračunatikoličinu preostalog gasa u boci (npr. ako je pritisak u boci 120 bara, količina preostalogkiseonika je 120x40=4800 l ). Kiseonička boca je obojena plavo ili ima plavu traka na 2/3visine.

Boca za acetilen je obojena bijelo, ili ima bijelu traku na 2/3 visine. Acetilen u boci serastvara u acetonu, jer je sam acetilen kao nezasićeni ugljovodonik vrlo eksplozivan na po-




-20-

višenom pritisku. Osim toga, boca se prethodno puni poroznom masom (najčešće drveni ću-mur ili mešavina uglja i infuzorijske zemlje) u koju se uliva aceton, a zatim rastvaraacetilen. Tako dobijena smeša može da se podvrgne pritisku od 15 bara

Bocama za acetilen i kiseonik smije da rukuje samo stručno osposobljeno lice, tj.lice koje posjeduje uvjerenje za rukovanje bocama. Greške pri rukovanju bocama sa tehnič-

kim gasovima pod pritiskom su najčešće uzrok nesre

će sa veoma teškim posljedicama.Stoga treba poštovati sledeće preporuke:

0Redovno treba kontrolisati da li iz boce ističe gas premazivanjem sapunicom, a nevatrom.

0Ako ventil boce popušta i posle pritezanja, takvu bocu treba odstraniti iz upotrebe iskloniti je od vatre, elektromotora i drugih izvora toplote i varničenja.

0Svaku popravku ventila, otklanjanje bilo kog kvara i remont prepustiti ovlašćenimlicima. Prilikom rada sa bocama, one moraju da budu u vertikalnom položaju ili podnagibom od 45°, čime se sprečava isticanje acetona.

0Zaostali pritisak u boci u zavisnosti od okolne temperature treba da bude 0,5 bara(t<0°C), 1 bar (0<t<5°C), 2 bara (15<t<25°C) ili 3 bara (25<t<35°C), da ne bi gubici

acetona iz boce prekomerno porasli.(na navedenim pritiscima boca se smatra prazna).0Ventil na boci acetilena smije da se otvara samo pomoću specijalnog ključa.0Ako su boce bile na temperaturi ispod 10°C, moraju da se unesu dva sata prije upotrebe u

prostoriju gde je normalna temperatura.0Boce ne smiju da se pregriju, jer se pritisak značajno povećava.0Ventile kod boca treba otvarati polako da bi se izbjegli udarci gasova pod pritiskom u

priključne uređaje.0Treba obratiti naročitu pažnju da se bocom za kiseonik ne rukuje masnim rukama,

rukavicama ili alatom (u prisustvu kiseonika mast se zapaljuje).

Kako je radni pritisak znatno niži od pritiska u boci, boce je neophodno snabdjeti re-

dukcionim ventilima za kiseonik i za acetilen, sl. 9. Oba redukciona ventila imaju po dvamanometra, jedan za pritisak u boci, drugi za radni pritisak. Princip rada redukcionih ventila je isti, a jedina konstruktivna razlika je u načinu vezivanja za bocu - kod kiseonikavezivanje je preko navrtke, a kod acetilena preko uzengije - što isključuje mogućnost pog-rešnog vezivanja. Osim toga, razlika je i u opsegu mjerenja - kod kiseonika manometri sudo 300 bara (pritisak u boci), odnosno 16 bara (radni pritisak), a kod acetilena do 40 bara,odnosno 2,5 bara radni pritisak.

Posebnu pažnju treba obratiti na rukovanje redukcionim ventilom za kiseonik. Kakododir kiseonika sa mašću, uljem ili nekom sličnom materijom može da izazove eksplozivno paljenje, zabranjeno je rukovanje redukcionim ventilom za kiseonik masnim ili prljavimrukavicama. Osim toga za ovaj ventil je karakteristična pojava zaleđivanja usljed razlike

pritisaka na ulasku i izlasku i odgovarajućeg pada temperature. Da bi se ovo spriječilo trebakoristiti što čistiji kiseonik, ugraditi grijač prije ventila ili koristiti ventil sa dvostepenomredukcijom pritiska.




-21-

a) za kiseonik b) za acetilenSlika 9. Redukcioni ventili

Osim redukcionih ventila koriste se i tzv. suvi ventili, koji se postavljaju između reduk-cionih ventila i gorionika, sl. 10. Princip rada suvog ventila je sledeći: kroz gumeno crevodotiče gas u cijevni nastavak (2) ventila i otvara nepovratni ventil (4), protiče kroz ventil uunutrašnjost poroznog uloška (5), zatim kroz njegov porozni zid u sredinu uloška, a otuda u

nastavak (3) i u gorionik. U slučaju eksplozije povratni udar plamena stiže do komoreizmeđu zida cijevi ventila (1) i uloška (5) i tu se gasi, jer se pri prolasku kroz porozni uložak ohladi ispod temperature paljenja mješavine gasova. Povećani pritisak od eksplozije gotovotrenutno zatvara nepovratni ventil.

Slika 10. Šematski prikaz suvog ventila

U gorionicima se dobijaju potrebne smješe kiseonika i acetilena, pri čemu se zahtijevastabilan plamen određenog oblika i toplotne moći. Osnovni dijelovi gorionika prikazani suna sl. 11. Koristi se više tipova gorionika koji se dijele prema pritisku napajanja (gorionik niskog i visokog pritiska) i prema regulaciji protoka (gorionik stalnog i višestrukog protoka).

Slika 11. Gorionik - šematski prikaz




-22-

Prema pritisku napajanja gorionici se dijele na osnovu pritiska smješe u mlaznici i pritiska svakog od gasova. Ako je pritisak smješe manji od pritiska gasova onda se radi ogorioniku niskog pritiska, a u slučaju da je pritisak smješe veći od pritiska bar jednog gasa,onda se radi o gorioniku visokog pritiska. Prema regulaciji protoka gorionici se djele na onekod kojih je promjena protoka moguća u vrlo malim granicama (gorionik stalnog protoka -

bez promjene cijevi) i one kod kojih je regulacija moguća, naj

češće izmjenom pritiskanapajanja (gorionik višestrukog protoka - sa izmjenom cijevi).

Osim prema svojstvima, gorionici se razlikuju i po veličini mlaznice, koja se bira naosnovu debljine osnovnog materijala. Po ovoj podjeli gorionici su obilježeni brojevima od 1do 8, a biraju se prema debljini osnovnog materijala.

Pri rukovanju gorionicima treba voditi računa o sljedećem:• popravke smije da radi samo stručna osoba;• mlaznica se čisti posebnim iglama koje daje proizvođač;• za povremeno čišćenje injektora upotrebljavaju se posebne četke;• kod zamjene cijevi krunastu navrtku treba dobro pritegnuti, jer se kod slabog zaptivanja

javlja povratni udar plamena;

• plamen se pali tako da se najprije malo otvori kiseonik, a zatim acetilen; tek kada sesmješa upali, plamen se reguluše (gasi se obrnutim redoslijedom);• kada gorionik "zviždi" to znači da plamen gori kod injektora umesto na mlaznici; dovod

gasa treba brzo zatvoriti; ako se gorionik previše zagrijao, treba ga ohladiti;U tab. 8 dati su najčešći kvarovi gorionika, njihovi uzroci i načini otklanjanja.

Tabela 8. Najč eš ći kvarovi u radu gorionika

Kvar Uzrok kvara Otklanjanje

Plamen neće da se upali - krunasta navrtka nije stegnuta- ventil začepljen

- navrtku stegnuti- očistiti ventil

Plamen kos ili ustranu - mlaznica djelimično začepljena - očistiti mlaznicuPlamen gori dalje od mlaznice - preveliki pritisak kiseonika- preveliki pritisak acetilena

- regulusati ventile na gorioniku iliredukcionom ventilu

Plamen nestabilan, povreme-no povećan

- voda u gumenom crevu- redukcioni ventil zamrznut

- vodu iscijediti- odmrznuti redukcioni ventil

Povratni plameni pucketanje

- mlaznica se u radu zagrijava- premali pritisak kiseonika- mlaznica je preblizu predmetu- gorionik ne zaptiva

- ohladiti gorionik u vodi- povećati pritisak - odmaknuti mlaznicu 3÷5 mm- pritegnuti cijev na spoju

Plamen "zviždi" i gori unutra(obično posle povratnogudara)

- mlaznica i cijev pregrijani- prljava mlaznica- oštećen otvor na mlaznici

- ohladiti gorionik - očistiti mlaznicu- promjeniti mlaznicu

2.1.2 Primjena postupka

Osnovna prednost gasnog zavarivanja je mogućnost kontrole koju zavarivač ima nad brzinom unošenja toplote, temperaturom u zoni zavarivanja i oksidacijom metala šava.Osim toga, oblik i veličina šava mogu bolje da se kontrolišu, jer se dodatni metal uvodinezavisno od izvora toplote. U prednosti postupka se ubrajaju i niska cijena opreme, njena




-23-

pokretljivost i relativno jednostavno rukovanje. S druge strane, količina i koncentracija top-lote je manja nego kod ostalih postupaka zavarivanja, pa je za gasno zavarivanje karakteris-tično duže vrijeme zagrijavanja i hlađenja, usljed čega su strukturne promjene u ZUT (zoniuticaja toplote) izraženije i nepovoljnije. Shodno tome, ovaj postupak je pogodan jedino zazavarivanje tankih limova i cijevi, posebno manjeg prečnika, kao i za njihovo reparaturno

zavarivanje. Plamen gasa se takođe koristi za rezanje, lemljenje, navarivanje, pred-grijavanje, termičku obradu i jednostavnije operacije oblikovanja, kao što su savijanje i

ispravljanje.Zavisno od odnosa acetilena i kiseonika, razlikuju se redukujući (manjak kiseonika),

neutralni (potpuno sagorijevanje) i oksidišući plamen (višak kiseonika). Iako je teorijskismješa kiseonika i acetilena kod neutralnog plamena 1:1, u praksi se pod neutralnim plame-nom podrazumjeva smješa O2:C2H2 =(1,1÷1,2):1. Višak kiseonika se troši na sagorijevanjeokolnih gasova. Kod neutralnog plamena uočljive su tri različite zone, sl. 12:·Jezgro oblika konusa ili cilindra (zavisno od načina isticanja gasova), u kojem se odvijadio primarnog sagorijevanja. Pri tome sagorijeva manji dio smješe gasova, dok se veći diorazlaže na ugljenik i vodonik. Oslobođena količina toplote zagrijava slobodni ugljenik

stvarajući svijetli omotač jezgra, šta daje utisak jarko bijele boje.·Srednja zona , oblika klina, gde se odvija ostatak primarnog sagorijevanja, a počinje i se-kundarno sagorijevanje, odnosno oksidacija 2CO i H2 kiseonikom iz vazduha. U ovoj zonise postiže najviša temperatura plamena (do 3100°C, sl. 12a), na 4÷6 mm od vrha jezgra, pase ona koristi za zavarivanje. Stoga se srednja zona zove i zona zavarivanja.·Omotač plamena, u kojem se odvija sekundarno sagorijevanje na račun kiseonika iz vaz-duha. Temperatura u zoni sekundarnog sagorijevanja je znatno niža od maksimalne, Bojau ovoj zoni prelazi od plavo-ljubičaste boje u sredini do žuto-narandžaste na krajevima.

a) oksidišući

b) neutralni

c) redukujući

Slika 12. Šematski izgled plamena (a - oksidišući, b - neutralni, c - redukujući) [8]

Stoga je veoma važno održavanje propisanog rastojanja između jezgra i površineradnog komada (3÷5 mm), jer inače nastaju sledeće greške:- ako je jezgro suviše blizu rastopljenog metala dobija se oksidirani tvrdi sloj;




-24-

- ako je jezgro suviše udaljeno, provarivanje je otežano, a pojava gasnih mjehurova česta.

Neutralan plamen se koristi za zavarivanje čelika, bakra, nikla i njegovih legura, bronze i olova. Redukujući plamen se primjenjuje kada se traži porast ugljenika u zavarukao npr. kod zavarivanja sivog liva, kao i za zavarivanje aluminijuma i njegovih legura,legura magnezijuma i navarivanja tvrdim legurama. Oksidišući plamen se izbjegava, jer re-

akcija kiseonika ima veoma štetno djelovanje na svojstva legura, sem kod zavarivanjamesinga gde se višak kiseonika koristi da bi se spriječilo isparavanje cinka. Temperatura plamena sa viškom kiseonika je viša od ostalih vrsta plamena zbog reakcije sagorijevanjametala ili prisutnih elemenata, pa se oksidišući plamen ponekad koristi da bi se povećala produktivnost zavarivanja čelika, zbog čega u metalu šava po pravilu nastaju greške tipaoksida.

Prema brzini isticanja razlikuju se meki plamen (50÷80 m/s) i tvrdi plamen (120÷180m/s), zavisno od pritiska i protoka gasova. Meki plamen je nestabilan i osetljiv na pojavu povratnog plamena, a koristi se za zavarivanje visokolegiranih čelika, lakotopljivih metala(Pb, Zn) i za lemljenje. Tvrdi plamen je teško kontrolisati, a česta je pojava izduvavanjarastopljenog metala iz metalne kupke. Stoga se u praksi najčešće koristi plamen sa brzinama

isticanja 80÷120 m/s.Kiseonik omogućava sagorevanje gorivih gasova, a nalazi se u vazduhu (21% zapre-

minskog udjela). Na 15°C i atmosferskom pritisku gustina kiseonika iznosi 1,43 kg/m3,molarna masa 32 g/mol, a u tečno stanje prelazi na -183°C. U gasovitom stanju kiseonik nema boju i miris, nije zapaljiv i eksplozivan. Međutim, pošto u njegovom prisustvu nekematerije postaju zapaljive, rukovanje kiseonikom mora da bude oprezno.

Kiseonik se najčešće proizvodi frakcionom destilacijom tečnog vazduha. Tehnički kise-onik je čistoće 99,2 do 99,8%, a nečistoće su azot, argon i voda. Čistoća kiseonika je bitnaza njegovo korišćenje. Kiseonik se prenosi i čuva u čeličnim bocama pod pritiskom 150-200 bar.

Acetilen je gorivi gas bez boje, karakterističnog mirisa, neotrovan i rastvorljiv u vodi uodnosu 1:1 i u acetonu u odnosu 1:25, na sobnoj temperaturi i atmosferskom pritisku. Ras-

tvorljivost acetilena u acetonu raste sa porastom pritiska, a opada sa porastom temperature.Acetilen je vrlo eksplozivan u prisustvu kiseonika ili vazduha. Acetilen se transportuje ičuva u čeličnim bocama pod pritiskom 15 bar, a u slučaju velike potrošnje racionalnije jekoristiti razvijače acetilena. Za dobijanje acetilena se koriste još i postupci pirolizeugljovodonika i delimičnog sagorijevanja metana u kiseoniku.

2.1.3 Dodatni materijali i topiteljiDodatni materijali se isporučuju u obliku žica i šipki. U slučaju zavarivanja nisko-

ugljeničnih i niskolegiranih čelika dodatni materijal je u obliku šipki dužine 1000 mm ili ko-turova žice mase 40 kg, standardnih prečnika: 2; 2,5; 3,25; 4; 5; 6,3 mm. Oznaka dodatnogmaterijala se sastoji iz dva dela: opšteg (slovo P) i dopunskog (slovo O, Z, Y ili cifre od 1do 6) sa značenjem datim u tab. 9. Žice su prevučene tankim slojem bakra radi zaštite odkorozije. U tab. 10. date su oznake, sastav, mehanička svojstva i primena žice zazavarivanje čelika proizvod fabrike PIVA-Plužine (Crna Gora).




-25-

Tabela 9. Označ avanje žica za gasno zavarivanje č elika

simbol Z Y 1 2 3 4 5 6R m [MPa] <340 340 400 430 470 510 550 590A5,65 [%] <14 - 14 18 22 26 30 -KV [J] 30 - 30 60 90 120 150 -

Tabela 10. Žice za gasno zavarivanje č elika

oznakaJUS

oznakaPIVA

R m[MPa]

A5,65 [%]

KV[J]

hemijski sastav (%)C Si Mn Ni Mo

primena

P-Y11 37G 340-410 15-21 47-70 0,09 0,1 0,55 ugljenični čelik sa R m<450 MPaP-212 42G 410-470 16-22 65-80 0,1-

0,150,2-0,3

0,8-0,9

0,6-0,8

0,2-0,25

parni kotlovi, posude pod pritis-kom, cevovodi i brodski limovi

Topitelji oblika praha ili pasta se primenjuju pri zavarivanju livenog gvožđa, obojenihmetala i legura, ner đajućeg čelika i drugih legura. Osnovni razlog primjene topitelja suteškotopljivi oksidi koji se obrazuju pri zavarivanju navedenih materijala i svojim prisustvom sprečavaju uspješno zavarivanje. Nanošenjem topitelja na dodatni ili osnovnimaterijal postiže se dvojaki efekat - sprečava se donekle oksidacija tečnog metala, s jednestrane, i snižava temperatura topljenja oksida, s druge strane, čime se obezbjeđuje njihovouklanjanje u obliku troske.

Topitelji se dijele prema hemijskom sastavu na kisele i bazične. Najčešće se koristekiseli topitelji na bazi bora, kao što su borna kiselina, H3BO3, (prvenstveno za bakar i njego-ve legure), ili boraks (natrijumtetraborat - Na2B4O7⋅10H2O), koji lako razgrađuje oksidemnogih metala (npr. Cu, Zn, Mn), i bazni topitelji, kao što su natrijum karbonat, Na2CO3, i potaša, K 2CO3, (prvenstveno za sivi liv).

2.1.4 Tehnologija gasnog zavarivanja

Propisivanje tehnologije gasnog zavarivanja uključuje izbor i nagib gorionika, izbor ži-ce za zavarivanje, kao i izbor tehnike i parametara zavarivanja (veličina mlaznice, prečnik žice, brzina zavarivanja, potrošnja acetilena, kiseonika i žice za zavarivanje).

Veličina i jačina gorionika se bira na osnovu vrste i debljine osnovnog materijala. Jači-na gorionika meri se protokom acetilena (l/h). Položaj gorionika značajno utiče na stepeniskorišćenja toplote plamena, kao i na zaštitu rastopa. Iskorišćenje toplote je najveće koddržanja gorionika upravno u odnosu na mesto zavarivanja, sl. 13. Ovakav položaj gorionikadaje dublje uvarivanje i uži zavar, što je kod debljih materijala povoljnije, kao i boljuzaštitu rastopa. Odstupanje položaja gorionika od upravnog daje znatno pliće uvarivanje iširi zavar, što je povoljnije kod zavarivanja tankih materijala. Kod gasnog zavarivanja

najčešće se koriste nagibi gorionika 60÷80°, sem kod vrlo tankih limova, gde se koristemanji nagibi, 45÷60°, sl. 13.

Vrsta i prečnik žice se bira u zavisnosti od osnovnog materijala i njegove debljine. Pri tometreba imati u vidu zahtev da se žica topi optimalnom brzinom, ni prebrzo ni presporo u odnosuna topljenje osnovnog materijala. Kod zavarivanja bakra, aluminijuma i njihovih legura, žica se brže topi nego kod zavarivanja čelika, pa se biraju gorionici veće jačine. Iz ovog proizlazi da prečnik žice u odnosu na debljinu osnovnog materijala treba da bude veći nego kod zavarivanjačelika.




-26-

Slika 13. Uticaj nagiba gorionika na oblik zavara

a) unaprijed b) unazad

Slika 14. Tehnike gasnog zavarivanje

U zavisnosti od kretanja gorionika i žice postoje dvije tehnike gasnog zavarivanja:unaprijed i unazad (u smislu međusobnog položaja žice i gorionika), sl. 14. Ove dvije teh-nike se zovu još i ulijevo i udesno, što je odgovarajući naziv samo ako se gorionik drži udesnoj ruci. Tehnika zavarivanja unaprijed se sastoji u sljedećem, sl. 14a:• Plamen je usmjeren prema ivicama osnovnog metala (žlijeba).• Žica se drži ispred plamena, njen vrh je blizu mjesta zavarivanja, povremeno se uranja u

metalnu kupku i treba da bude u zaštiti plamena.• Način vođenje i nagibi žice i gorionika zavise od položaja zavarivanja i debljine osnov-

nog metala. U slučaju sučeonog ″I″ spoja na tankom limu (do 3 mm), žica se vodi bez poprečnih oscilacija, a gorionik od jednog do drugog kraja žleba, poprečnim (″cik-cak ″)ili kružnim kretanjem, dok su im nagibi oko 45°.

Tehnika zavarivanja unazad se sastoji u sljedećem, sl. 14b:• Plamen je usmjeren prema metalnoj kupki i ravnomjerno zagrijava i topi osnovni i do-

datni materijal.




-27-

• Žica se drži iza plamena i nalazi se između osnovnog materijala i gorionika. Vrh žice jeneprestano uronjen u rastop, pomjera se u krug i stalno miješa rastop.

• Način vođenje i nagibi žice i gorionika takođe zavise od položaja zavarivanja i debljineosnovnog metala. U slučaju sučeonog V spoja na limu debljine preko 3 mm, žica jenagnuta pod 45° i pomjera se ukrug od ivice do ivice žleba, a gorionik je nagnut 45-70°,

zavisno od debljine, i kreće se pravolinijski.Zavarivanje unaprijed je jednostavnije za rad, regulacija metalne kupke je lakša i dobijaju se lijepi i glatki zavari, dok je kod zavarivanja unazad bolje iskorišćenje toplote i boljazaštita metalne kupke. Zavarivanje unaprijed je sporije, a utrošak acetilena sa povećanjemdebljine znatno brže raste nego kod zavarivanja unazad. Ako se materijali veće debljinezavaruju tehnikom unapred teško se postiže jednoličan korjen zavara (obično se javljaju prokapljine), a takođe je povećana mogućnost pojave uključaka oksida. Stoga je primjenatehnike zavarivanja unaprijed ograničena na debljine do 5 mm, a za veće debljine se koristitehnike zavarivanja unazad, jer njene prednosti tada dolaze do izražaja. S druge strane akose ima u vidu činjenica da se gasni postupak praktično ne koristi za komade veće debljine, jasno je da se tehnika zavarivanja unazad primenjuje veoma rijetko, npr. u nekim

varijantama zavarivanja cijevi.

2.1.5 Izbor parametara zavarivanja

Smjernice za izbor osnovnih parametara za tehnike zavarivanja čelika unaprijed (hori-zontalan položaj, ugaoni i sučeoni spoj, uključujući varijantu bez dodatnog metala) i zatehniku zavarivanja čelika unazad su date u tab. 11. Podaci o potrošnji gasova i žice ivremenu zavarivanja su dati u odnosu na 1 m šava.

Tablica 8. Parametri gasnog zavarivanja č elič nih limovaDebljina

limaVeličinamlaznice

Prečnik žice

Vrijemezavarivanja

Brzinazavarivanja

Potrošnjaacetilena

Potrošnjakiseonika

Potrošnjažice

[mm] [-] [mm] [min] [m/h] [l] [l] [g] Horizontalni sučeoni spoj - tehnika zavarivanja unaprijed

1 1 2 5 12 8,5 10 202 2 3 10 6 35 42 503 3 3 15 4 75 90 90

Horizontalni ugaoni spoj - tehnika zavarivanja unaprijed 1 1 2 6 10 12 14 252 2 3 10 6 42 50 484 3 4 20 3 160 210 2006 4 4 30 2 375 450 44010 6 5 50 1,2 1000 1200 1100

Horizontalni sučeoni spoj - tehnika zavarivanja unaprijed - bez dodatnog metala

1,0 1 - 3 20 5 6 -1,5 2 - 4,30 14 11 13 -2,0 2 - 5 12 18 22 -

Horizontalni sučeoni spoj - tehnika zavarivanja unazad 5 4 3 20 3 165 198 2066 4 3 24 2,5 240 288 2908 5 4 32 1,85 486 580 58010 6 5 40 1,5 665 800 80015 7 6 60 1,0 1500 1800 1800




-28-

2.1.6 Podešavanje plamena acetilena [5]

Gorionici za zavarivanje:

Slika15. Gorenje acetilena u vazduhu nije pogodno za zavarivanje.

Slika 16. Redukujući plamen, metal šava ključa i nije čist.

Slika 17. Neutralan plamen, pogodan za većinu zavarivanja.

Slika 18. Oksidacioni plamen, metal šava pjeni, varniči i sagorijeva




-29-

Gorionici za zagrijavanje:

Slika 19. Redukujući plamen, ne preporučuje se za brzo zagrijavanje

Slika 20. Neutralni plamen, najčešće se koristi.

Slika 21. Oksidacioni plamen, ne preporučuje se.

Gorionici za rezanje:

Slika 22. Redukujući plamen sa protokom kiseonika za rezanje, pogodan

za rezanje livenog gvožđa.




-30-

Slika 23. Neutralan plamen sa protokom kiseonika za rezanje, pogodan za čelike

Slika 24. Neutralan plamen bez kiseonika za rezanje, podešen za rezanje čelika

Slika 25. Oksidacioni plamen sa protokom kiseonika za rezanje, ne preporučuje se

2.1.7 Podešavanje plamena za rezanje MAPP gasom [5]

Jednodijelne mlaznice

Slika 26. Redukujući plamen




-31-

Slika 27. Neutralni plamen, za mašinsko rezanje

Slika 28. Slabo oksidacioni plamen, za ručno rezanje ili brzo počinjanje

rezanja i za izradu kosih rezova

Slika 29. Oksidacioni plamen za predgrijavanje, nepreporučuje se za rezanje

Dvodijelne mlaznice:

Slika 30. Redukujući plamen za predgrijavanje




-32-

Slika 31. Neutralni plamen za predgrijavanje, za mašinsko rezanje

Slika 32. Oksidacioni plamen za predgrijavanjeModeli zvijezde za podešavanje MAPP gasa:

Držati mlaznicu ravno uz lim bez uključivanja kiseonika za rezanje. Ova metoda se nekoristi za acetilen.

Slika 33. Neutralni plamen za predgrijavanje, za rezanje

Slika 34. Veoma slab oksidacioni plamen

Slika 35. Slab oksidacioni plamen, predgrijavanje za bušenje rupe




-33-

2.2 SPECIJALNI GASNO-PLAMENI POSTUPCI

Pod specijalnim gasno-plamenim postupcima se podrazumeva čišćenje plamenom,ispravljanje plamenom, zavarivanje pod pritiskom gasa i predgrijevanje. Neki aspekti i primjene navedenih postupaka su prikazani na sl. 36 i 37.

Slika 36. Dejstvo plamena na ploče i profile




-34-

Slika 37. Ispravljanje dugačkih profila

Primjer termičkog ispravljanja deformisanog zavarenog spoja je dat na sl. 37, gdje je prikazano ispravljanje dugačkog "I" profila, savijenog oko horizontalne ose usljed podužnogzavarivanja vertikalne i horizontalnih stranica, sl. 37a. Da bi se ovako savijeni profilispravio treba brzo zagrijati srednji dio (osjenčena oblast, sl. 37b) do temperature crvenogusijanja, a zatim ga ohladiti na vazduhu, posle čega će se dio profila ispraviti, sl. 37c. Da bise cio profil ispravio, potrebno je ponoviti ciklus zagrijavanje-hlađenje na dovoljnom brojumjesta, sl. 37d.

a)

b)

c)

d)




-35-

2.3 E (REL) POSTUPAK – RUČNO ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJEOBLOŽENOM ELEKTRODOM (111)

Ručno elektrolučno zavarivanje obloženom elektrodom je postupak spajanja metalatopljenjem obložene elektrode i dijela osnovnog metala u električnom luku koji se uspostav-lja i održava između radnog komada (osnovnog metala) i elektrode, sl. 38. Topljenjem jez-

gra elektrode obezbjeđuje se dodatni materijal za popunu žlijeba, a topljenjem,sagorijevanjem i isparavanjem obloge obezbjeđuje se zaštita metalne kupke od okolnihgasova i vazduha. Istopljeni sastojci obloge se miješaju sa rastopljenim metalom, prije negošto isplivaju na površinu jer imaju manju gustinu od metalne kupke, i očvrsnu u oblikutroske. Troska štiti metal šava od uticaja okoline i usporava njegovo hlađenje, a nakonzavarivanja se uklanja čekićem.

Slika 38. Šematski prikaz E postupka zavarivanja


S obzirom na jednostavno rukovanje i relativno nisku cjenu uređaja i dodatnog materijala s jedne, a dobar kvalitet spoja s druge strane, ručno elektrolučno zavarivanje obloženomelektrodom je donedavno primjenjivano više od svih ostalih postupaka zajedno. Njegovojširokoj primjeni doprinose još i činjenica da su ograničenja u vezi sa oblikom predmeta ivrstom materijala koji se zavaruje, kao i položajima zavarivanja, manja od svih ostalih postupaka zavarivanja. S druge strane, zbog nedostataka E postupka u novije vrijeme seumjesto njega sve češće koriste ostali elektrolučni postupci. Osnovni nedostaci E postupkasu mala produktivnost usljed česte zamjene elektroda i uklanjanja troske (brzina topljenjadodatnog metala je 1-2 kg/h), komplikovana i dugotrajna obuka zavarivača, uticajzavarivača na kvalitet šava, blještava svjetlost i štetni gasovi nastali sagorijevanjem troske.

Ručno elektrolučno zavarivanje obloženom elektrodom može da se primjenjuje zaspajanje velikog broja uobičajenih materijala, kao što su ugljenični, niskolegirani i visoko-legirani čelici, livena gvožđa, bakar, nikl, aluminijum i njihove legure. Takođe je mogućespajanje materijala različitih po hemijskom sastavu, ali metalurški kompatibilnih. Ovaj postupak se ne primjenjuje na materijale kod kojih je zaštita gasnim produktima oblogenedovoljna, kao što su Ti, Zr, Cb, Ta, Mo.

Ograničenja u primjeni po pitanju debljine su prije ekonomskog i praktičnogznačaja, nego što su vezana za sam proces zavarivanja obloženom elektrodom. Kao donja




-36-

granica može da se postavi debljina od 2 mm, jer se kod manjih debljina javljaju prokapljine, što može da se spriječi specijalnim tehnikam rada, npr. korišćenjem podloški.Kao gornja granica debljine može da se postavi 40 mm, jer se preko te debljine po pravilune isplati primjena ovog postupka. Međutim, u slučaju nepravilne konfiguracije koja znatnootežava primjenu automatskih postupaka zavarivanja, zabilježene su primjene E postupka i

za debljine do 250 mm.Jedna od glavnih prednosti E postupka je mogućnost primjene u svim položajima. Naravno, ne treba zaboraviti da je horizontalni položaj najlakši i da ga treba koristiti kadgod je moguće, jer omogućava korišćenje elektroda većeg prečnika i struja veće jačine, tj.veću produktivnost zavarivanja. U prinudnim položajima treba posvetiti pažnju izboru parametara zavarivanja i tehnici rada.

Konačno, značajna prednost u primjeni E postupka je i u njegovoj prilagodljivostimjestu zavarivanja. Naime relativno je jednostavno doći do nepristupačnih mjesta kao što suvelike čelične konstrukcije (mostovi, zgrade, hale, brodovi), cjevovodi i rezervoari, jer jedovoljno imati dugačke i savitljive provodne kablove i izvor struje nezavisan od gradskemreže.

2.3.2 Obložene elektrode za E postupak

Elektroda za E postupak zavarivanja ima metalno jezgro, koje je obloženo sem naslobodnom kraju, sl. 39. Jezgro obložene elektrode kao dio strujnog kola prenosi struju(slobodni kraj je povezan držačem elektrode za izvor struje), a istovremeno služi kaododatni materijal. Osnovne uloge obloge elektrode su:- zaštita zone zavarivanja od okolnog kiseonika, azota i vodonika;- stabilizacija i jonizacija električnog luka;- usporavanje hlađenja metala šava;- prečišćavanje i legiranje metala šava;- omogućavanje zavarivanja u prinudnim položajima.

d - prečnik, l 1 - slobodni kraj, L - dužina, D - prečnik obloge

Slika 39. Obložena elektroda

Zaštita zone zavarivanje od okolnih štetnih gasova (prvenstveno kiseonik, vodonik i

azot) se ostvaruje gasovitim i čvrstim produktima topljenja i sagorijevanja obloge. Ovauloga obloge se ostvaruje višestruko:- rastopljena kap dodatnog materijala je zaštićena troskom koja je okružuje pri njenom pre-

lasku u metalnu kupku;- metalna kupka je zaštićena troskom koja pliva na njenoj površini;- gasovi okružuju mjesto zavarivanja i ne dozvoljavaju pristup štetnim okolnim gasovima.




-37-

Stabilizacija i jonizacija električnog luka se postiže dodavanjem soli natrijuma, bariju-ma, kalcijuma i kalijuma u oblogu, koje stvaraju gasove sa velikom sposobnošću jonizacije,čime bitno povećavaju sposobnost vazduha da provodi struju.

Troska, obrazovana od očvrslih delova rastopljene obloge prekriva metal šava i uspo-rava njegovo hlađenje, jer ima znatno manju toplotnu provodljivost. Poslije zavarivanja

troska se uklanjačeki

ćem.Da bi se obavila dezoksidacija metala šava oblozi se dodaju elementi sa velikim afini-

tetom prema kiseoniku kao što su Ti, Al, Si, Mn, a da se pri tom obrazovani oksidi lakouklanjaju iz metala šava. Prečišćavanje ostalih nečistoća metala šava se ostvaruje na sličannačin kao dezoksidacija. Radi se prvenstveno o uklanjanju vodonika iz metala šava, čemusluži CaF2, zatim fosfora i sumpora, čemu služe CaO i MnO, kao i svih ostalih štetnih ele-menata, npr. azota. Legiranje metala šava je potrebno da bi se nadoknadio sagorjeli udio pojedinih elemenata ili da bi se poboljšala svojstva metala šava. U tom cilju najčešće sedodaju Mn, Si i Ni.

Uloga obloge u omogućavanju prinudnih položaja zavarivanja (npr. nadglavni) se ost-varuje povećanjem njene viskoznosti (ljepljivosti), što se postiže prvenstveno dodavanjem

baznih i celuloznih sastojaka.Prema sastavu obloga je u metalurškom smislu kisela, bazna, celulozna i rutilna, a unovije vrijeme se često koriste mješovite obloge kao što su rutilno-kisela, rutilno-bazna irutilno-celulozna. Hemijski sastav i osobine ovih obloga su dati u tab. 10. Osim navedenih postoje i specijalne vrste obloge.

Tabela 10. Hemijski sastav i osobine osnovnih obloga č elič nih elektroda

Obloga Hemijski sastav Osobine

kisela oksidi Fe i Mn,alumosilikati, feromangan

smanjen viskozitet troske, lijep izgled i lošemehaničke osobine metala šava

rutilna rutil, alumosilikati, ferolegure lijep izgled idobre mehaničke osobine šava

bazna karbonati, fluoridi, oksidi,hematit

dobra mehaničke osobine šava, posebno žilavost (nizak sadržaj H)

celulozna celulozna vlakna, rutil, silikati,dezoksidatori

svi položaji, visok sadržaj H,korjeni zavari cjevovoda

Prema odnosu ukupnog prečnika (uključujući oblogu), D, i prečnika jezgra, d ,elektrode se dijele na tanko obložene ( D/d<1,2), srednje obložene (1,2<D/d<1,4) i debeloobložene ( D/d>1,4).

Na način prenosa dodatnog metala kod E postupka najviše utiču debljina i vrsta oblogei jačina struje. Povećanjem debljine obloge i dodavanjem sastojaka koji smanjuju površinski

napon pospješuju se prenos sitnim kapima. Jača struja takođe omogućava prelaz od krupnihka sitnim kapima, jer pojačava dejstvo pinč efekta i pritiska gasova.

2.3.2.1 Označavanje elektroda

Da bi se olakšala identifikacija elektroda uvedeno je standardizovano označavanje, i




-38-

to posebno za pojedine vrste konstrukcionih materijala, tab. 11. Osim navedenih materijala, postoje i elektrode za zavarivanje drugih metala. Sem standardne oznake elektroda trebaimati u vidu i oznake proizvođača (npr. PIVA 150 B za debelo obloženu baznu elektrodu,namenjenu zavarivanju ugljeničnih i niskolegiranih čelika čvrstoće do 510 MPa i sitnozrnihčelika napona tečenja do 380 MPa, označenu po EN 499 kao E 515 B 120 262H). Oznake,

sastav, mehanička svojstva, osnovne karakteristike i primjene obloženih elektroda su date ukatalozima proizvođača.

Oznake elektroda po EN su date na sl.40, 41, 42 i 43.

Tabela 11. Standardi za obložene elektrode

Oznaka EN NamenaEN 499 niskougljenični i niskolegirani čelici i čelični liv

prEN 1599 čelici otporni na puzanje prEN 1600 ner đajući i visokolegirani čelici

EN 499 livena gvožđa (sivi liv, nodularni liv i temper liv)navarivanje čelika

prEN 757 mikrolegiraničelici povišene

čvrsto

će



Slika 40. Obilježavanje elektroda za niskolegirane čelike

Označavanje elektroda prema EN 499



Slika 41. Obilježavanje elektroda za čelike otporne na puzanje




Slika 42. Obilježavanje elektroda za ner đajuće i visokolegirane čelike

Označ

avanje elektroda prema EN 1600



Slika 43. Obilježavanje elektroda za livena gvožđa




SAOBRAĆ AJNI FAKULTET DOBOJ i BCD- Elektro d.o.o. DOBOJ .

- 43 -

2.3.2.2 Čuvanje i skladištenje elektroda

Proizvođač je obavezan da elektrode tako pakuje da su zaštićene od atmosferskog

uticaja. Na svakom paketu moraju biti označeni podaci o vrsti, dimenzijama i broju šarže,

kao i znak proizvođača. Ovi paketi se moraju uskladištiti tako da su zaštićeni odatmosfeskog uticaja, posobno vlage, a takođe mora da bude osigurano da ne dođe do

oštećenja obloge i zamjene pojedinih vrsta elektrode.

Elektrode koje su dobro zatvorene u pakete ili u zalemljene limene kutije (sprečeno

pristustvo vazduha) ne treba naknadilo sušiti. Ostale elektrode prije upotrebe treba sušiti,naročito ako se zahtjeva povišen kvalitet zavarenih spojeva. To se posebno odnosi na

bazične elektrode koje su veoma higroskopne. Već nakon 4 sata neke vrste bazičnih

elektroda u otvorenoj kutijii se mogu smatrati vlažnim i treba ih naknadno sušiti.

Sušenje elektroda se obavlja u posebnim pećima za sušenje sa mogućnošću regulacijetemperature. Sem toga svaki zavarivač bi morao na radnom mestu da ima posebnu priručnu

peć-sušionik za održavanje temperature, najčešće izmedju 60-900C, kako bi se spriječilo

vlaženje elektroda za vrijeme rada. Temperatura i vrijeme sušenja zavisi od vrste elektrode.

Rutilne i kisele elektrode po pravilu ne treba sušiti, sem u slučajevima primjetnihznakova vlažnosti. Tada ih treba sušiti na temperaturi l20

0C u trajanju 2 časa.

Bazič ne elektode i pored dobrog skladištenja treba u većini slučajeva sušiti, a naročito

ako se zavaruju mikrolegirani čelici ili debeli limovi neumirenog čelika. Ove elektrode se

suše po pravilu na temperaturi 300 do 3500C u trajanju od najmanje 2 časa. Na temperaturi

od 3500C elektrode mogu da se drže najduže 10 časova, jer bi inače došlo do oksidacije

obloge. Elektrode sa bazičnom oblogom za zavarivanje čelika napona tečenja manjeg od 360

MPa mogu da se suše i na temparaturi od 2500C. Ovako osušene elektrode mogu da se prije

upotrebe ohlade do temperature 150 do 2000C i odlože u peć za jednodnevnu upotrebu ili

ručne sušionike.

Elektrode za visokolegirane čelike treba sušiti na temperaturi između 200 i 2500C u

trajanju 3 časa. Preporučuje se postepeno zagrijavanje i hlađenje.

Vlažne elektrode se lako prepoznaju i prema zvuku pri udaru jedna o drugu: suve

elektrode daju oštar i visok zvuk, a vlažne dubok. Pri zavarivanju vlažnim elektrodama čujuse male eksplozije i pucketanja, a sa površine može da se primjeti isparavanje vlage.

Sušenje elektrode rutilnog tipa, u nedostatku drugog načina, može da se obavi i

neposredno prije zavarivanja uključivanjem elektrode u kratak spoj.

Obložene elektrode vremenom stare, što može da se primjeti po malim bjelim kristalima

na oblozi. Ovo je rezultat hemijskih reakcija sastojaka iz obloge. Ovakve elektrode ne smiju

da se koriste. Konačno, treba paziti da se koriste samo elektrode bez mehaničkog oštećenjaili zamašćenja obloge.

2.3.3 Izvođenje spoja

Kada se traži potpuno provarivanje, a pristup je moguć samo sa jedne strane, često se

koristi podloška koja služi kao osnova za prvi sloj metala šava (korjeni prolaz), odnosnosprečava curenje metalne kupke. Postoje četiri osnovna tipa podloške:




- 44 -

(1) Položna traka

(2) Bakarna podloška(3) Nemetalna podloška

(4) Podložni zavar.

Položna traka

Položna traka je metalna traka postavljena ispod žljeba, sl. 44. prvi zavar povezuje obe

ploče osnovnog metala, a takođe i podložnu traku, koja može nakon zavarivanja da ostaneako ne smeta ili da se skine mašinskom obradom.

Slika 44.Položna traka Slika 45. Podložni zavar

Podložna traka treba da bude napravljena od materijala koji je metalurški kompatiblan

sa osnovnim i dodatnim materijalom. Ponekad je moguće iskoristiti neki drugi konstruktivnielement kao podložnu traku, sl. 44(B). U svakom slučaju podložna traka mora da bude dobro

pripremljena kako u smislu stanja njene radne površine, tako i u smislu njene geometrije, da

ne bi nastale greške tipa poroznosti i uključaka, odnosno procurivanje metalne kupke.

Bakarna podloškaOsnovni razlog za primjenu bakra kao materijala za podlošku je njegova velika toplotna

provodljivost, čime se sprečava da metalna kupka rastopi podlošku. Treba ipak voditi računa

o dovoljnoj debljini bakarne podloške. U slučaju serijske proizvodnje treba predvidjeti

mogućnost hlađenja bakarne podloške vodom da bi se spriječilo lokalno topljenje bakra kojemože da utiče na konačni sastav metala šava. Bakarna podloška može da bude profilisana da

bi se dobila željena kontura korjena ili ojačanje.

Nemetalna podloška

Za nemetalnu podloška se koristi zrnasti materijal koji pravi trosku ili keramički

materijal.

Zavar-podloška

Koreni zavar takođe može da posluži kao podloška. sl. 45.

Startne ploč ice

U nekim slučajevima neophodno je da se sa zavarivanjem počne na tzv. startnim pločama, sl. 46. Time se izbjegavaju sve greške inače tipične u početku rada (npr. pri

Popuna šava

Podložni zavar




- 45 -

uspostavljanju luka), a često se ista tehnika primjenjuje pri zaustavljanju procesa, tj. na kraju

ploča koje se zavaruju.

Slika 46. Startna pločica

2.3.4 Vrste i izvori struje, uređaji i oprema za E postupak

Uređaj za E postupak se sastoji od izvora struje, dovodnih i odvodnih kablova, drža-

ča elektrode, stezaljke za masu, a u dodatnu opremu spadaju zaštitna odeća, maska za-varivača i njegov ručni alat. Za E postupak koriste se obje vrste struje, jednosmjerna inaizmjenična, pri čemu izbor prvenstveno zavisi od vrste obloge i obično je preporučen od

strane proizvođača elektrode. Pri izboru vrste struje treba voditi računa o sljedećem:

(1) Pad napona. Manji pad napona se dobija primjenom naizmjenične struje (NS), što ječini pogodnijom u slučaju zavarivanja na većim rastojanjima od izvora struje.

(2) Male jačine struje. Kod elektroda manjeg prečnika, odnosno pri korišćenju manjih

jačina struje, jednosmjerna struja (JS) daje stabilniji luk.

(3) Uspostavljanje luka. Po pravilu lakše je sa JS, posebno kod elektroda manjeg prečnika.

(4) Dužina luka. Zavarivanje kraćim lukom je lakše JS. Ovo je bitno, osim kod obloga

sa željeznim praškom.(5) Skretanje luka. Može da bude značajan problem kod JS.

(6) Položaj zavarivanja. Za prinudne položaje bolja je JS, jer može da koristi manje

jačine struje.(7) Debljina osnovnog materijala. Zavarivanje tankih limova može da bude

problematično sa NS zbog smanjene stabilnosti luka pri korišćenju struja manje

jačine.Bez obzira na vrstu struje, koristi se izvor sa strmopadajućom statičkom karakte-

ristikom, jer on obezbjeđuje malu promjenu jačine struje pri slučajnoj promjeni dužine luka,

koja je neminovna kod ručnog zavarivanja.

Na sl. 47 je pokazano kako se mijenja jačina struje ( I r1 i I r2) i napon (U r1 i U r2) pri

povećanju dužine luka (l 1 na l 2). Kao što se vidi sa sl. 47, promjena napona je značajna, dok je promjena jačine struje mala. Kako promjena napona ne utiče bitno na ostale parametre

zavarivanja, strmopadajućom karakteristikom je obezbjeđeno dovoljno kvalitetnozavarivanje, jer se parametri procesa koji najviše zavise od jačine struje održavaju u uskim

granicama.

Startna pločica




- 46 -

Slika 47. Promjena radne tačke kod strmopadajuće karakteristike [8]

Napon praznog hoda, U0, je napon pri uključenom izvoru struje, ali bez električnog

luka. Napon praznog hoda se smanjuje uspostavljanjem luka, zavisno od dužine luka i vrste

elektrode, i postaje napon luka. Tipične vrijednosti napona praznog hoda su 50-100 V, anapona luka 17-40 V. Veći napon praznog hoda obezbjeđuje lakše uspostavljanje luka, ali je

opasan za zavarivača. Neki izvori struje imaju mogućnost promjene napona praznog hoda,

ali ne svi. Pri izboru izvora struje treba da se vodi računa o sljedećem:

1. Potrebnoj vrsti struje2. Potrebnoj jačini struje

3. Intermitenciji izvora

Izbor vrste struje prvenstveno zavisi od vrste elektrode i vrste zavarenog spoja. Za NSkoriste se transformatori, dok se za JS koriste ispravljači (uz transformator) ili pretvarači

(motor-generator). Ako je potrebno imati obje vrste struje na raspolaganju koriste se

jednofazni transformatori-ispravljači ili alternator-ispravljač, a u novije vrijeme sve češće sekoriste invertori zbog male mase.

Držač elektrode je s jedne strane provodnik koji obezbjeđuje provođenje struje od

izvora do elektrode, a s druge strane izolator, koji obezbeđuje siguran rad zavarivača jer

odvaja izoluje njegovu ruku od struje. Čeljusti držača, koje su u dirketnom kontaktu saelektrodom, moraju da budu u dobrom stanju i ne smiju da prave veći otpor struji da se ne bi

pregrijavale.

Zavarivački kablovi spajaju izvor struje sa radnim komadom i sa elektrodom. Provodnidio kabla je upletena bakarna ili aluminijumska žica, koja je odvojena od omotača zaštitinim

izolacionim slojem. Zavarivački kablovi se proizvode u različitim veličinama, koje se koriste

zavisno od potrebne jačine struje i radnog ciklusa zavarivanja.Zaštitna odjeća i maska zavarivača, kao i druge mjere zaštite su bitne kod svih elektro-

lučnih postupaka zavarivanja, a posebno kod E postupka. Opasnosti pri elektrolučnom

zavarivanju su udar struje, prejaka svjetlost, zagađena atmosfera i prskanje troske i metala.

Da bi se spriječili udari struje uređaj mora da bude atestiran, uz strogu periodičnu provjeruzaštitne izolacije i uzemljenja.

Zaštitna odjeća se sastoji od specijalnog radnog odjela, kecelje, rukavica, potkoljenice i

nadlaktice, a najvažniju ulogu ima zaštitna maska bez koje električni luk ne smije da segleda. Na zaštitnim maskama nalaze se stakla različitog zasjenjenja, pri čemu se stepen

zasjenjeja izražava brojevima ( do 14). U daljem tekstu dat je pregled neophodnih

zasjenjenja stakla pri zavarivanju E postupkom različitih debljina elektroda:




- 47 -

- Elektrode prečnika do 4 mm, (do 200 A) ............................. zasjenjenje 10.

- 4 do 6 mm, (do 400A )............................ 12.- preko 6 mm, (preko 400A)......................... 14.

Intermitencija izvora

Rad izvora napajanja obično protiče u naizmjeničnim uključivanjima za zavarivanje i

isključivanjima radi zamjene elektrode, pregleda i čišćenja zavara, predaha i dr. , akarakteriše se odnosom trajanja opterećenja (zavarivanja) i trajanja pogonskog ciklusa. Pod

trajanjem pogonskog ciklusa podrazumjeva se ukupno vrijeme(trajanje opterećenja i pauze,

odnosno praznog hoda). Odnos između trajanja opterećenja i trajanja pogonskog ciklusanaziva se intermitencija (i):

( ) ( )%100t

t%100

tt

ti

c

0

ph0

0⋅=⋅

+= gdje su:

- i intermitencija;

-t0 vrijeme trajanja opterećenja (zavarivanja);-t ph vrijeme trajanja praznog hoda;-tc vrijeme trajanja pogonskog ciklusa.

Dakle, izvor napajanja se nalazi u tkz. intimitirajućem pogonu, tj. naizmjenično se

smjenjuju rad pod opterećenjem (zavarivanje) i pauza (rad na praznom hodu). Za vrijemeopterećenja (t0) izvor napajanja ne može postići maksimalnu temperaturu, a ne može se ni

potpuno ohladiti za vrijeme praznog hoda (t ph). Zbog toga se izvori napajanja ne moraju

termički dimenzionisati na maksimalne vrijednosti, tj. za i=100%, već na neke manjevrijednosti, zavisno od pogonskog ciklusa, odnosno namjene izvora napajanja. Izvori

napajanja se dimenzionišu za intermitirajući pogon, a intermitencija je određena

standardima. Za trajan rad transformatora (automatizovano zavarivanje) intermitencija iznosi100%, a za ručno zavarivanje 60%. Intermitencija izvora napajanja za servisne radove iznosi

35% , a za izvore za poluautomatizovano zavarivanje 70%-80%.Za ručno elektrolučno zavarivanje trajanje pogonskog ciklusa određeno je standardom i

iznosi 5 min. Ako izvor ima intermitenciju i=50%, to znači da mi ne možemo njega opteretiti

da u 2 sata radi 1 sat neprekidno, već on može biti maksimalno neprekidno opterećen 2,5min (maksimalnom strujom) i nakon pause (rada na prazom hodu) od 2,5 min može ponovo

raditi (zavarivati) neprekidno 2,5 min i tako naizmjenično.

U tehničkim podacima o svakom izvoru napajanja dati su podaci o njegovoj

intermitenciji i maksimalnoj jačini struje koja se može primjeniti pri toj intermitenciji. Trebase pridržavati nazivne intermitencije izvora napajanja, jer je izvor napajanja konstruisan

prema njoj i svako forsiranje izvora izvan granica intermitirajućeg pogona može dovesti donjegovog uništenja.

Ako su poznate intermitencija izvora (i) i maksimalna jačina struje (Imax) pri toj

intermitenciji, onda se može pomoću formule:

[ ]A100

iII maxtz ⋅= ,

izračunati jačina struje zavarivanja koju bi izvor napajanja mogao trajno (kontinualno)




- 48 -

davati. U prethodnoj formuli su:

- Itz jačina trajne struje zavarivanja;- Imax maksimalna jačina struje zavarivanja;

- i intermitencija.

Npr., izvor sa maksimalnom strujom zavarivanja od 400 A i intermitencijom od 60%može se trajno opteretiti strujom zavarivanja jačine :

[ ]A3108,309100

60400I tz ≈=⋅=

Sa maksimalnom jačinom struje zavarivanja 400A i intermitencijom 60%, vodeći računa o

standardizovanom vremenu pogoskog ciklusa tc=5 min, izvor napajanja bi radio:

[ ],min3560,0t 0 =⋅=

a potom bi morao praviti pauzu (rad na praznom hodu) od 2 min i tako naizmjenično.

2.3.5 Tehnologija zavarivanjaTehnologija zavarivanja obuhvata pripremu osnovnog materijala, izbor elektrode, izbor

parametara i tehniku zavarivanja. U pripremi osnovnog materijala najvažnije je oblikovanje

žlijeba, a ponekad je potrebno i čišćenje okolnih površina do metalnog sjaja. Pri izboru

oblika i dimenzija žlijeba, osim o debljini osnovnog materijala treba da se vodi računa o pristupačnosti korjenu, sprječavanju pojave prokapljina, deformacijama zavarenog spoja i

što manjem utrošku dodatnog materijala. Rješenje sa najmanjom masom šava je po pravilu i

rješenje sa najmanjom deformacijom zavarenog spoja, jer se unosi najmanje toplote. Pris-tupačnost korijenu i sprečavanje pojave prokapljina zahtijevaju suprotne mjere: u prvom

slučaju razmak u korjenu treba da bude što veći, a u drugom slučaju što manji.

Rubni šav je pogodan samo za limove tanje od 2 mm i priprema se savijanjem i

stezanjem ivica, "I" žlijeb je pogodan za limove debljine od 3 do 5 mm i priprema se ravnimodsjecanjem ivica, a "V" žlijeb je pogodan za limove debljine od 3 do 20 mm i priprema se

zakošenjem ivica, najčešće pod uglom 60°. Razmak u korjenu treba da bude što veći da bi seomogućio pristup elektrodi, ali je ograničen zahtjevom za minimalnom potrošnjom dodatnog

metala i što manjim deformacijama zavarenog spoja. Za predmete većih debljina koristi se

"Y" žlijeb, tj. "V" žlijeb sa zatupljenjem u korjenu, čime se smanjuje opasnost od prokapljina. S druge strane, ovakvim oblikom žlijeba se povećava opasnost od uključaka

troske u metalu šava, pa se po pravilu "Y" žlijeb radi dvostrano, tako što se korjen ižlijebi,

pa ponovo zavari sa druge strane. Takođe, za predmete većih debljina se koristi "X" žlijeb,tj. dvostrani "V" žlijeb, čime se smanjuju deformacije, posebno ugaone, koje se inače jav-

ljaju kod debljih i dužih limova sa "V" žlijebom. Osim toga, površina "X" žlijeba je bitno

manja od odgovarajućeg "V" žlijeba, pa su uštede dodatnog metala značajne. Osnovne preporuke za izbor oblika i dimenzija žljebova su date u standardu ISO 9692-1:

Prečnik i vrste obloge elektroda se biraju prema osnovnom materijalu i specifičnim zah-

tjevima konkretnog problema zavarivanja. Prečnici elektroda su standardizovani prema

sljedećem nizu: 2; 2,5; 3,25; 4; 5; 6; 8 i 10 mm, a biraju se tako da se uzima najveći prečnik koji veličina žlijeba dozvoljava. U slučaju višeprolaznog zavarivanja, za korjen šava se ko-

riste elektrode prečnika 2,5÷4 mm, a za popunu žlijeba se koriste elektrode većeg prečnika,




- 49 -

zavisno od debljine osnovnog materijala. Osim osnovnih preporuka za izbor prečnika

elektrode, treba uzeti u obzir vrstu struje, položaj i redosled zavarivanja.Položaj zavarivanja značajno utiče i na izbor obloge elektrode. Za prinudne položaje

se uglavnom biraju elektrode sa tankom oblogom ili oblogom srednje debljine, a da bi se

sprečilo curenje tečnog metala šava koriste se rutilne ili celulozne obloge. Osnovne smernice

pri izboru obloge elektrode su sljedeće:- Ugljenični i niskolegirani čelici: čvrstoća metala šava treba da bude ista ili veća nego kod

osnovnog metala. Ako se traži posebno dobra žilavost koristi se bazna obloga, kao i u

slučaju većih debljina i krutosti konstrukcija.- Kombinacija ugljeničnih i niskolegiranih čelika: kod sučeonih spojeva elektroda se bira

prema čeliku manje čvrstoće, a kod ugaonih prema čeliku veće čvrstoće.

- Visokolegirani čelici: metal šava treba da ima čvrstoću bar kao osnovni metal.- Obojeni metal i legure: elektroda se bira prema osnovnom materijalu jer po pravilu ne pos-

toje različite elektrode za jedan materijal.

Pri izboru parametara treba imati u vidu prvenstveno vrstu, polaritet, jačinu i naponstruje, dužinu električog luka, ugao nagiba i pravac kretanja elektrode i brzinu zavarivanja.

Vrsta struje se bira u zavisnosti od vrste obloge elektrode. Za kisele, rutilne i oksidneobloge najčešće mogu da se koriste naizmjenična ili jednosmjerna struja direktnepolarnosti (JSDP)(minus pol na elektrodi), dok se kod baznih, po pravilu, koristi jednosmjerna struja indirektne polarnosti (JSIP)(plus pol na elektrodi). Zavisnost oblika

šava od vrste struje prikazana je na sl. 48, gde se vidi da je dubina uvarivanja najveća za

JSIP, a najmanja za JSDP, uticaj na nadvišenje je obrnut, a na širinu šava zanemarljiv.Pogrešan izbor vrste i polariteta struje dovodi do grešaka tipa poroznosti, nestabilnog

električnog luka i većeg razbrizgavanja dodatnog metala tokom zavarivanja.

JSIP NS JSDP

Slika 48. Zavisnost oblika šava od vrste i polariteta struje [8]

Jačina struje značajno utiče na oblik šava i mehaničke osobine spoja. Pri povećanju

jačine struje nadvišenje i dubina uvarivanja se povećavaju, dok je širina šava praktično

nepromenjena, sl. 49. Suviše velika jačina struja daje grubozrnu strukturu metala šava i po-većava sagorijevanje legirajućih elemenata, a nedovoljna jačina struja malu dubinu uvariva-

nja i slabu vezu šava i osnovnog metala. U oba slučaju česta je pojava troske u očvrslom

metalu šava, kao posljedica turbulencije rastopa i njenog povlačenja u dubinu kod suviše jake struje, odnosno lijepljenja za stranice žlijeba kod suviše slabe struje. Stoga je pravilan

izbor jačine struje od presudnog značaja za dobijanje kvalitetnog spoja. Pri zavarivanju u prinudnim položajima jačina struje se smanjuje za oko 20%, dok se za visokoproduktivne

elektrode koristi jača struja.

⎯ ⎯→ ISlika 49. Zavisnost oblika šava od jačine struje [8]




- 50 -

Povećanjem prečnika elektrode povećava se odvođenje toplote i smanjuje gustina struje,

što sužava šav i povećava dubinu uvarivanja, sl. 50.

⎯ ⎯→ de Slika 50. Zavisnost oblika šava od prečnika elektrode [8]

Povećanjem brzine zavarivanja smanjuje se količina rastopljenog dodatnog i osnovnog

metala, što utiče na dimenzije šava tako da se širina šava smanjuje, dubina uvarivanja rastedo neke vrijednosti, pa onda opada, a nadvišenje prvo opada, pa raste, sl. 51. Nedovoljna

brzina zavarivanja uslovljava greške tipa naljepljivanja i uključaka troske, a prebrzo

zavarivanje daje preveliko nadvišenje šava.

⎯⎯→ v Slika 51. Uticaj brzine zavarivanja na oblik šava [8]

Napon luka ima mali uticaj na oblik šava, posebno ako se ima u vidu mali raspon pro-

mjene kod E postupka, 22-32 V. Povećanjem napona luka povećava se širina šava, a pro-mjene dubine uvarivanja i nadvišenja su neznatne.

Povećanjem dužine luka povećava se širina šava, a dubina uvarivanja i nadvišenje sma-

njuju, sl. 52. Suviše kratak luk "uranja" u rastop, povećavajući turbulenciju tečnog metalakoji "bježi" prema nezagrijanim površinama žlijeba, što daje loš kvalitet spoja sa greškama

tipa naljepljivanja i uključaka troske. S druge strane, predugačak luk je nestabilan irasprskava dodatni metal.

Treba imati u vidu i uticaj vrste obloge na izbor dužine luka. Kod kiselih i rutilnihobloga preporučuje se dužina približno jednaka prečniku elektrode, a kod baznih obloga i

kod elektroda od obojenih metala preporučuje se dvostruko manja dužina, uglavnom radi

bolje zaštite metalne kupke.

Slika 52. Zavisnost oblika šava od dužine luka

Nagib elektrode u ravni upravnoj na ravan predmeta koji se zavaruju utiče prvenstveno

na dubinu uvarivanja, a u manjoj meri na širinu i nadvišenje šava. Najveća dubina se postiže

pri uglu od 90o, odnosno kada je elektroda upravna na površinu zavarivanja, sl. 53. Izbor




- 51 -

nagiba elektrode zavisi od osnovnog materijala, obloge elektrode, položaja zavarivanja i

vrste spoja.

Slika 53. Uticaj nagiba elektrode na oblik šava

2.3.5.1 Tehnika zavarivanja

Uspostavljanje električnog luka je osim dodirom i odmicanjem (sl. 54a), moguće i povlačenjem vrha elektrode, uz prelazak na potrebno rastojanje (sl. 54b). Drugi način ima

prednost, jer se luk uspostavlja bez oštećenja obloge, a dužina luka se reguliše povećanjem,

a ne njegovim smanjenjem, što je daleko lakše.

a) b)

Slika 54. Uspostavljanje luka (a) primicanje-odmicanje (b) povlačenje

Prekidanje električnog luka je najbolje izvesti povlačenjem elektrode unazad (sl. 55b)na očvrslu trosku i udaljavanjem nakon toga. Pri direktnom podizanju elektrode (sl. 55a)

može da nastane greška u šavu tipa poroznosti.

a) b)Slika 55. Prekidanje električnog luka a) nepravilno; b) pravilno

Posebnu pažnju treba posvetiti nastavku prekinutog šava, s obzirom na krater koji može pri prekidu da nastane na kraju zavara. Da bi se izbjeglo popunjavanje kratera "na hladno",

primjenjuju se posebne tehnike, zavisno od vrste zavara (korjeni ili popuna), kao što je u

dvije projekcije prikazano na sl. 56. U prvom slučaju (korjeni zavar - sl. 56a), luk seuspostavlja na 15 do 20 mm od kraja zavara, na već izvedenom korjenom zavaru, poslije

čega se prelazi u korjen, radi popune žlijeba. U drugom slučaju (zavar popune - sl. 56b), luk




- 52 -

se uspostavlja na donjem dijelu (prethodni zavar) ili na stranici žlijeba, zatim se vraća nazad

na aktuelni zavar i tek onda se nastavlja sa daljom popunom žlijeba.

a) korjeni zavar b) zavar popuneSlika 56. Nastavljanje zavarivanja

Često se kod izvođenja E postupka koristi tzv. njihanje elektrode, tj. popunjavanje

žlijeba njenim poprečnim kretanjem (a ne samo podužnim), sl. 57.

Slika 57. Prikaz osnovnih načina njihanja elektrode




- 53 -

2.4 MAG/MIG POSTUPAK-ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE TOPLJIVOM

ELEKTRODNOM ŽICOM U ZAŠTITI GASA

Elektrolučno zavarivanje topljivom elektrodnom žicom u zaštiti gasa je postupak spa-

janja metala topljenjem i očvršćavanjem dijela osnovnog metala i dodatnog metala (elek-trodna žica) pri čemu se za zaštitu rastopljenog metala koriste inertni i aktivni gasovi, ilinjihove mješavine. Elektrolučno zavarivanje topljivom elektrodnom žicom u zaštiti gasa ješematski prikazano na sl. 58. U zavisnosti od vrste zaštitnog gasa elektrolučno zavarivanjetopljivom elektrodom se skraćeno obeležava kao MAG (Metal Aktivni Gas) ili MIG (Metal Inertni Gas), pri čemu se kod MAG postupka kao zaštita koristi CO2 (ugljendioksid) ili mješavina gasova koja se ponaša kao aktivni gas, a kod MIG postupka Ar, He(argon, helijum) ili mješavina gasova koja se ponaša kao inertni gas.

Slika 58. Elektrolučno zavarivanje topljivom elektrodom u zaštiti gasa [4]

• Prednosti postupka su: – univerzalna primjena sa tačke gledišta osnovnog materijala, – velika brzina topljenja, – velika brzina zavarivanja, – relativno jednostavna obuka zavarivača (za nelegirane i niskolegirane čelike), – jednostavna mehanizacija postupka, – primjenljiv u prinudnim položajima, – mali investicioni troškovi (za standardnu varijantu).• Mane postupka su:

– opasnost od grešaka u početku zavarivanja, – opasnost od grešaka pri sporom zavarivanju, zbog isticanja tečnog metala ispred električ-

nog luka, – relativno komplikovana obuka zavarivača (za visokolegirane čelike i obojene metale), – teškoće pri zavarivanju na otvorenom (strujanje vazduha).

Danas približno 60% svetske potrošnje dodatnog materijala otpada na elektrodne žiceza MIG-MAG. Osnovna primjena - metalna industrija, metalne konstrukcije, brodovi, posude pod pritiskom, motorna vozila.




- 54 -

2.4.1 Prenos dodatnog materijala

Osnovni načini prenosa dodatnog materijala su prenos u mlazu, kratkospojeni prenos i prenos u krupnim kapima, sl. 59. Osim njih, u novije vrijeme je razvijen čitav niz novihnačina prenosa dodatnog materijala, od kojih je najpoznatiji impulsni, rotirajući, STT

prenos.Prenos u mlazu je moguće postići strujom jačine veće od neke granične vrijednosti,

i to prvenstveno u zaštiti Ar (ili He), jer se u zaštiti CO2 dodatni materijal rasprskava (kodčelika je potrebno bar 80% Ar u smješi, a kod neželjeznih materijala čist Ar). Prenos umlazu je pogodan za zavarivanje debljih limova, jer koristi velike jačine struje.

Slika 59. Načini prenosa dodatnog materijala: a) prenos u mlazu; b) prenos krupnim kapimau dugom luku: b1 - formiranje kapi, b2-ekscentrično potisnuta kap; c) kratkospojeni prenos:c1-formiranje kapi, c2-prenos kapi [8]

Kratkospojeni prenos se postiže primjenom najmanjih jačina struje i najmanjih preč-

nika žice. Na ovaj način se dobijaju zavari malog presjeka, koji se brzo hlade, što jepogodno za spajanje tankih limova. Osim toga, kratkospojeni prenos je pogodan zaspajanje većih otvora žlijeba, i za spojeve kod kojih se zahtjevaju što manje deformacije, jer se ovakvim lukom unosi mala količina toplote.

Prenos u krupnim kapima je po svim karakteristikama između prethodna dva. Ovakav prenos dodatnog materijala se javlja prvenstveno pri upotrebi CO2, a jačina struje i naponluka čine "međuoblast" u odnosu na prethodna dva načina prenosa. Kvalitet spoja je po pravilu lošiji zbog nedovoljnog uvarivanja.

Najveći uticaj na način prenosa dodatnog materijala imaju parametri struje (vrsta i ja-

čina, karakteristika izvora), zaštitni gas, sastav dodatnog materijala i slobodna dužinaelektrodne žice. Povećanjem jačine struje prenos dodatnog materijala se mijenja odkratkospojenog do prenosa u mlazu, ali samo sa Ar kao zaštitnim gasom. Pri tom treba imatiu vidu da struja suviše velike jačine, u kombinaciji sa povećanom dužinom slobodnog krajaelektrodne žice, može da proizvede rotaciju rastopljenog dodatnog materijala i njegovoskretanje van metalne kupke sl. 60, što ograničava izbor jačine struje.




- 55 -

a) δ=15mm, I=280A b) δ=40mm, I=280A c) δ=40mm, I=450A d) δ=60mm, I=280A

Slika 60. Uticaj jačine struje (I) i slobodne dužine elektrodne žice (δ) na način prenosa [4]

U slučaju zaštite Ar, prenos u mlazu može da se postigne dovoljnom jačinom struje,koja zavisi od prečnika elektrodne žice. Uticaj jačine struje je sličan i kod ostalih zaštitnihgasova, ali zavisi i od drugih faktora. Od svih zaštitnih gasova samo Ar, pri dovoljnoj jačinistruje, garantuje prenos u mlazu. Helijum, iako inertan kao i Ar, po pravilu daje prenos ukrupnim kapima, nezavisno od jačine i vrste struje. S druge strane, He obezbjeđuje većudubinu uvarivanja od Ar, a prenos u mlazu može da se postigne dodavanjem bar 20% Ar,

što ujedno znatno smanjuje eksplozivnost He i daje znač

ajnu praktič

nu primjenu ovakvimmješavinama. Prenos u mlazu je kod MAG postupka moguće postići samo indirektnom polarnošću koja se najčešće i koristi (+ pol na žici), i to ako su ispunjeni još neki uslovi(npr. dodatak natrijuma i cezijuma u zaštitnom premazu elektrodne žice). Očigledno je daaktivni gasovi, CO2 i N2 (azot), imaju sličan uticaj na prenos dodatnog metala kao He, uzdodatne probleme, posebno kod direktne polarnosti.

Pri zavarivanju čelika inertni gasovi pokazuju izvjesne mane kada je prenos dodatnogmetala u pitanju (skretanje luka van ose, rasprskavanje dodatnog metala), što može da sesmanji ili otkloni dodatkom O2, ili drugih aktivnih gasova, npr. CO2, koji smanjuju površinski napon kapi dodatnog metala. Pozitivni efekti dodavanja O2 i CO2 su primetni i uvrlo malim količinama, ali su u praksi najčešće mešavine sa 1-5% O2 i do 20% CO2.

U sluč

aju mješavine Ar sa više od 25% CO2 situacija je različ

ita. CO2 disocira na≈3000°C, toplotna i elektroprovodljivost na toj temperaturi mu je veoma dobra. Za provođenje struje dovoljna je mala užarena tačka na vrhu žice. Toplota se prenosi samo u tojtački na vrhu žice. Slobodni kraj žice je znatno zagrijaniji od udaljenih djelova žice, pa je prenos dodatnog metala nepravilan, često u kratkom spoju, sa velikim rasprskavanjem.

Osim ova tri načina prenosa dodatnog metala, sve veću primjenu ima impulsni pre-nos, koji po kvalitetu može da dostigne TIG zavarivanje. Osnovna odlika ovog načina pre-nosa je mogućnost regulisanja veličine kapi u zavisnosti od učestalosti (frekvencije)kapanja. Luk je bez kratkog spoja i ostvaruje se impulsnom strujom iz pomoćnog izvora.Učestalost impulsa, a time i broj kapi u određenom vremenskom periodu, može da se

podešava. Iskustvo je pokazalo da optimalna učestalost impulsa odgovara učestalostigradske mreže od 50 Hz, a u praksi se koriste učestalosti u opsegu 20-120 Hz. Izvor strujetreba da obezbjedi dva nivoa jačine struje, osnovni nivo, koji treba da bude dovoljno nizak da onemogući prenos u mlazu, i pulsirajući nivo sl. 61, koji je znatno iznad nivoa potrebnog za prenos. Stoga se u jednom ciklusu prenese samo jedna kap, a kako je moguće podesiti vremenski period ciklusa i jačinu struje, time je omogućeno dobijanje potrebnogkvaliteta spoja. Koristeći opisani princip u novije vrijeme je razvijeno nekolikomodifikovanih varijanti impulsnog prenosa, posebno u slučaju primjene invertorskog




- 56 -

izvora struje, koji postaju dominantni u primjeni MAG/MIG postupka, jer daju najboljikvalitet zavarenog spoja.

⎯→vreme

Slika 61. Karakteristika struje pulsirajućeg prenosa

Primjena načina prenosa dodatnog materijala (vrste luka)

• Kratak luk – tanki limovi, prinudni položaji, korjeni prolaz pri maloj jačini struje.Prenos metala kroz luk - u kratkom spoju sa malim brojem kapi, sl. 62. Frekvencijakratkog spoja 20 do 120 Hz.

Slika 62

• Srednji luk - za limove srednje debljine - u mješavinama na bazi Ar, srednja jačina struje.Prenos u velikim kapima, ali sa manjim rasprskavanjem nego kod dugog luka u CO2.Preporuka: izbjegavati!

• Dugi luk - za debele ploče, velike jačine struje, zaštita CO2. Prenos u velikim kapima,

sa rasprskavanjem. Preporuka: izbjegavati!• Luk sa prenosom u mlazu sl. 63. - za debele limove, velike jačine struje , Ar ili mješa-

vina na bazi Ar. Prenos u sitnim kapljicama (mlaz), bez kratkog spoja, vrlo malo rasprskavanje.

• Rotirajući luk sl. 64.- vrlo velike debljine, vrlo velike jačine struje, spec. mješavine Ar i He.• Impulsni luk sl.65. - opšte, za svaku jačinu struje, mešavina na bazi Ar (ne može CO2).

Prenos metala bez kratkog spoja, kontrolisana veličina kapi i učestalost. Najmanjemoguće rasprskavanje.




- 57 -

Slika 63. Prenos u mlazu Slika 64. Rotirajući luk Slika 65. Impulsni luk

2.4.2 Zaštitni gasovi

Kao zaštitni gasovi najčešće se koriste: argon, helijum, ugljen-dioksid, azot, tekiseonik i vodonik (u manjim količinama) u mješavinama. Najčešće korišćeni zaštitnigasovi, prema EN 439, i njihove mješavine prikazani su tab. 12, zajedno sa podacima o ponašanju, primjeni i svojstvima. Uticaji nekih zaštitnih gasova na tehnološkekarakteristike postupka date su u tab. 13.

Tabela 12. Zaštitni gasovi i njihove smješe - primjena i svojstva

gas simbol ponašanje primjena karakteristika lukaAr (99,998%) I1 inertno svi metali, osim čelika najveća stabilnostHe (99,99%) I2 inertno Al, Mg, Cu povećana toplotna moć

Ar+(25÷75%)He I3 inertno Al, Mg, Cu između I1 i I2 N2 (99,9%) aktivno Cu povećana toplotna moć

Ar+(25÷30%)N2 inertno Al, Mg, Cu povećana toplotna moć Ar+2,5%CO2 M1-1 prakt. inertno visokolegirani Cr-Ni čelici prenos u mlazuAr+(1÷3%)O2 M1-2 prakt. inertno visokolegirani Cr-Ni čelici prenos u mlazuAr+(4÷8%)O2 M2-3 oksidirajuće ugljenični i niskoleg. čelici prenos u mlazuAr+(1÷15%)H2 R2 redukujuće visokolegirani čelici, Ni velika dubina uvarivanjaCO2 (99,9%) C oksidirajuće ugljenični i niskoleg. čelici moguće rasprskavanje

Ar+(26÷40%)CO2 M3-1 oksidirajuće ugljenični i niskoleg. čelici moguće rasprskavanje

Ar+6÷13%CO2+3÷5%O2 M3-2 oksidirajuće ugljenični i niskoleg. čelici malo rasprskavanjeCO2+20%O2 oksidirajuće ugljenični čelici moguće rasprskavanje

TIME Gas: 26.5% He, 8% CO2, 0,5 % O2, Ar ostatak

Primjena aktivnih gasova zahtjeva posebnu pažnju zbog pojave oksidacije. Ova poja-va, koja je i inače karakteristična za konvencionalne postupke zavarivanja, je posebnoizražena kada se CO2 koristi kao zaštitni gas, jer se tada odigrava sljedeća hemijska reak-cija:




- 58 -

2CO2⇔2CO+O2

Smjer ove reakcije zavisi prvenstveno od temperature tako što se na višim tempera-turama odvija disocijacija (razlaganje gasa), a na nižim temperaturama asocijacija (spajanjegasova). Zbog toga sastav gasne smješe zavisi od temperature sl. 66., tako da ispod1600°C postoji jedino CO2, a sa porastom temperature se povećava udio CO i O2, tako da

na 3800°C ostaje svega 7% CO2, uz 62% CO i 31% O2. Stoga je oksidacija daleko najizra-ženija u središnjem dijelu električnog luka, gde je temperatura najviša, a najmanje izraženana površini metalne kupke, gde je temperatura znatno niža. Prema tome osnovni problemkod MAG postupka je kako smanjiti oksidaciju kapi dodatnog metala tokom njihovog prenosa kroz električni luk.

Tabela 13. Zaštitni gasovi i njihove smješe - tehnološke karakteristike

Karakteristika Ar/CO2 Ar/O2 CO2

Dubina uvarivanja Normalni položajPrinudni položaj

Dobra,sigurnija zaštita sa

povećanjem % CO2

Dobra,može da postane kritičnazbog curenja ispred metalnekupke povećane tečljivosti

Dobra,sigurna

Termičko opterećenje pištolja smanjuje se sa povećanjem % CO2 Veliko malo (zbog dobretermičke provodnosti)

Brzina oksidacije Raste sa većim % CO2 Velika(specijalno pri 8% O2)

Velika

PoroznostOpada sa većim %CO2

Velika Mala

Rasprskavanje Raste sa većim % CO2 Bez rasprskavanja Najveće, raste sa povećanjem snage luka

Uvedena toplota

Raste sa povećanjem% CO2, manjom

brzinom hlađenja,smanjuje se opasnostod prslina

Najveća,velika brzina hlađenja,opasnost od prslina

Velika,Mala brzina hlađenja,Mala opasnost od

prslina

Mehaničke i tehnološkekarakteristike Dobre, srednje priCO2 >30% Dobre,srednje pri CO2 >12 Srednje

Mogućnosti popunezazora u korjenu

Raste sa smanjenjem%CO2

dobraManja nego kod

mešavina gasova

Prenos materijala krozluk

Kratak luk Srednji luk Impulsno (CO2<20%)Rotirajući luk

Kratak luk Srednji luk U mlazuImpulsnoRotirajući luk

Kratak luk Dugi luk

0CSlika 66. Sastav gasne smješe kod MAG postupka [8]

S a s t a v s m j e š e

%




- 59 -

Argon je inertan gas, bez boje, mirisa i ukusa. Iako nije otrovan, treba imati u vidu daAr u zatvorenoj prostoriji može da smanji koncentraciju kiseonika. Argon je stan-dardizovan, gde je propisan kvalitet, upotreba, metoda ispitivanja i način isporuke. Argonse proizvodi u četiri kvaliteta, zavisno od čistoće: A (najmanje 99,999% Ar), B (99,99%Ar), C (99,96% Ar) i D (85% Ar). Za zavarivanje se koristi Ar kvaliteta C, a za specijalne

sluč

ajeve kvaliteta B. Argon se isporuč

uje uč

elič

nim bocama označ

enim žutom bojom,zapremine 40 l i pritiska do 200 bara, pri čemu u bocu staje 6 Nm3, odnosno 10 kg argona.

Boce sa Ar se ne prazne do kraja, već se uvjek ostavlja dovoljan natpritisak da se sprječi prodiranje vazduha u bocu.

Ugljendioksid je gas bez boje i mirisa, kiselkastog ukusa. Do koncentracije 2,5% CO2 nije opasan za udisanje (kraće vrijeme), ali u većoj koncentraciji ili pri dugotrajnijem dej-stvu može da bude štetan. Ugljendioksid je standardizovan, skladišti se u čeličnim bocama,označenim tamnosivom bojom, zapremine 40 l i pritiska od 70-100 bara, tako da u svaku bocu staje 15 Nm

3, odnosno 30 kg CO2. Standardom su definisana tri kvaliteta CO2:tehnički, čisti i čvrsti (suvi led). U zavarivanju se primjenjuje čisti CO2 najmanje

koncentracije 99,8%.

2.4.3 Žica za zavarivanje

Elektrodne žice se proizvode u koturovima mase 1 - 100 kg u nizu prečnika od 0,8 do1,6 mm sa korakom 0,4 mm, a izuzetno 2,4 i 3,2 mm, pri čemu se žice manjeg prečnika (do1,2 mm) obično koriste za prenos krupnim kapima, a žice većeg prečnika (preko 1,2 mm)za prenos u mlazu i impulsni prenos. U industriji motornih vozila se koristi još i žica φ 0,9.

U slučaju zavarivanja čelika elektrodna žica treba da ima povećan sadržaj Si i Mn ucilju dezoksidacije metala šava i nadoknade sagorjelih elemenata u osnovnom materijalu. Ucilju sprječavanja nastanka poroznosti u metalu šava i zakaljenja, sadržaj ugljenika je og-

raničen na 0,12%. Pri izboru dodatnog materijala treba uzeti u obzir hemijski sastav imehanička svojstva osnovnog materijala, stanje i čistoću osnovnog materijala, položajzavarivanja i oblik prenosa dodatnog materijala.

Elektrodne žice za zavarivanje i navarivanje standardizovane su po EN 440.

2.4.4 Izvori struje i uređaji za zavarivanje

Uređaj za zavarivanje se sastoji od komponenti: Izvor struje, uređaj za dotur (dovod)žice, električni kablovi i gorionik, komandni sistem za zaštitne gasove, rashladnisistem,opšti komandni sistem , boca sa zaštitnim gasom




- 60 -

Slika 67. Šema uređaja za elektrolučno zavarivanje topljivom elektrodom u zaštiti gasa

Gorionik se sastoji od kontaktne vođice, mlaznice za zaštitni gas i elemenata zafiksiranje, sl. 68. Tokom rada, temperatura može da dostigne 700oC (čak i prikratkotrajnom zavarivanju), usljed čega se na gasnoj mlaznici lijepi troska. Da bi se tospriječilo, posebno kod većih jačina struje, koriste se gorionici hlađeni vodom. Pri tometreba voditi računa o sljedećem:• gasovi bogati Ar termički više opterećuju gorionik u odnosu na CO2 ,• prečnik kontaktne vođice da bude veći za 0,2 mm (za čelik), tj. 0,5 mm (za Al) od

prečnika žice,• kontaktne vođice treba da budu od E-Cu, CuCr ili CuCrZr. Zamjena kontaktne vođice

zbog habanja pri zameni kotura žice (≈15 kg) se smatra normalnom. Izbor materijalakontaktne vođice zavisi od primjene - E-Cu ima najbolju elektroprovodnost, ali se brzohabaju, dok je situacija obrnuta kod pomenutih legura,

• ako treba smanjiti trenje između kontaktne vođice i žice da bi se obezbjedilo nesmetanoklizanje, odnosno dotur žice, preporučuje se korišćenje teflonskog umetka,

• dužina paketa crijeva (kablovi za struju, gas i rashladnu vodu) treba da bude što manja.

Slika 68. Gorionici za MIG/MAG postupak [8]




- 61 -

Za elektrolučno zavarivanje topljivom elektrodnom žicom u zaštiti gasa koriste se iz-vori struje sa ravnom ili blagopadajućom spoljnom statičkom karakteristikom da bi se is-koristio efekt samoregulacije dužine luka, sl. 69. Naime, ako se dužina luka poveća takoda se karakteristike luka mijenjaju od 1 do 3, sl. 69, značajno se smanjuje jačina struje, što je na sl. 69 označeno sa I1 do I3. Usljed smanjenja jačine struje gotovo trenutno se smanjuje

brzina topljenja elektrodne žice, a time i dužina luka. S druge strane, ako se dužina lukasmanji (karakteristike luka 3-1, sl. 69), jačina struje raste od I3 do I1, pa se dužina luka povećava. Prema tome dužina luka se vraća na početnu vrijednost, što se naziva efektomsamoregulacije.

Osim navedene statičke karakteristike, izvori struje za MAG/MIG postupak treba daobezbijede i bolju dinamičku karakteristike u odnosu na izvore struje za E postupak, posebno u slučaju kratkospojenog prenosa dodatnog materijala. Tako npr. da bi se usporila promjena jačine struje poslije kratkog spoja u strujno kolo se ubacuje indukcioni kalem,koji proizvodi efekt prikazan na sl. 70, čime se popravlja kvalitet zavarenih spojeva.

I3 I2 I1 I (A)

Slika 69. Efekt samoregulacije Slika 70. Uticaj prigušnice na jačinu struje

Za elektrolučno zavarivanje topljivom elektrodom u zaštiti gasa po pravilu se koristi

jednosmerna struja indirektne polarnosti (+ pol na žici) jer daje stabilan luk, ravnomjeran prenos dodatnog materijala (po potrebi prenos u mlazu, čak i pri korišćenju aktivnihzaštitnih gasova) sa malim gubicima usljed rasprskavanja i dobre karakteristike spoja uširokom opsegu jačine struje. Direktna polarnost se koristi ukoliko je neophodno dobiti štomanje uvarivanje, npr. kod tankih limova, ali se njena primjena izbjegava zbog smanjenestabilnosti luka. Naizmenična struja se ne koristi zbog značajno smanjene stabilnosti luka.

Dovod žice obezbjeđuje poseban uređaj, sl. 71. Postoje različiti sistemi dovođenja žice,sl. 72. Kabinski sistem se primjenjuje kod nepokretnog radnog mjesta, jer su i kotur žice i po-gonski mehanizam smješteni u kućište izvora struje, sl. 72a. Kod univerzalnog sistema cijeliuređaj za dovod žice se nalazi van kućišta, što omogućava rad na promjenljivim radnimmjestima i na velikim radnim komadima, sl. 72b. Tandemski uređaj ima dva pogonska

mehanizma, jedan u kućištu izvora struje direktno do kotura žice, a drugi u blizini radnogmesta, sl. 72c, što takođe omogućava rad na promjenljivim radnim mjestima i na velikim inepristupačnim radnim komadima. Uređaj tipa ″ push-pull″ takođe ima dva pogonska me-hanizma, jedan u kućištu kao kod tandemskog uređaja, dok je drugi pogon u gorioniku, takoda vuče (″ pull″) žicu umesto da je gura (″ push″), sl. 72d. Ovaj uređaj je pogodan za zavariva-nje na nepristupačnim mjestima, gde bi kotur žice smetao, a traži se pouzdano vođenje žicena veće udaljenosti. Uobičajene radne daljine pojedinih sistema su naznačene na sl. 72 a-d.




- 62 -

Slika 71. Šema dovođenja žice: 1 - kotur sa žicom, 2 - izlazna vođica, 3 - valjciza usmeravanje žice, 4 - pogonski valjci, 5 - pritisni valjak, 6 - ulazna vođica

Slika 72. Sistemi dovođenja žice: A) kabinski, B) univerzalni, C) tandemski, D) ″ push-pull″ [4]

Od posebnog značaja kod punjene žice i drugih “mekših” žica (obojeni metali) je primjena pogonskog mehanizma sa 4 točkića, umjesto 2, jer se time obezbjeđuje dotur žicemanjim pritiskom, ravnomjerno raspoređenim na 2 para točkića. Takođe je bitan oblik površine točkića na koji žica naliježe - dok je kod “tvrdih” žica uobičajeni profil “V”, dotle

kod “mekih” žica ova površina mora da bude profilisana, npr. u obliku “∪”.

Treba imati u vidu da je pravilan izbor kontaktne vođice i mehanizma za dotur žice od presudnog značaja za kvalitetno MIG/MAG zavarivanje, posebno kada se koristi punjenažica ili puna žica od objenih metala i legura aluminijuma.




- 63 -

2.4.5 Tehnologija zavarivanja

Osnovni parametri elektrolučnog zavarivanja topljivom elektrodnom žicom u zaštitigasa su vrsta i jačina struje, napon luka, brzina dotura žice, prečnik žice, dužina slobodnogdijela i nagib žice za zavarivanje, položaj zavarivanja, vrsta i protok zaštitnog gasa.

Vrsta i jačina struje imaju značajan uticaj na dimenzije šava, kao što je objašnjeno kod

E postupka. Pri ostalim konstantnim parametrima, zavisnost brzine topljenja elektrodnežice i jačine struje je linearna za manje vrjednosti jačine struje, a pri većim vrijednostima jačine struje, posebno kod manjih prečnika žice, zavisnost postaje nelinearna, sl. 73. Uzrok tome je zagrijavanje slobodnog kraja žice električnim otporom. Kao kod E postupka, zakonstantnu brzinu dovođenja, žice većeg prečnika zahtjevaju jaču struju, s tim da je kodMAG/MIG postupka nelinearnost te zavisnosti izraženija. Tako je npr. za brzinu dovođenjažice od 5 m/min potrebna jačina struje 85 A za prečnik žice 0,8 mm, odnosno 325 A za prečnik žice 1,6 mm.

Slobodni kraj žice mora da bude u određenim granicama jer njegova prevelika dužinauslovljava višak dodatnog materijala i nedovoljnu količinu toplote za njegovo topljenje, štodaje plitko uvarivanje i nepovoljan oblik šava, a s druge strane, smanjenjem njegove dužine

luk postaje nestabilan. Treba uočiti da se sa povećanjem dužine slobodnog kraja žice povećava njen električni otpor i stepen zagrijavanja, pa je slabija struja potrebna zatopljenje žice. Iskustvo pokazuje da je za kratkospojeni prenos potreban slobodni krajdužine 6 do 12,5 mm, a za ostale načine prenosa 12,5 do 25 mm. Osim slobodnog krajažice, i odstojanje mlaznice za gas od osnovnog materijala bitno utiče na zavarivanje. S jedne strane, odstojanje mlaznice treba da bude što manja da bi zaštita gasom bila štoefikasnija, a s druge strane, suviše malo odstojanje izlaže mlaznicu prevelikoj toploti ismanjuje zavarivaču mogućnost vizuelne kontrole zone zavarivanja. Slobodni kraj žice, kaoi odstojanje vođice i mlaznice od osnovnog materijala su prikazani na sl. 74.

U zavisnosti od jačine struje razlikuju se tri međusobno zavisna položaja slobodnogkraja žice i mlaznice za gas:

- slobodni kraj žice manji od odstojanja mlaznice, za jačine struje 50-150 A, sl. 75a- slobodni kraj žice jednak odstojanja mlaznice, za jačine struje 150-350 A, sl. 75b- slobodni kraj žice veći od odstojanja mlaznice, za jačine struje iznad 350 A, sl. 75c.

U cjelini gledano, sa povećanjem jačine struje značajno se povećava slobodni krajžice, a u manjoj mjeri i udaljenost mlaznice.

vž

(m/min)

I(A) Slika 73. Zavisnost brzine dovođenja

elektrodne žice vž i jačine struje I

Slika 74. Karakteristični položajislobodnog kraja žice i mlaznice za gas




- 64 -

Slika 75. Karakteristični položaji slobodnog kraja žice i mlaznice za gas

Napon luka utiče bitno na kvalitet zavarenog spoja, jer promjenom njegove vrjednostimože da se utiče na način prenosa dodatnog materijala i u manjoj mjeri na dimenzije šava(na isti način kao kod E postupka). Uticaj napona na prenos dodatnog metala je prikazan utab. 14, gde su date tipične vrijednosti napona koje se koriste za zavarivanje različitihmetala u zavisnosti od vrste zaštitnog gasa.

Uticaj brzine zavarivanja je isti kao kod E postupka. Brzina zavarivanja se bira prvenstveno u zavisnosti od jačine struje proporcionalno njenoj vrijednosti, da bi se

održala zadana vrijednost pogonske energije i položaja zavarivanja (manja brzinazavarivanja za prinudne položaje, pod uslovom da je i jačina struje manja).

Položaj gorionika ima veliki uticaj na oblik šava. Tako npr. nagib elektrodne žice u od-nosu na vertikalu bitno mijenja oblik šava od širokog i plitkog (nagib u smjeru zavarivanja,tj. tehnika zavarivanja unaprijed) do uskog i dubokog (nagib suprotan smjeru zavarivanja,tj. tehnika zavarivanja unazad), sl. 76.

Tablica 14. Tipič ne vrednosti napona luka za zavarivanje u zaštiti gasa

Napon (V)

Metal

Prenos krupnim kapima

prečnik elektrode 1.6 mm

Kratkospojeni prenos

prečnik elektrode 0.8 mmAr He 25% Ar-75% He

Ar-O2

1-5%O2

CO2 Ar Ar-O2

1-5%O2

75% Ar-25%CO2

CO2

Aluminijum 25 30 29 - - 19 - - -Ugljenični čelik - - - 28 30 17 18 19 20 Niskoleg. čelik - - - 28 30 17 18 19 20 Ner đajući čelik 24 - - 26 - 18 19 21 -

Nikal 26 30 28 - - 22 - - -Bakar 30 36 33 - - 24 22 - -

Maksimalna dubina uvarivanja se postiže tehnikom zavarivanja unazad. Osim toga,tehnika zavarivanja unazad daje stabilniji luk, manju poroznost šava i manje rasprskavanjedodatnog materijala. S druge strane, rukovanje gorionikom i kontrola metalne kupke su jednostavniji pri zavarivanju unaprijed, koje stoga ima prednost kod tankih limova i korje-nih zavara. Prema prečniku elektrodne žice bira se jačina struje, jer je u slučaju nedovoljne jačine struje, odnosno prevelikog prečnika elektrodne žice njeno topljenje nedovoljno, a uobrnutom slučaju tipične pojave su rasprskavanje, poroznost i nepravilna geometrija šava.Prema tome, gustina struje, definisana kao količnik jačine struje i prečnika elektrode, odre-




- 65 -

đuje dimenzije šava na sledeći način: veća dubina uvarivanja i manja širina šava se dobijavećom gustinom struje (ili veća jačina struje za isti prečnik ili manji prečnik za istu jačinustruje). Prenos dodatnog materijala u mlazu i krupnim kapima se po pravilu primjenjuju zazavarivanje u horizontalnom položaju, dok se kratkospojeni i pulsirajući prenos koriste usvim položajima. Za zavarivanje u vertikalnom i nadglavnom položaju koriste se žice ma-

njeg preč

nika, kao i kratkospojeni ili pulsirajuć

i prenos dodatnog materijala, jer se time pojačavaju dejstva elektrodinamičke sile i površinskog napona, što omogućava savlađa-vanje dejstva gravitacije.

smjer zavarivanja

Tehnika zavarivanja Gorionik Tehnika zavarivanjaunaprijed vertikalan unazad

Slika 76. Uticaj nagiba gorionika na oblik šava

Uticaj vrste zaštitnog gasa na oblik šava je dat na sl. 77. Osim vrste zaštitnih gasova bitan je i uticaj njihovog protoka koji zavisi od vrste spoja, položaja i brzine zavarivanja,oblika i dimenzija žljeba, jačine struje, napona luka i prečnika žice. Pri određivanju potroš-nje zaštitnog gasa, treba imati u vidu da u slučaju nedovoljne količine okolni gasovi moguda prodru u metalnu kupku, a u slučaju prevelike količine i brzine strujanja nastajeturbulencija sa istim posledicama.

Slika 77. Uticaj vrste zaštitnog gasa na oblik šava

Pri zavarivanju u zaštiti gasa treba imati u vidu strujanje okolnog vazduha, koje nesmije da bude takvo da ometa dejstvo zaštitnog gasa. Posebno pri radu na otvorenom po-trebno je predvidjeti dovoljno dobar zaklon od vjetra i prinudnog strujanja vazduha.




- 66 -

2.4.6 Tehnika zavarivanja

Kretanje vrha žice kod višeprolaznog zavarivanja u horizontalnom položaju je prikazano na sl. 78, tako što je korjeni prolaz dat na sl. 78a, prolaz popune na sl. 78b, a pokrivni prolaz na sl. 78c. Gorionik se po pravilu vodi tehikom unazad, nagnut do 25° uodnosu na vertikalu, sem kod tankih limova, kada se koristi tehnika unaprijed.

Kada se zavarivanje završi i isključi struja, gorionik se drži nad metalnom kupkom još 5-10 s, da bi se obezbijedila zaštita metala šava. Kod odgovornih konstrukcija luk treba prekinuti na pomoćnoj izlaznoj pločici, a ne na metalu šava. Greške pri MIG/MAGzavarivanju su date u tab. 15 i prikazane na sl. 79.

Slika 78. Kretanje vrha žice pri horizontalnom zavarivanju - sučeoni spoj

a) b)

c) d)

e)




- 67 -

f ) g )

Slika 79. Greške pri MIG/MAG zavarivanju [8]

Tabela 15. Greške pri MIG/MAG zavarivanju

Greška Uzrok Tehnološka greška Slika

a. Pogrešna priprema žlijeba mali ugao otvoramali otvor ili velika visina otvoraveliko smaknuće strana

79a

b. Teško uspostavljanje luka nisu korišćene tehnološke probeloša priprema stranicanedovoljno preklapanje zavara

79b

c. Mala snaga luka mali napon ili mala jačina strujevelika brzina zavarivanjavelika slobodna dužina žice

79c

d. Isticanje metalne kupke ispred luka snaga luka i zapremina kupke velikimala brzina zavarivanjaugao nagiba žice veliki

79d

N e d o v o l j n o v e z i v a n j e

e. Pogrešan položaj elektrode velika slobodna dužinakontaktna mlaznica velika pogrešan redosled polaganja zavara

79e

a. Gorionik defektan velika slobodna dužinakontaktna mlaznica deformisanacurenje u rashladnom crevukontantna mlaznica zaprljana

79f

b. Pogrešan položaj pištolja veliki ugaoveliko rastojanje mlaznica-radni komad

79g

c. Brzo strujanje vazduhad. Magnetno skretanje lukae. Pogrešna kombinacija gas-žica visok sadržaj C, nizak sadržaj Si i Mn

(žica)visok sadržaj O2 (gas) ili vlage

P o r o z n o s t

f. Zaprljane površine stranica

Z a j e d

velika snaga lukavelika brzina zavarivanjanedovoljno njihanje žice pogrešan položaj pištolja




- 68 -

2.4.7 Podešavanje MIG/MAG aparata

Savremeni aparati za MIG/MAG postupak zavarivanja posjeduju upravljačke table samogućnošću podešavanja svih uticajnih parametara režima rada. Sinergijski uređaji imajumogućnost pohranjivanja (snimanja) programa koji sadrže parametre za određenezavarivačke zahvate. Za dobar zavar neophodan je optimalan izbor parametara. Na slikama

br. 80, 81 i 82 dati su prikazi upravljačkih tabli savremenih Varstroj-evih aparata:VARMIG 350 Synergy, VPS 4000 digit i VARMIG 600 D44 Synergy, respektivno, saobjašnjenjima funkcija pojedinih tipki.

Sl. 80 Upravljačka tabla aparata za MIG/MAG postupak (VARMIG 350 Synergy)

1. Prekidač za uključivanje.2. Prekidač za grubu regulaciju napona struje zavarivanja.3. Prekidač za finu regulaciju napona struje zavarivanja.4. Tipka za izbor materijala i zaštitnog gasa.5. Tipka za izbor debljine žice za zavarivanje.6. Tipka za izbor načina zavarivanja (kontinualno, tačkasto).

7. Enkoder za podešavanje intervala zavarivanja.8. Enkoder za podešavanje vremena tačkanja.9. Displej za prikaz napona.10. Displej za prikaz jačine struje.11. Indikatorska lampica uključene termozaštite.12. Indikatorska lampica za vanjsko (ručno) podešavanje.13. Enkoder za podešavanje brzine dodavanja žice.




- 69 -

Sl. 81 Upravljačka tabla, aparata za MIG/MAG postupak, VPS 4000 digit.

1. Izbor procesa zavarivanja ( DC-pulsno, DC- standardno, REL- postupak).2. Tipka za izbor materijala i zaštitnog gasa.3. Tipka za izbor prečnika žice za zavarivanje.4. Izbor jačine struje, brzine žice, trajanja pulsa i frekvencije pulsa.5. Izbor napona, korekcija napona, korekcija u %, izbor pohranjenog programa.6. Enkoder za podešavanje izabranog parametra.

7. Izbor režima rada (kontinualno, tačkasto, pulsno).8. Tipka za izbor funkcija na displeju.9. Podešavanje karakteristika luka.10. Uključivanje WAWE PLUS- opcije ( oblik pulsa).11. Tipka za podešavanje vremena tačkanja.12. Funkcijska tipka (izbor funkcije).13. Prikaz početne struje.14. Tipka za izbor sinergijski ili slobodno podešeni rad.15. Uključivanje konstantne dubine provara.16. Izbor vodom hlađenog gorionika.17. Kontrola protoka gasa.

18. Tipka za uvo

đ

enje žice u polikabal i gorionik.19. Pozivanje pohranjenog (snimljenog) programa.20. Pohranjivanje (snimanje) programa sa izabranim parametrima.21. Potvrda podešenih parametara.




- 70 -

Sl. 82 Upravljačka tabla, aparata za MIG/MAG postupak, VARMIG 600 D44 Synergy.

1. Tipka za izbor materijala i zaštitnog gasa.2. Tipka za izbor prečnika žice za zavarivanje.

3.

Tipka za izbor nač

ina zavarivanja.4. Tipka za podešavanje dodatnih funkcija.5. Tipka za podešavanje protoka zaštitnog gasa.6. Tipka za uvođenje žice.7. Displej za prikaz napona struje i vremena tačkanja.8. Displej za prikaz jačine struje i brzine žice.9. Lampica za uključenu termozaštitu.10. Lampica za uključeno vanjsko podešavanje.11. Encoder za podešavanje brzine dodavanja žice, struje i napona kod

vanjskog podešavanja parametara.




- 71 -

2.5 TIG POSTUPAK-ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE NETOPLJIVOM

ELEKTRODOM U ZAŠTITI INERTNOG GASA

Elektrolučno zavarivanje netopljivom elektrodom u zaštiti gasa je postupak spajanja

metala topljenjem i očvršćavanjem dijela osnovnog metala i dodatnog metala (žica zazavarivanje - ako se koristi), pri čemu se kao zaštita koristi inertan gas (aktivni gasovi nedolaze u obzir jer bi izazvali oksidaciju vrha elektrode), sl. 83.

Slika 83. Šematski prikaz elektrolučnog zavarivanja netopljivom elektrodom [4]

Ovaj postupak se skraćeno obiljležava TIG ili WIG (T od tungsten - engleska reijč za

volfram (W) - materijal elektrode, IG-inert gas) i prvobitno je uveden kao postupak zavari-vanja Al i njegovih legura zahvaljujući efektu katodnog čišćenja. Ovaj efekt se sastoji urazbijanju i uklanjanju skrame teškotopljivog oksida Al2O3 iz metalne kupke ili sa njene površine dejstvom elektrona koji se kreću od osnovnog metala prema elektrodi, čime sesprečava njegovo taloženje u dnu metala šava i omogućava zavarivanje Al.

U današnje vrijeme primjena TIG postupka je znatno veća, najviše zbog vrhunskogkvaliteta spoja, koji se, između ostalog, postiže boljom kontrolom unesene toplote idodatnog metala zahvaljujući razdvajanju uloga dodatnog metala i elektrode. Zavari-vanje TIG postupkom je moguće i bez dodatnog metala, što je posebno važno kod tankih li-mova. Iako je u osnovi ručni postupak, TIG može da se automatizuje, kako u smislu dovo-đenja žice, tako i u smislu vođenja elektrode. U odnosu na E postupak osnovne prednosti

TIG postupka su bolja zaštita metalne kupke, nepostojanje troske (ne gubi se vrjeme nazamjenu elektrode i skidanje troske kod višeprolaznog zavarivanja), mogućnost korišćenjažica manjeg prečnika, odnosno većih gustina struje. Prednosti TIG postupka posebno dolazedo izražaja kod tankih limova, materijala kao što su obojeni metali i ner đajući čelici, kao ikorjenih prolaza odgovornih spojeva. S druge strane, TIG postupak nije konkuretan ostalimelektrolučnim postupcima kada je u pitanju ekonomičnost zavarivanja debelih i/ili dugačkihlimova od običnih konstrukcionih čelika. Proizvodnost TIG postupka može da se poveća primjenom varijante sa zagrijanom žicom.




- 72 -

Prednosti TIG postupka su:- vrhunski kvalitet spoja, bez grešaka,- nema rasprskavanja - dodatni metal se topi u metalnoj kupki, ne prenosi se kroz luk,- moguća primjena i bez dodatnog materijala,

- odlična kontrola (oblika) korijena,- precizna kontrola parametara zavarivanja,

- primjenljiv na veliki broj osnovnih metala,- dobra kontrola izvora toplote i načina uvođenja dodatnog materijala,- nema troske,- bilo koji položaj zavarivanja.

Mane TIG postupka su:- relativno mala toplotna moć i produktivnost,- zahtijeva se posebna obučenost zavarivača,- teškoće u zaštiti zavarenog spoja pri zavarivanju na otvorenom.

2.5.1 Vrste izvora struje

- jednosmjerna struja (JS) i/ili naizmjenična struja (NS),- JS se koristi za sve osnovne metala, osim za Al, Mg i ostale metale sa tvrdim

oksidima za koje se koristi NS,- strmopadajuća statička karakteristika,- noviji izvori struje: tranzistorski ili tiristorski, omogućavaju zavarivanje u ciklusu

(startovanje, pulsiranje jačine struje i zaustavljanje luka),- JS izvori su obično sa trofaznom strujom - uniformno opterećenje električne mreže,- NS izvor obično ima i JS,- stariji izvori NS sa jednofaznom strujom - nesimetrično opterećenje električne mreže,- noviji izvori NS manje mase (manji transformator ) - sa tranzistorima (invertori).

Kod TIG postupka se najčešće koriste naizmjenična struja (NS) i jednosmjerna strujadirektne polarnosti (JSDP)(minus pol na elektrodi) . Uticaj vrste struje na oblik šava izvedenTIG postupkom je prikazan na sl. 84. Jednosmjerna struja direktne polarnosti daje najuži inajdublji šav, sl.84a. Toplota pri zavarivanju se raspoređuje približno 1/3 na elektrodu, a 2/3na osnovni materijal. Jonizovane čestice su usmjerene od materijala ka elektrodi, a elektroniod elektrode ka osnovnom materijalu, tako da se ne dobija efekt površinskog čišćenjateškotopljivih oksida, kao što je to slučaj kod jednosmjerne struje indirektne polarnosti(JSIP), sl. 85a. Stoga se jednosmjernom strujom direktne polarnosti zavaruju metalikod kojih efekat čišćenja nije potreban (čelici, nikl, bakar i njihove legure).

Indirektna polarnost daje najširi i najplići šav, sl. 84b. Toplota pri zavarivanju se ras- poređuje suprotno prethodnom slučaju, odnosno 2/3 na elektrodu, a 1/3 na osnovnimaterijal, što je neracionalno, daje nestabilan luk i pregrijava elektrodu i gorionik. Iako jednosmerna struja indirektne polarnosti, zahvaljujući kretanju elektrona od osnovnogmaterijala ka elektrodi, proizvodi efekt površinskog čišćenja teškotopljivih oksida, sobzirom na navedene nedostatke njena praktična primena je beznačajna, a za zavarivanjealuminijuma i njegovih legura se koristi naizmenična struja.




- 73 -

Slika 84. Oblik šava u zavisnosti od vrste struje: a) JSDP; b) JSIP; c) NS

Naizmenična struja daje šav širine i dubine izmeđa dva polariteta jednosmjerne struje,sl. 84c. S obzirom na prirodu naizmjenične struje (promjena polariteta 50 puta u sekundi)električni luk je nestabilan. Da bi se ova mana naizmjenične struje svela na najmanju mjeru primjenjuje se tzv. visokofrekventni VF generator. Nedostatak je i tzv. nesimetrija struje.Radi se o različitim sposobnostima aluminijuma i volframa da emituju elektrone, usljedčega se povećava negativna poluperioda na račun pozitivne, jer se više elektrona emituje sa

volframove elektrode kada je ona na (-) polu, sl. 85b. Prva posljedica ove nesimetrije jeskoro jednosmjerno dejstvo električnog luka, što uslovljava prekomjerno zagrijavanje za-varivačkog transformatora, a druga posljedica je značajno smanjenje efekta katodnogčišćenja. Da bi se ovo spriječilo, u strujno kolo se uvodi kondenzatorska baterija, vezanaredno sa lukom, koja ima zadatak da povećava pozitivne polu-periode, tj. da uspostavljasimetriju talasa struje, sl. 83b. Time se ujedno i povećava efekt čišćenja, što omogućavaprimjenu naizmjenične struje za zavarivanje aluminijuma i njegovih legura. Stoga sunoviji transformatori za TIG postupak po pravilu snabdjeveni i VF generatorom i kondenza-torskom baterijom.

a)

b)Slika 85. a) Efekat katodnog čišćenja; b) Asimetrični i simetrični oblik periode NS




- 74 -

2.5.2 Netopljive elektrode

Netopljive elektrode se izrađuju od volframa, odnosno legura volframa i torijum, cirko-nijum ili lantan oksida. Za ručni TIG postupak postoje četir vrste elektroda:

a) Elektrode od čistog volframa (W) - temperatura topljenja 3410°C, koje se proizvode sin-

terovanjem praška volframa, čistoće min. 99,5%, jer veći udio nečistoća prouzrokuje brzotrošenje elektrode.

b) Elektrode od volframa sa dodatkom 0,9 do 4,2% oksida torijuma (W-Th), koji omogu-ćava lakše emitovanje elektrona, što obezbjeđuje lakše uspostavljanje i održavanjestrujnog luka i bolje podnošenje strujnih opterećenja. Osim toga, ovim elektrodama se povećava stabilnost luka na temperaturama, nižim i do 1000°C u odnosu na elektrode odčistog volframa, čime se izbjegava djelimično rastapanje elektrode i obezbjeđuje znatnoduži radni vijek. Na sl. 86 je prikazana zavisnost gustine struje od temperature za W i W-Th elektrode.

Slika 86. Zavisnost gustine struje od temperature kod W i W-Th elektrode [8]

c) Volframove elektrode sa 0,3 do 0,9% cirkonijum oksida. Po svojstvima i cijeni oveelektrode su između dvije prethodno navedene grupe. Primjenjuju se samo kodnaizmjenične struje, odnosno za zavarivanje aluminijuma i lakih legura.

d) Volframove elektrode sa 0,9 do 1,2% lantan oksida. Koriste se za plazma zavarivanje, jer imaju duži vijek od ostalih varijanti.

U tab. 16 su prikazane navedene vrste netopljivih elektroda, zajedno sa sistemom označa-vanja prema standardu EN 26848 i osnovnim karaketristikama.

- Kodifikacija po hemijskom sastavu: prvo slovo = simbol glavne komponentedrugo slovo = početno slovo oksida + broj (sadržaj oksida x 10)

- Uslovi isporuke:




- 75 -

- prečnici : 0.5; 1.0; 1.6; 2; 2.5; 3.2; 4; 5; 6; 8; 10 (mm)- dužine: 50; 75; 100, 175 (mm)- pravolinijske (strogo)- kvalitet (bez prslina, pora, uključaka).

Tabela 16 . Netopljive elektrodeMaterijal (dodaci - %) Simbol Boja Primjedbe

Volfram < 0.2 WP ZelenaDobra stabilnost kod NS.Problemi pri startovanju kod JS.

Volfram satorijumoksidom

0.3-0.5 ThO2 0.8-1.2 ThO2 1.7-2.2 ThO2

2.8-3.2 ThO2

3.8-4.2 ThO2

WT4WT 10WT 20WT 30WT 40

PlavaŽutaCrvenaLjubičasta Narandžasta

Povećanjem sadržaja ThO2 povećava se vijek, dozvoljena jačina struje i popravljastartovanje.

Th je radioaktivan!Volfram sacirkonijum

oksidom

0.15-0.5 ZrO2 0.7-0.9 ZrO2

WZ 4WZ 8

SmeđaBijela

Smanjeni uključci volframa umetalu šava (koristi se za

nuklearne posude).Volfram sa

lantanoksidom

0.9-1.2 LaO2 WL 10 CrnaDuži vijek od WT elektroda

(za plazma zavarivanje)

Ne samo vrsta materijala, već i oblik vrha elektrode bitno utiče na stabilnost luka idubinu uvarivanja. Postoje dva osnovna oblika vrha elektrode: konusni i sferni. U prvomslučaju gustina struje je znatno veća, pa je strujni luk koncentrisan, sl. 87a. U drugomslučaju jačina struje je mala, luk nije koncentrisan, pa se dobija znatno manja dubinauvarivanja, a veća širina šava, sl. 87b. Konusni oblik se koristi sa JS, a sferni sa NS, sl. 88.

a) b)Slika 87. Uticaj oblika vrha elektrode na oblik šava

Slika 88.




- 76 -

2.5.3 Dodatni materijal - žice za zavarivanje

Žice za zavarivanje čelika ( standardizovane po ISO 636) su po pravilu oblika šipkidužine 1000 mm, prečnika 0,8 do 4 mm. U tab. 17 su dati podaci o nekim žicama za zava-rivanje ner đajućih visokolegiranih čelika proizvodnje FEP (Plužine CG).

Tabela 17. Žica za zavarivanje ner đ ajućih visokolegiranih č elikahemijski sastav (%)oznaka

PIVA C Si Mn Cr Ni Nb Moosnovnimaterijal

TIG 19/9 Nb 0,04-0,07

0,3-0,6 1,5-1,9 19,0-20,5

9,5-10,5 0,4-0,8 Č4571-2, Č4580

TIG 19/12/3 Nb 0,04-0,07

0,3-0,6 1,5-2,0 18,5-19,5

11,5-12,5

0,4-0,8 2,0-2,6 Č4573-4, Č4583

TIG 25/20 0,08-0,12

0,5-0,7 1,7-1,9 24,5-25,5

20,0-21,0

Č4578

TIG 18/8/6 0,05-0,10

0,2-0,5 6,5-7,5 18,5-19,5

8,0-9,0 visokolegirani č.

Za zavarivanje Al i njegovih legura se koriste žice i šipke, tab. 18. Njihovo

označavanje je definisano na sljedeći način: naziv proizvoda, d(xL), oznaka legure, stanjelegure, gde je d prečnik, a L dužina žice (šipke) u mm. Primjer označavanja je:

Žica 2,0 S.AlMg3.20

za vučenu žicu prečnika 2 mm, izrađenu od legure AlMg3.Šipke za zavarivanje aluminijuma i aluminijumskih legura moraju da budu obojene na

jednom kraju, sa čela, jednom ili dvjema bojama, tab. 18. Primena žica i šipki za zava-rivanje aluminijuma i aluminijumskih legura je takođe data u tab. 18.

Tabela 18. Žice i šipke za zavarivanje aluminijuma i aluminijumskih legura

oznaka boja primjena (osnovni materijal)S.Al99,8 plava-smeđa Al99,8; Al99,7S.Al99,5 plava Al99,5; Al99; AlMn1S.AlMn1 ljubičasta AlMn1S.AlMg3 zelena AlMg2; AlMg3; AlMg5S.AlMg5 zelena-smeđa AlMg3; AlMg5S.AlSi12 smeđa Al-Si legure sa Si>8%

2.5.4 Zaštitni gasovi i mlaznica

Za zaštitu metalne kupke koriste se po pravilu inertni gasovi, argon ili helijum. Os-novne prednosti argona u odnosu na helijum su: veća jonizaciona energija, što omogućavalakše uspostavljanje i održavanje električnog luka, manji gradijent napona (6 V) u strujnomluku, što obezbjeđuje neznatnu promjenu napona pri promjeni dužine luka, izraženiji efekatčišćenja oksida, manja osetljivost na strujanje okolnog vazduha, niža cjena i sigurniji rad.Prednost helijuma je veća toplotna moć luka, što je bitno kod zavarivanja metala veliketoplotne provodnosti, posebno kod većih debljina. Dodatni problem kod primene helijuma je njegova mala gustina (nekoliko puta manja od vazduha, dok je gustina argona veća od




- 77 -

gustine vazduha), pa je za održavanje zaštitnog omotača potreban dva do tri puta veći protok gasa. Stoga se u praksi najviše primenjuje argon, a sreću se i mešavine argona sahelijumom (veće debljine i/ili materijali veće toplotne provodnosti) ili sa vodonikom(ner đajući čelik).

Osim vrste zaštitnog gasa, i oblik mlaznice ima veliki uticaj na efikasnost zaštite. Ko-

riste se tri osnovna oblika mlaznice: konusni, cilindrični i profilisani, sl. 89. Najbolja zaštitase postiže profilisanim mlaznicama. Na efikasnost zaštite utiče i dovod gasa do mlaznice, sl.

90, koji se izvodi sa odbojnikom ili bez njega. Kao što se sa sl. 90 vidi, odbojnik vrlo povoljno utiče na širinu zaštitne zone, odnosno efikasnost zaštite.

Tabela 19. Zaštitni gasovi i njihova primjena prema EN439

Gasnelegirani iliniskolegirani čelici

ner đajući čeliciAl Cu Ni

OM osjetljivna gasove

Ar X X X X X XAr + H2 X X

He X X XHe-Ar (25-75) X X XHe-Ar (50-50) X X Xzaštita korjenog prolaza

Forming gas-Ar/He

Forming gas -Ar/He-Ar

Ar Ar Ar He

Tabela 20. Uticaji zaštitnih gasova na parametre zavarivanja

Gas Uspostavljanjeluka

Stabilnostluka

Širinašava

Dubinauvarivanja

Brzinazavarivanja

Ar Ar/HeHeHe/Ar(25/75)He/Ar(50/50)

33121

33121

32132

22323

23333

1 - mali uticaj; 2 - srednji uticaj; 3 - veliki uticaj

a. konusna b. cilindrična c. profilisana

Slika 89. Konstruktivni oblici mlaznica




- 78 -

Slika 90. Uticaj dovoda gasa do izlaza iz mlaznice na širinu zaštitne zone

2.5.5 Uređaj za zavarivanje

Uređaj za zavarivanje TIG postupkom je prikazan na sl.91; njegovi osnovni elementisu: izvor struje, boca (ili boce) za zaštitni gas, sa odgovarajućim ventilima, gorionik sa

netopljivom elektrodom, paket crijeva za dovod argona, rashladne vode i električni kablovi.Izvor struje je po pravilu strmopadajuće statičke karakteristika, kao kod E postupka, da bi slučajna promjena dužine luka što manje uticala na jačinu struje. Ako se napaja na-izmeničnom strujom, uređaj treba da proizvodi simetrične, odnosno uravnotežene talasestruje.

Gorionik za zavarivanje treba da ima dovoljan strujni kapacitet da se ne bi pregrijavao,a po pravilu se hladi, vazduhom ili vodom. Sastavni dio gorionika je mlaznica, čiji oblik bitno utiče na efikasnost zaštite. Mlaznica treba da ima takav oblik da isticanje zaštitnoggasa bude bez turbulencije, a da pri tome bude što udaljenija od mjesta zavarivanja, da bizavarivač imao bolji pregled.

Slika 91. Šema uređaja za TIG postupak - osnovni elementi

Crijeva za dovod zaštitnog gasa treba da budu od specijalnog plastičnog materijala uko-liko se koristi He, čiji su atomi toliko mali da kroz obično gumeno crevo difunduju u oko-linu. Osim navedenog, uređaj za TIG zavarivanje ima i elemente za regulisanje jačine struje,uspostavljanje luka bez dodira vrha elektrode o radni komad, automatsko otvaranje i zatva-ranje protoka argona i rashladne vode, VF generator i kondenzatorsku bateriju, a u slučaju




- 79 -

TIG zavarivanja sa zagrijanom žicom postoji i dodatni element za elektrootpornozagrijavanje žice.

2.5.6 Tehnologija zavarivanja

Osnovni parametri zavarivanja TIG postupkom su vrsta i prečnik elektrode, vrsta i prečnik žice, brzina zavarivanja, vrsta i jačina struje, kao i sastav i protok zaštitnog gasa.Uticaj i izbor nekih osnovnih parametara (vrsta elektrode, žice i struje, sastav i protok zaštitnog gasa) je već objašnjen, a uticaj prečnika žice, brzine zavarivanja i jačine struje je praktično isti kao kod drugih elektrolučnih postupaka. Uticaj i izbor prečnika elektrode jeusko vezan za materijal od koga je elektroda napravljena, tj. jačinu (gustinu) struje, kao što je prikazano na sl. 86.

Međusobna zavisnost prečnika elektrode, jačine i vrste struje, i vrste elektrode može dase utvrdi na osnovu podataka iz Tab. 21. Izbor navedenih parametara zavarivanja za nekekonstrukcione materijale je dat u Tab. 22 (ugljenični čelici), Tab. 23 (niskolegirani čelici),Tab. 24 (visokolegirani čelici) i Tab. 25 (aluminijum i njegove legure).

Tablica 21. Zavisnost jač ine i vrste struje od vrste i preč nika elektrode

prečnik I (A), JSDP I (A), JSIP I (A), NS (simetrična)elektrode,

mmsve

elektrodesve

elektrodeW elektrode W-Th,

W-Zr W-Th(0,5%)

1,6 70-150 10-20 30-80 60-120 30-1202,4 150-250 15-30 60-130 100-180 60-1803,2 250-400 25-40 100-180 160-250 100-2504,0 400-500 40-55 160-240 200-320 160-3204,8 500-750 55-80 190-300 290-390 190-3906,4 750-1000 80-125 250-400 340-525 250-525

skraćenice: JSDP - jednosmjerna struja direktne polarnosti,JSIP - jednosmjerna struja indirektne polarnosti, NS - naizmjenična struja

Tablica 22. Parametri zavarivanja ugljenič nih č elika TIG postupkom

Debljinakomada

Prečnik elektrode

Prečnik žice

Brzinazavarivanja

Jačinastruje

Protok argona

(mm) (mm) (mm) (cm/min) (A) (l/min)0,5 1,6 - 15-25 15-30 4

0,8 1,6 - 30-40 35-50 41,0 1,6 0,8 30-50 35-60 41,2 1,6 1,2 40-80 50-80 41,5 1,6 1,2 50-100 70-100 52,0 3,2 1,2 70-120 80-120 5




- 80 -

Tablica 23. Parametri zavarivanja niskolegiranih č elika TIG postupkom

Debljinakomada(mm)

Prečnik elektrode

(mm)

Prečnik žice

(mm)

Brzinazavarivanja(cm/min)

Prečnik mlaznice

(mm)

Jačinastruje(A)

Protok argona(l/min)

3,0 1,6÷2,4 3,0 25-30 6 120-150 54,0 2,4 3,0-4,0 25 9 140-180 55,0 2,4-3,2 3,0÷4,0 20÷24 11 180-250 5-66,0 3,2 4,0÷5,0 18-20 11 ili 13 180-340 68,0 3,2 5,0 15 13 250-340 710,0 4,0 5,0÷6,0 13 13-15 260-350 7

Tablica 24. Parametri zavarivanja visokolegiranih č elika TIG postupkom

Debljinakomada(mm)

Prečnik elektrode

(mm)

Prečnik žice

(mm)

Jačinastruje(A)

Protok gasa

(l/min)

Broj prolaza

Brzinazavarivanja(cm/min)

0,6 1,0 bez 15-25 3 1 30-401,0 1,0÷1,6 1,0÷1,5 25-80 4 1 25-302,0 1,6 1,5÷2 80-110 4 1 25-303,0 2,4 2÷3 100-150 4 1 25-304,0 2,4 3 120-200 5 1 255 3,2 3-4 200-250 5 1 256 3,2 4 200-250 6 2 25

Tablica 25. Parametri zavarivanja aluminijuma i legura TIG postupkom

Debljinakomada

Broj prolaza

Prečnik žice

Protok argona

Jačina struje(A)

Temperatura predgrijevanja

(mm) (mm) (l/min) Horizont. Vertikal. Nadglavno (°C)1 1 2 7 60 50 40 -2 1 2 do 3 7 80 80 75 -3 1 3 8 140 135 130 -

4 1 do 2 3 do 4 9 180 170 160 -6 2 3 do 4 10 280 240 230 -8 2 4 do 5 12 320 270 260 15010 2-3 5 14 360 280 270 20012 3 6 16 420 330 280 20015 5 6 16 450 - - 25020 7 6 do 8 20-25 450 - - 35030 9 8 20÷25 450 - - 350




- 81 -

2.5.7 Tehnika zavarivanja

Tehnika ručnog zavarivanja TIG postupkom zahtijeva posebnu pažnju, naročitouspostavljanje i prekidanje luka i rukovanje elektrodom i žicom za zavarivanje. Luk može

da se uspostavi na tri načina: dodirom i odmicanjem elektrode, pomoću varnice iz dodatnoguređaja (najčešće VF generator), i primjenom pomoćnog luka koji se uspostavlja izmeđuelektrode i mlaznice, a zatim prenosi na osnovni materijal. Najčešće se primjenjuje VFgenerator, a prvi način se izbjegava, jer značajno oštećuje vrh elektrode. Pošto se luk uspostavi, gorionik se kreće u malim krugovima da bi se obrazovala tečna metalna kupka,sl. 92a, uz postepeno naginjanje u odnosu na vertikalu do 15° kod ručnog zavarivanje, sl.92b, dok kod automatskog zavarivanja gorionik po pravilu ostaje u vertikalnom položaju.Zatim se u metalnu kupku dodaje žica pod uglom od 15°, sl. 92c. Prije pomjeranja gorionika(elektrode) do prednje ivice metalne kupke, sl. 92e, žicu treba udaljiti, sl. 92d. Ponavljanjemovog postupka dobija se neprekidni šav. Luk se najefikasnije prekida isključivanjem struje, jer bi naglo odmicanje elektrode dovelo do oksidacije metala šava. Za položaje koji nisu

horizontalni pravilno držanje gorionika je prikazano na sl. 93.

Slika 92. Tehnika ručnog zavarivanja TIG postupkom




- 82 -

Slika 93. Tehnika ručnog zavarivanja TIG postupkom u prinudnim položajima

Nepoštovanje propisane tehnologije i tehnike zavarivanja izaziva pojavu grešaka. Najčešći uzroci grešaka su: predugačak luk, prevelik ugao gorionika, pomjeren gorionik izose spoja, izvlačenje rastopljenog vrha dodatnog materijala (žice) iz zone zaštite rastopa i sl. Najčešće greške pri radu prikazane sun a slici 94.

Slika 94. Nepoštovanje propisane tehnike zavarivanja i odgovarajuće greške

Pogrešan rad

predugačak luk

prokapljine

vazduh

neprovar

suviše veliki ugao

vazduh

oksidi

Posljedica




- 83 -

2.5.8 Zaštita korjenog prolaza

Za vrhunski kvalitet zavarenog spoja potrebna je dodatna zaštita korjenog prolaza sadruge strane. Zaštita korijena obično se vrši argonom ili forming gasom (Ar+1-30%H2 ili N2+1-30%H2). Uređaji za zaštitu korjena su prikazani na slici 95, a pri zavarivanju

korijenog prolaza cevi na slici 96. Pri zavarivanju korjenog prolaza kod reaktivnihmaterijala sve zone osnovnog materijala koje se zagrijavaju na temperaturu preko 300°Cmoraju dodatno da se štite, npr. komorom sa kontrolisanom atmosferom (Ar), sl. 97.

bakarna podloška - akumulirani zaštitni gas,nesigurno dodatni zaštitni gas sa suprotne strane

Slika 95. Sistemi zaštite korijena

Slika 96. Sistem zaštite korijenog prolaza pri zavarivanju cjevi

Slika 97. Sistem zaštite korijenog prolaza pri zavarivanju reaktivnih materijala




- 84 -

Među najčešće greške pri zavarivanju spadaju oksidni uključci koji negativno utiču namehaničke osobine zavarenog spoja. Na slici 98. dat je pregled najčešćih uzroka pojaveoksidnih uključaka.

Oksidni uključci Uzroci

Neočišćen žlijebSuviše veliki žlijeb - pristup vazduha sa suprotne strane Nedovoljan otvor žlijeba Nedovoljna struja zavarivanjaPredugačak luk Šipka dodatnog metala suviše uronjena u kupku

Oksidi ne mogu da se uklone u pravcu korjena

Efekat katodnog čišćenja nedovoljan(ne preporučuje se za zavarivanje Al)

Suviše velika debljina za I spoj

Nedovoljna jačina struje zavarivanjaPrevelika brzina zavarivanja

Nema kontakta između dva radna komada Nedovoljna jačina struje zavarivanja, predugačak luk.

Slika 98. Oksidni uključci i uzroci njihove pojave

Zavarivanje korijena zahtijeva posebnu obuku zavarivača jer je korijen zona sa najviše potencijalnih grešaka. Tipične greške u korijenu su prikazane na slici 99.




- 85 -

Suviše mali ugao otvora žlijebaSmaknute ivice radnih komada

Suviše veliki ili suviše mali zazor u korijenu

Nesimetrični zazor

Oksidacija kiseonikom iz vazduha

Suviše veliki pritisak zaštitnog gasa ukorjenu

Suviše dugačak luk

Netopljiva elektroda sa nečistoćama

Suviše velika jačina struje(suviše mala brzina zavarivanja)

Slika 99. Tipične greške TIG zavarivanja korijenog prolaza

2.5.9 Modifikovane varijante TIG zavarivanja

Postoje mnogobrojne varijante modifikovanog TIG postupka, od kojih se najčešće ko-riste impulsno zavarivanje, zavarivanje u uskom žljebu, orbitalno zavarivanje cijevi, zava-




- 86 -

rivanje sa zagrijanom žicom, tačkasto zavarivanje, zavarivanje sa dvostrukom zaštitom,ATIG postupak.

Impulsno TIG zavarivanje omogućava optimalno korišćenje energije, jer se jačinastruje značajno povećava samo u kratkom periodu vremena kada se rastopljeni vrh dodatnimetala odvaja i prenosi u metalnu kupku. Impulsno TIG zavarivanje je veoma pogodno za

automatsko (orbitalno) zavarivanje cijevi.

Slika 100. Sučeono spajanje cijevi TIG postupkom [8]

Sučeono spajanje cevi TIG postupkom, sl. 100, zahtijeva i specijalni izvor struje za

impulsno zavarivanje. Pulsiranje struje počinje sa uspostavljanjem luka, ali ure

đaj ne rotiraoko cijevi sve dok pulsirajuća struja ne postigne radni nivo. U toj fazi se popunjava žlijeb

do potpunog provarivanja, a zatim uređaj počinje da rotira oko cijevi. Prije gašenja luka, jačina struje se smanjuje, simetrično početnoj fazi zavarivanja, a uređaj se kreće sve dok sene postigne potpuno preklapanje početka šava.

TIG tačkasto zavarivanje, takođe nazvano TIG zakivanje, omogućava dobijanje spoja preklapanjem, bez prethodne perforacije radnih komada. Postupak je veoma jednostavan ine zahtijeva veliku vještinu operatera, veoma je produktivan i može da se automatizuje. Luk nije vidljiv, pa operater ne mora da štiti oči tokom zavarivanja. Postupak je primjenljiv naniskolegirane čelike, aluminijum, debljine 0.5 do 2 mm. Vrijeme zavarivanja je 0.5 do 5 s.

TIG zavarivanje sa zagrijanom žicom zahtijeva grijač, koji električnim otporom predgrijava žicu za zavarivanje, što omogućava brže topljenje dodatnog materijala i veću produktivnost postupka, sl. 101.




- 87 -

Slika 101. Zavarivanje zagrijanom žicom

ATIG postupak je postupak razvijen na institutu za zavarivanje “Paton” (Kijev-

Ukrajina). Postupak je isti kao klasični TIG postupak, sa tim da se ivice žlijeba prijezavarivanja premažu aktivacionim topiteljom koji omogućava značajno veću dubinu provarivanja i sitnozrnastu strukturu materijala šava. Aktivacioni topitelji nanose sesprejom, flomasterom namjenjenim za nanošenje topitelja, četkicom ili na drugi pogodannačin. Povećana dubina provarivanja omogućava sučeono zavarivanje limova sa ravnim „I”žlijebom, bez zazora, bez dodatnog materijala, za debljine 10 do 12 mm. Postupak je znatnoekonomičniji od klasičnog TIG postupka.

2.5.10 Podešavanje aparata za TIG postupak Aparati za zavarivanje opremljeni su upravljačkom tablom sa koje se podešavaju

parametri zavarivanja. Za pravilno izvođenje procesa, na savremenim aparatima, podešavase desetak parametara koji bitno utiču na kvalitet izvođenja procesa zavarivanja. Poredstandardnih postoje sinergijski i digitalni aparati kod kojih su parametri zavarivanjadefinisani u programu za zavarivanje određenog materijala. Kod sinergijskih aparata pozivanjem određenog programa poziva se definisana grupa parametara koja odgovaradatom materijalu, debljini i položaju. Ovakvim aparatima upravlja procesor i u memorijuaparata moguće je pohraniti više programa. Na slikama br. 102 i 103 dati su prikaziupravljačkih tabli standardnog aparata za TIG zavarivanje (VARTIG 2005 DC ) i digitalnog

(VARTIG 3500 AC/DC digit), uz objašnjenje funkcije pojedinih tipki. Navedeni aparati su proizvod slovenačkog Varstroj-a.




- 88 -

Sl. 102 Izgled komandne table invertorskog aparata za TIG postupak zavarivanja(VARTIG 2005 DC)

1. Displej za prikaz parametara zavarivanja2. Indikatorska lampica uključenosti aparata3. Indikatorska lampica termozaštite aparata4. Tipka za promjenu režima rada ( režimi su dati pozicijama 5, 6, 7, 8 i 9)5. 4-taktni režim rada + visokofrekventno paljenje luka6. 2- taktni režim rada + visokofrekventno paljenje luka7. 4-taktni režim rada + paljenje luka dodirom elektrode (kresanjem)8. 2- taktni režim rada + paljenje luka dodirom elektrode (kresanjem)9. Režim rada uz mogućnost ručne promjene jačine struje ( I2 ili I3)10. Tipka za promjenu vrste zavarivanja ( dato pozicijama 11, 12 i 13)11. TIG – pulsno zavarivanje12. TIG – standardno, bez pulsiranja struje13. REL – postupak zavarivanja elektrodom14. Enkoder za podešavanje parametara zavarivanja15. Na displ. poz. 1 dato vrijeme preduduvavanja zašt. gasa (podeš. se sa poz. 14)16. Na displ. poz. 1 data početna struja I1 (podeš. se sa poz. 14)17. Na displ. poz. 1 dato vrijeme rasta struja sa I1 na I2 (podeš. se sa poz. 14)18. Na displ. poz. 1 data frekvencija DC pulsiranja (podeš. se sa poz. 14)19. Na displ. poz. 1 data glavna struja zavarivanja I2 (podeš. se sa poz. 14)20. Na displ. poz. 1 dato vrijeme padanja struja sa I2 na I3 (podeš. se sa poz. 14)21. Na displ. poz. 1 data konačna struja I3 (podeš. se sa poz. 14).




- 89 -

22. Na displ. poz. 1 dato vrijeme duv. gasa nakon gašenja luka (podeš. se sa poz. 14)23. Tipka za uključ. daljinskog upravljača24. Indikatorska lampica za uklj. Daljinski upravljač 25. Parametri pulsnog zavarivanja (frekvencija, širina pulsa i osnovna struja), očitavaju

se na displ. poz. 1, a podešavaju sa enkoderom poz. 14.

26.

Tipka za izbor parametra koji se želi podesiti.

Sl. 103 Izgled komandne table aparata za TIG postupak zavarivanja sa pohranjenim programima (VARTIG 3500 AC/ DC digit)

1. Izbor zavarivačkog postupka (AC-za Aluminijum, Pulsno- za visok kvalitet zavaraDC-ispravljena struja za TIG, Ispravljena struja DC za REL postupak)

2. Funkcija AC-WAVE, izbor oblika pulsa.3. Izbor parametra zavarivanja (početna struja, vrijeme preduduvavanja gasa, struja pulsa gornja i donja itd.)

4. Enkoder za podešavanje parametara.5. Tipka za izbor režima rada (tačkasto ili neprekidno)6. Podešavanje AC frekvencije7. Podešavanje AC balansa ( zavarivanje aluminijuma).8. Uključivanje AC/DC TIG zavarivanja.




- 90 -

9. Podešavanje vremena tačkanja10. F-podešavanje internih funkcija11. Podešavanje početnog toka12. Uključivanje pulsnog zavarivanja13. Način uspostavljanja luka

14.

Tipka za podešavanje rasta i padanja toka15. Izbor vodom hlađenog gorionika16. Kontrola protoka gasa17. Pozivanje pohranjenih programa18. Pohranjivanje (snimanje) programa sa zadatim parametrima (maks. 100 programa)19. Potvrda pohranjivanja (snimanja).

2.6 ZAVARIVANJE PLAZMOMPlazma je jonizovana materija koja prenosi električnu struju. To je materije od koje je

izgrađen luk svakog elektrolučnog postupka zavarivanja, bio on u vazduhu ili u zaštitnimgasu. Različiti gasovi se lakše ili teže jonizuju što opredjeljuje njihovu primjenljivost u postupcima zavarivanja. Temperatura luka jonizovanog gasa je reda veličina 10 000 0C. Luk plazme, u odnosu na WIG ili MIG luk, je mnogo topliji, gušći i krući što se postiže izboromodgovarajućeg gasa i sažimanjem (koncentrisanjem) luka.

Zavarivanjem plazmom je veoma slično WIG postupku . Glavne razlika izmedu WIG postupka i postupka zavarivanja plazmom je u obliku mlaznice, držaču elektrode i oblikuluka plazme koji prolazi kroz nju. Gorionici za plazma zavarivanje mogu biti izvedeni tako

da se električni luk uspostavlja izme

đu osnovnog materijala i volframove (netopive)elektrode to je takozvani prenosivi luk (sl.104 a) ili između sužavajuće mlaznice i

volframove (netopive) elektrode tada se luk naziva neprenosivi (sl. 104 b). Prenosivi luk proizvešće dubok provar u osnovnom materijalu a neprenosivi luk proizvešće plitak provar u osnovnom materijalu. Neprenosivim lukom mogu se zavarivati materijali koji ne provodeelektričnu struju.

Sl. 104 Gorionici za postupke sa plazmom (A) Prenosivi luk (B) Neprenosivi luk




- 91 -

Sl. 105 Upoređivanje postupaka (A) luka volframove elektrode u inertnom gasu i(B) luka plazme za zavarivanje.

Kod WIG postupka luk je slobodan, dok je kod zavarivanja plazmom (a naročito kodrezanja plazmom) luk jako sužen (sl. 105). Kod postupka zavarivanja plazmom imamo

veću dužinu luka u odnosu na WIG luk. Luk plazme takode ima cilindrični oblik u odnosuna zvonast oblik koji se može uočiti kod WIG postupka.

Slično WIG postupku, gorionici za zavarivanje i rezanje plazmom se koriste sauobičajenim izvorima struje koji imaju strmopadajuće karakteristike (jednosmerna strujadirektnog polariteta). Uobičajeni WIG izvori struje mogu se koristiti za zavarivanje plazmom jednostavnim dodavanjem upravljačke kutije kojom se reguliše uspostavljanjeluka, protok gasova i vode za hlađenje. Rezanje plazmom zahtijeva istu osnovnu vrstuizvora struje, ali mora imati dosta viši napon praznog hoda i treba da je u mogućnosti da proizvede mnogo višu jačinu struje nego WIG izvor struje. Napon praznog hoda za jedinicu plazme može biti visok i 400 V. Stvarno, skoro svaki izvor jednosmerne struje sastrmopadajućim naponom i najmanjom vrednošću napona praznog hoda od 80 V i glavnim

kontaktorom može se koristiti za rad opreme za zavarivanje plazmom. Minimalna strujakoju ćete postići zavisi od izabranog izvora struje. Najčešće, međutim, visok napon seobezbeduje posebno konstruisanim izvorima struje za luk plazme.

Prednosti zavarivanja plazmom u odnosu na uobičajeno WIG zavarivanje su:- poboljšana krutost luka plazme omogućava lakšu regulaciju ulaza toplote u radni

komad,- veća dužina luka u odnosu na WIG postupak omogućava da se sa manje problema

održava pravilan položaj gorionika,- veličina zavarivačkog kupatila pri korišćenju plazme takode je manje osetljiva na

promjene u dužini luka,

- lakše je uvođenje dodatne žice ili šipke i manipulacija ručkom gorionika zbog većegrastojanja od mlaznice do radnog komada ( 5 -12 mm),

- može se koristiti dodatnu žicu ili šipku većeg prečnika sa minimalnim rizikom od

zagađivanja metala šava. Ovo je posebno značajno pri zavarivanju ner đajućih čelika,

aluminijuma i titana,

- zbog toga što je luk plazme vrući nego WIG luk, brzine zavarivanja su više, a zona




- 92 -

uticaja toplote je uža,

- postupak zavarivanja plazmom je manje osjetljiv na geometrijsku nepodudarnost spoja iloše nalijeganje spoja nego WIG postupak. Glavni razlozi su viša unešena toplota, zbogtoga se zavarivanje plazmom lako automatizuje.

Pored ovih prednosti, postoje i nedostatci postupka zavarivanja sa plazmom, a to su:- oprema za zavarivanje plazmom košta više nego skoro za bilo koji drugi metod

zavarivanja lukom ili otporom,

- keramičke mlaznice na kraju gorionika imaju kratak radni vijek zbog veoma visoketemperature luka plazme,

- potrošnja relativno skupog inertnog gasa takođe je veća zbog toga što se on koristi zaobrazovanje luka plazme kao i za zaštitu.

2.6.1 Tehnika zavarivanja plazmom

Tehnike zavarivanja koje se koriste sa ručnim postupkom plazmom su slične onimakoje se koriste pri TIG postupku. Zbog veće dužine luka ne postoji opasnost od zagađenjaradnog komada putem dodira volramove elektrode sa njim, ili zagadenja volframa metalomšava. Veći je prostor za uvođenje dodatne žice u luk i zavarivačko kupatilo. Razlikuju sedva načina zavarivanja i to: utapanjem (pudlovanje) i tehnikom ključaonice.

Većina ručnih postupaka zavarivanja plazmom se vrši metodom zavarivačkog pudlovanja(koja se često naziva tehnika utapanja), što jednostavno znači da se dodatnu žicu uvodi urastopljeno kupatilo šava ili odmah uz luk plazme, baš kao rad sa TIG gorionikom. To jeveoma slično načinu na koji biste rukovali žicom pri oksigasnom plamenu.

Drugi način zavarivanja plazmom koji možete koristiti je tehnika ključaonice. Zavarivanje

ključaonicom se koristi na tanjim presjecima kao što su tanki limovi i trake, obi

čno bezkorišćenja dodatne žice. Međutim, materijali do debljine od 6 mm mogu se zavarivati

tehnikom ključaonice putem različitog podešavanja struje i napona luka. Primjer za korišćenjazavarivanja tehnikom ključaonice je izrada šavova na uglu, prirubnih i preklopnih šavova zaspajanje dva komada tankih limova metala.

Da bi počeli šav tehnikom ključaonice, drži se gorionik u skoro vertikalnom položaju.Poveća se struja do radne vrijednosti. Gorionik se ne pomjera dok se ne formira ključaonicakroz radni komad. Čim se uspostavi ključaonica u komadu, može se početi pomjeranjegorionika radi izrade neprekidnog šava topljenjem.

Najkritičniji dio šava dobijenog ručnom tehnikom ključaonice je početno probijanjeradnog komada. U toku ovog vremena treba da se drži gorionik upravno na radni komad. Luk

plazme mora se usmjeriti direktno na osnovni materijal. Ako gorionik ne bude upravan naradni komad, povratni mlaz plazme može prouzrokovati pucanje vaše mlaznice gorionikazbog termičkog napona. Takođe treba obezbijedite da protok gasa za obrazovanje plazme imavišu vrijednost nego pri zavarivanju načinom utapanja.

Kada se dođe do kraja šava, ključaonica se zatvara snižavanjem struje zavarivanja radismanjenja toplote u radnom komadu, a u isto vreme smanjuje se protok gasa za obrazovanje plazme. Oba ova postupka, djelujući zajedno, smanjiće toplotu u ključaonici omogućavajućizaostalom kupatilu šava da otiče i popuni ključaonicu.




- 93 -

3. TERMIČKO REZANJE (PRIPREMA IVICA ŽLIJEBA)

Izrada ivica žlijeba najčešće se vrši termičkim rezanjem. Postoji više postupaka termičkogrezanja, a najčešće se koriste rezanje gasom, električnim lukom ili plazmom, koji su sličniodgovarajućim postupcima zavarivanja.

3.1 GASNO REZANJE

Gasno rezanje je postupak razdvajanja metala njegovim sagorijevanjem u struji kiseoni-ka, uz istovremeno oduvavanje produkata sagorijevanja (troske), sl. 106. Da bi metal sa-gorjevao treba ga predgrijati do temperature paljenja (početka sagorjevanja). Gasno rezanjemetala spada u termičke postupke, pri čemu se radna temperatura postiže sagorijevanjemgorivog gasa, po pravilu acetilena. Osim toga, sagorijevanjem gorivog gasa dobija se diotoplote kojom se radna temperatura održava, a značajan dio toplote se dobija sagorijevanjemmetala koji se reže (autogeno rezanje), što je bitna prednost ovog postupka. S obzirom na toda se gasno rezanje zasniva na sagorijevanju metala, postoje određeni uslovi koji moraju da budu ispunjeni da bi proces rezanja mogao da se odvija:- temperatura sagorijevanja metala treba da bude niža od temperature topljenja,- temperatura topljenja oksida treba da bude niža od temperature topljenja metala,- toplota sagorijevanja metala treba da bude dovoljna da, zajedno sa toplotom plamena,održava temperaturu sagorijevanja.

Od konstrukcionih materijala ove uslove najbolje ispunjava niskougljenični čelik. Tem- peratura sagorijevanja ugljeničnih čelika zavisi od njegovog sastava, i približava setemperaturi topljenja sa porastom sadržaja ugljenika, sl. 107.

Slika 106. Šematski prikaz gasnog rezanja

Sagorjevanje čelika može da se predstavi sljedećim hemijskim jednačinama:

Fe+0,5O2=FeO+267 kJ

2Fe+1,5O2=Fe2O3+825 kJ 3Fe+2O2=Fe3O4+1120 kJ




- 94 -

Slika 107. Promjena temperature sagorijevanja i temperature topljenja čelika [8]

Oslobođena toplota čini približno 2/3 toplote potrebne za sagorijevanje čelika, a 1/3 se

dobija sagorijevanjem gorivog gasa. Treba takođe uočiti da FeO i Fe2O3 dalje reaguju, pričemu je konačni produkt sagorjevanja Fe3O4, koji se u vidu troske izduvava sa mjestarezanja, sl. 106.

3.1.1 Uređaj za gasno rezanje

Uređaj za ručno gasno rezanje je praktično isti kao uređaj za gasno zavarivanje, s tim da je gorionik drugačiji, pa će samo on biti detaljnije opisan. Od ključnog značaja za uspješnorezanje su mlaznice, koje mogu da budu veoma raznovrsne i prilagođene specifičnimzahtjevima (mlaznice za različite gorive gasove, za različite debljine, za brzo i sporo rezanje,

za posebne uslove). U praksi sučesto u upotrebi mehanizovano i automatsko rezanje, štozahtjeva ugradnju dodatnih elemenata uređaja.

S obzirom na količinu toplote koja se koristi u procesu rezanja (2/3 od sagorijevanjametala, a 1/3 od gorivog gasa) može da se smatra da je osnovna uloga gorivog gasa da za-grije metal i otpočne proces sagorevanja, koji se zatim odvija u nezavisnoj struji kiseonika.Shodno tome, konstrukcija gorionika za rezanje je komplikovanija od gorionika zazavarivanje, sl. 108, mada su neki dijelovi isti, kao npr. držač (rukohvat). Osnovna razlika jeu cijevima koje treba da obezbjede dovod smješe gorivog gasa i kiseonika i nezavisni dovodkiseonika za sagorjevanje, kao i u mlaznici čija konstrukcija treba da obezbijedi isticanjegasova na isti način. Stoga se gorionik za rezanje sastoji od cijevi za dovod smješe gasova,sl. 108, cijevi sa propusnim ventilom za dovod kiseonika i mlaznice sa centralnim otvorom

za kiseonik i perifernim otvorima (ili prstenastim otvorom) za smješu.Gorionik za ručno rezanje ima samo dva ulazna otvora (kiseonik i acetilen), što znači dase isti kiseonik koristi za sagorijevanje acetilena i metala koji se reže. Iako je ručni gorionik snabdjeven sa tri nezavisna ventila, puštanje mlaza za rezanje ipak izaziva poremećajacetilenskog plamena, pa se njegova krajnja regulacija obavlja poslije puštanja mlazakiseonika. Ovaj nedostatak je otklonjen kod gorionika za mašinsko rezanje, kod koga postojedva nezavisna dovoda za kiseonik.




- 95 -

Slika 108. Gorionik za gasno rezanje

Dvije osnovne varijante mlaznice (prstenasti otvor ili više otvora za dovod smješe) su pri-kazane na sl. 109. Prstenasti otvor se koristi samo kada je potrebna velika količina toplote.

Centralni otvor za dovod kiseonika je najčešće cilindričnog ili konusnog oblika, sl. 110. Otvor cilindričnog oblika je lakše napraviti i održavati, ali je strujanje kiseonika donekle nepravilno,sl. 110a. Otvor konusnog oblika daje ravnomjerniju struju kiseonika, ali ni on ne daje dobrerezultate kod rezanja predmeta većih debljina. U tom slučaju može da se primijeniaerodinamični oblik centralnog otvora, sl. 111, kojim se postižu veće brzine strujanjakiseonika i najefikasnije rezanje. Mana ovakve mlaznice je visoka cijena zbog komplikovaneizrade i velika buka. Standardne mlaznice sa cilindričnim centralnim otvorom se proizvode urazličitim veličinama, zavisno od debljine materijala, tab. 26.

Tabela 26. Standardne mlaznice za rezanje

a) b)

Slika 109. Mlaznica za rezanje (a) sa jednim prstenastim otvorom (b) sa više otvora

spoljne (broj) 1 2 3 4unutrašnje (broj) 1-2 3-4 5 6debljina materijala (mm) 3÷10 / 10÷30 30÷60 / 60÷100 100÷200 200÷300




- 96 -

a) cilindrični b) konusniSlika 110. Mlaznice sa različitim otvorima Slika 111. Aerodinamična mlaznica

Kod ručnih gorionika postoji mogućnost primjene dodatnih elemenata (alata) da bi seobezbjedio stalni položaj, čime se postiže mehanizovano rezanje. Na sl. 112 su prikazane tri

varijante dodatnog alata,čija je uloga pravolinijsko vo

đenje gorionika (varijante a i b, s timda je u varijanti b ivica reza zakošena) ili vođenje gorionika po zadanoj konturi, varijanta c.

a) b) c) Slika 112. Dodatni alat ("kolica") gorionika za mehanizovano rezanje

Automatsko rezanje zahtijeva komplikovane i skupe mašine, koje su ekonomične jedino

za serijsku proizvodnju. Mašine za rezanje mogu da budu pokretne ili nepokretne. Pokretnemašine uglavnom služe za pravolinijsko rezanje, mada mogu da se prilagode proizvoljnom,krivolinijskom kretanju (rezanju), sl. 113.

Slika 113. Šema automata za gasno rezanje




- 97 -

3.1.2 Tehnologija gasnog rezanja

Gasno rezanje se izvodi u više faza:- metal se prvo predgrijava acetilenskim plamenom, sve do postizanja temperature paljenja(početka sagorjevanja), koja za čelike iznosi 1300÷1350°C,- na predgrijano mjesto se usmjerava mlaz kiseonika za sagorjevanje zapaljenog metala, pričemu se brzina i protok mlaza određuju prema debljini materijala,- kada se na početnom mjestu rezanja "savlada" cijela debljina, gorionik se pokreće brzi-nom koja omogućava stalni kontakt mlaza kiseonika i troske.

Pravilan proces rezanja se odvija konstantnom brzinom sa neprekidnim mlazom produ-kata sagorijevanja (oksidi u obliku varnica). Pri tome acetilenski plamen i sagorijevanjemetala treba da obezbijede dovoljno toplote da gornja ivica reza bude stalno na temperaturi paljenja. Kod rezanja limova proces je relativno jednostavan, ali se kod rezanja profila,cijevi i drugih predmeta komplikovanijeg presjeka primjenjuju posebne tehnike da ne binastale deformacije i zaostali naponi. Na sl. 114a je prikazana tehnika (redoslijed) rezanjakvadratnog profila, na sl. 114b dobra, a na sl. 114c loša tehnika rezanja okruglog profila.Osim toga, da bi se smanjile termičke deformacije pri rezanju, treba pravilno izabrati početak, završetak i redoslijed rezanja, sl. 115.

a) kvadratni profil - redosled b) dobra tehnika rezanja c) loša tehnika rezanjaSlika 114. Primjeri rezanja kvadratnog i okruglog profila

a) početak rezanja (A-A'-1) b) završetak rezanja (B-B'-2) c) redosled rezanja (1-2-3)Slika 115. Pravilan izbor početka, završetka i redoslijeda rezanja

Osnovni parametri gasnog rezanja su protok i pritisak kiseonika za sagorijevanje i brzi-na rezanja. Navedeni parametri se biraju prema debljini materijala, mada postoji i njihovameđuzavisnost. Protok kiseonika za sagorijevanje se reguliše prečnikom (brojem) mlaznice,koji se bira na osnovu debljine materijala. Pritisak kiseonika za sagorevanje bitno utiče nastabilnost procesa rezanja, pa njegovom određivanju i održavanju tokom rezanja treba posvetiti posebnu pažnju. Brzina rezanja presudno utiče na pravilno isticanje kiseonika na




- 98 -

donjoj ivici reza i održavanje stalne temperature rezanja. Osim od debljine, brzina rezanjazavisi i od veličine mlaznice i početne temperature rezanja. Brzina rezanja može da bude og-raničena pojavom otklona mlaza produkata sagorijevanja na površini reza, sl. 116, koji joj je proporcionalan. Otklon nema bitnijeg uticaja na kvalitet rezanja ako je njegova vrednost ugranicama 5-15% debljine materijala, ali kod većih otklona brzina rezanja mora da se

smanji.

Slika 116. Otklon mlaza produkata sagorijevanja

3.1.3 Rezanje pojedinih materijala

Od konstrukcionih materijala uslove za gasno rezanje najbolje ispunjava čelik, i toniskougljenični i niskolegirani. Pri tome važi pravilo da je rezanje tim lakše što je u čelikumanje ugljenika, jer se porastom njegovog sadržaja smanjuje razlika između temperaturesagorevanja i temperature topljenja, sl. 107. Gasno rezanje nema bitnijeg uticaja na svojstvaniskougljeničnog čelika, dok u slučaju čelika sa većim sadržajem ugljenika može da se uoči pojava zakaljenog sloja u okolini ivica reza (zona uticaja toplote). Dubina ove zone je data utab. 27, u zavisnosti od debljine i vrste materijala.

Tabela 27. Dubina zone uticaja toplote kod gasno-plamenog rezanja č elika

čelik dubina zone uticaja toplote (mm)

debljina lima (mm) 5 25 100 150 300niskougljenični 0,1÷0,3 0,5÷0,7 1,5÷2,0 1,5÷3,0 4,0÷6,0srednjeugljenični 0,3÷0,4 0,8÷1,2 2,5÷3,0 3,5÷4,3 6,0÷7,0visokougljenični 0,4÷0,5 1,2÷1,5 3,0÷3,5 4,3÷5,0 7,0÷8,0

Legirani čelici mogu da se gasno režu, ali je po pravilu neophodno predgrijavanje i nak-nadna termička obrada. Analiza uticaja legirajućih elemenata na mogućnost rezanja čelika jedata u tab. 28, uz napomenu da se radi o pojedinačnim uticajima. Fosfor i sumpor ukoličinama koje su uobičajene u čeliku nemaju uticaja na rezanje.

Tabela 28. Granič ne vrijednosti sadržaja legirajućih elemenata

legirajući element (%) Si Mn Cr Ni W Mo V Cu bez problema <2 <14 <1,5 <25,C<0,7 <10 <1 <3 <2

predgrijavanje <4, C<0,4* <18, C<1,5 <5 <40,C<0,3 <20 <2*

nemoguće >4 >18 >5 >2,5

* uz vrlo sporo rezanje

Pojedinačni uticaji legirajućih elemenata su bitni za analizu mogućnosti rezanja legira-nih čelika, ali je od mnogo većeg praktičnog značaja njihov međusobni uticaj. Stoga se




- 99 -

mogućnost rezanja čelika gasnim postupkom procjenjuje na osnovu njegovog hemijskogsastava, korišćenjem izraza kojim se uticaj legirajućih elemenata svodi na ekvivalentni uticajugljenika (kao kod ocjene zavarljivosti):

CE=C+0,4⋅Cr+0,3⋅(Si+Mo)+0,2⋅V+0,06⋅Mn+0,04⋅(Ni+Cu)

Uzimajući u obzir CE, kao i sadržaj ugljenika, čelici mogu da se klasifikuju kao što jedato u tab. 29.

Tabela 29. Klasifikacija č elika prema mogućnosti gasnog rezanja

Grupa CE (%) C (%) Uslovi rezanja

I do 0,6 do 0,3 Režu se vrlo dobro, termička obrada nepotrebna

II 0,6÷0,8 do 0,5 Režu se zadovoljavajuće. Predgrijavanje potrebno kodvećih debljina i niskih okolnih temperatura

III 0,8÷1,1 do 0,8 Režu se teško zbog zakaljivosti i sklonosti ka prslinama.

Neophodno predgrijavanje.IV preko 1,1 preko

0,8Režu se vrlo teško. Neophodno predgrijavanje i laganohlađenje poslije rezanja.

Uticaj legirajućih elemenata na rezanje čelika i livenih gvožđa je dat u daljem tekstu.

Ugljik (C)Čelici do 0,30% C mogu se rezati bez ikakvih poteškoća. Čelici sa većim sadržajem C

mogu se rezati ako se predgrijavaju na 300-500ºC. Grafit i cementit sprečavaju rezanje, asivi liv do 4% ugljenika može da se reže ukoliko se primijeni posebna tehnika rada.

Mangan (Mn)Kod čelika sa 14% Mn i do 1,5%C (austenitni manganski čelik) potrebno je

predgrijavanje.

Silicijum (Si)U uobičajenim količinama (do 0,35%) ne predstavlja prepreku rezanju.

Transormatorsko gvožđe koje sadrži i do 4% Si se takođe reže. Silicijumski čelik koji sadrživisoke količine C i Mn mora da se predgrijava i naknadno žari da bi se izbjeglootvrdnjavanje na vazduhu i površinske prsline.

Hrom (Cr)Iznad 5% Cr zahtijeva predgrevanje i specijalnu tehniku rada, ali je i pored toga rezdosta grubog izgleda. Nužno je predgrijavanje.

Nikl (Ni)Do 30% Ni ne sprečava rezanje, a lijepi rezovi se postižu kod čelika sa sadržajem Ni

do 7%.




- 100 -

Molibden (Mo)Djeluje na isti način kao i Cr. Mo-W čelici mogu da se režu samo specijalniim

tehnikama rada.

Volfram (W)

U iznosu 12-14% W ne oteževa rezanje, a granica uspješnog rezanja je 20%.Bakar (Cu)

U količinama do 2% ne predstavlja nikakvu teškoću za rezanje.

Aluminijum (Al)U količinama do 10% ne utiče na sposobnost rezanja.

Sumpor (S)U količinama uobičajenim kod konstrukcionih čelika do 0,06% ne utiče loše na

mogućnost rezanja. U većim količinama usporava rezanje, a i razvijaju se znatne količine

sumornih para.Vanadijum (V)

U malim količinama (do 1,5%) poboljšava sposobnost rezanja.

Rezanje livenog gvožđa

Visoki sadržaj ugljenika u livenom gvožđu predstavlja prepreku uobičajenoj tehnicigasnog rezanja primijenjenoj za nisko ugljenične čelike. Liveno gvožđe sadrži neštougljenika u obliku grafitnih lamela ili nodula, i nešto u obliku karbida železa Fe3C. Obakonstituenta sprečavaju oksidaciju gvožđa. Visoki kvalitet rezova ostvaren pri rezanju čelikane može se postići sa livenim gvožđem. Najčešće se rezanje obavlja u cilju uklanjanjaulivnih sistema, defekata, za popravku ili prekrajanje odlivaka ili za otpad.

Veća mlaznica i veći protok gasa od onog upotrebljenog za čelike se zahtijevaju prisječenju iste debljine livenog gvožđa. Prekomjerni protok gorivog gasa pomaže u održavanu predgrijavanja tokom gorenja.

Liveno gvožđe se takođe ponekad siječe primjenom specijalnih tehnika za rezanjeoksidaciono otpornih čelika. To su dodatna ploča, rezanje metalnim prahom ili primjenomhemijskog topitelja.

3.1.4 Rezanje metalnim prahom

Ova tehnika je dopuna tehnike gasnog rezanja sa strujom praha bogatim železom.Praškasti materijal se ubrzava i potpomaže reakciju oksidacije i takođe topljenje irasprskavanje materijala koji se teško režu. Prah se usmjerava u rez ili kroz vrh mlaznice ilisa jednim ili više mlazeva izvan vrha. Kada se primjenjuje prvi metod, prah se ubacuje ukiseonik za rezanje prije ispaljivanja gasa kroz vrh mlaznice. Kada se prah dopremaspoljnim putem, gorivi gas predaje česticama praha dovoljnu brzinu da ih prenese kroz predgrijani dio u struju kiseonika za rezanje. Ovo kratko vrijeme u predgrijanom stanju je




- 101 -

dovoljno da proizvede željenu reakciju u zoni sječenja. Nešto praha hemijski reaguje sa vatrostalnim oksidima proizvedenim u rezu i

povećava njihovu tečljivost. Preostala istopljena šljaka se ispire sa reakcione zone mlazomkiseonika. Svježe metalne površine se kontinualno izlažu mlazu kiseonika. Za postupak se primjenjuje prah željeza i smješa metalnih prahova, kao što su željezo i aluminijum.

Rezanječelika otpornih na oksidaciju metodom praha se može izvesti približno istim brzinama kao kiseonično rezanje ugljeničnog čelika ekvivalentne debljine. Protok kiseonika

za rezanje mora biti blago viši kod postupka sa prahom.

3.1.5 Rezanje pomoću topitelja

Proces je primarno namijenjen za rezanje ner đajućeg čelika. Topitelj je prilagođenda reaguje sa oksidima legirajućih elemenata, kao što je Cr i Ni, da proizvede jedinjenja satačkama topljenja bliskim temperaturama topljenja željeznih oksida. Zahtijeva se specijalnaaparatura za ubacivanje topitelja u rez. Sa dodatkom topitelja, ner đajući čelici se mogu rezati

pri uniformnim lineranim brzinama bez oscilacije baklje. Brzine rezanja se primičuočekivanima za ekvivalnetne debljine ugljeničnih čelika. Veličine vrha mlaznice će biti veće

i protok režućeg kiseonika će biti nešto veći nego za ugljenični čelik.

3.1.6 Specijalne tehnike gasnog rezanja

Specijalne tehnike se prvenstveno odnose na rezanje debelih ploča (preko 300 mm deb-ljine), naslaganih limova, žlijebljenje i podvodno rezanje. Osnovni problemi pri rezanjudebelih limova su da se obezbijedi dovoljna količina gasa i odgovarajuća oprema. Dovoljnakoličina gasova (prvenstveno kiseonika) je neophodna da se ne bi prekinuo proces rezanja,

jer je njegovo nastavljanje na debelim limovima izuzetno teško. Specijalnim gorionicimarezane su ploče debljine do 1500 mm.Rezanje naslaganih limova se često koristi da bi se uštedilo vrijeme i gasovi, sl. 117.

Kako potrošnja kiseonika nije proporcionalna debljini lima, to je očigledno moguća značajnaušteda istovremenim rezanjem više tanjih limova. Ova tehnika je ograničena na limove tanjeod 13 mm, jer je deblje limove teško fiksirati. Rezanje naslaganih limova se takođe koristiza vrlo tanke limove koji pojedinačno ne mogu da se režu. Ukupna debljina naslaganihlimova ograničena je zadanom tolerancijom rezanja. Za praktične svrhe ukupna debljinanaslaganih limova ne treba da prijeđe 150 mm. Ako je ukupna debljina mala, onda može dase koristi dodatna ploča koja se postavlja odozgo i čija je uloga da spriječi vitoperenje iomogući dobar početak rezanja.

Pri rezanju naslaganih limova javljaju se dva osnovna problema. Prvi od njih je vezanza početak rezanja, a drugi za održavanje procesa rezanja. Da bi se obezbedio dobar početak rezanja koristi se nekoliko tehnika, od kojih je najjednostavnija slaganje limova sasmicanjem početka, tako da rezanje počinje od gornjeg lima i prenosi se postepeno kroz svelimove. Održavanje procesa rezanja može da bude ugroženo slojevima vazduha izmeđulimova. Jedna od mogućnosti da se spriječi uticaj vazduha na proces rezanja je korišćenjemlaznice za velike brzine strujanja.




- 102 -

Slika 117. Rezanje naslaganih limova

Izrada žljebova (priprema za zavarivanje) je česta primjena gasnog rezanja, po-sebno kod debljih limova. Za ovaj posao se koriste standardni gorionici, a radi se po pravilumehanizovano, sl. 118.

Položaji gorionika za tri najčešća oblika žlijeba (V, X i dvostruko Y) su prikazani na sl.119. Veličine označene sa A i B, koje definišu položaj gorionika, zavise od debljine ploče,veličine mlaznice i brzine rezanja. Usljed pogrešno odabranih položaja gorionika nastajuznačajne greške u izradi žljebova. Održavanje položaja je podjednako značajno pa se zaizradu žljebova po pravilu koriste mašine, odnosno mehanizovano rezanje.

Za podvodno rezanje se koristi modifikovana konstrukcija gorionika sa dodatnim ka-nalom za vazduh pod pritiskom, sl. 120. Uloga vazduha je da izoluje mjesto rezanja od

okolne vode,čime se obezbje

đuju radni uslovi kao kod obi

čnog gasnog rezanja, i dastabilizuje acetilenski plamen za predgrijavanje. Gorionik za podvodno rezanje može da ima

i dodatne uređaje za formiranje mjehura vazduha i fiksiranje radnog položaja.

Slika 118. Mehanizovana izrada žlijeba




- 103 -

a) b)

c)

Slika 119. Položaji gorionika pri izradi: a) V žlijeba; b) X žlijeba; c) dvostrukog Yžlijeba

Slika 120. Šema gorionika za podvodno rezanje

3.1.7 Greške pri gasnom rezanju

Usljed pogrešno odabranih parametara ili nepridržavanja propisane tehnologije nastajurazne vrste grešaka pri gasnom rezanju. Najčešće greške su prikazane na sl. 121. Po pravilu,ove greške mogu da se otklone naknadnom mašinskom obradom.




- 104 -

a) b)

c) d)

e) f)

g) h)

Slika 121. Greške rezanja: a) nedovoljno predgrijavanje i brzina rezanja, b) predugačak

plamen predgrijavanja, c) nedovoljan pritisak kiseonika, d) previsok pritisak kiseonika i maliotvor mlaznice, e) nedovoljna brzina rezanja, f) prevelika brzina rezanja, g) promjenljiva brzina rezanja, h) loše nastavljanje [8]

3.2 ELEKTROLUČNO REZANJE

Elektrolučno rezanje se zasniva na topljenju metala i oduvavanju rastopa iz žlijeba, pomoću kiseonika ili vazduha pod pritiskom. Kako je temperatura luka dovoljna za topljenjesvih komercijalnih metala to ovaj postupak ima manje ograničenja od gasnog rezanja u pogledu primjenljivosti na različite materijale. Postoji više varijanti elektrolučnog rezanja, a

najčešće se koriste grafitne ili šuplje elektrode.Elektrolučno rezanje i žlijebljenje šupljom elektrodom kroz koju struji kiseonik (OXY-ARC postupak) koristi toplotu luka za topljenje metala i kiseonik pod pritiskom za njegovooduvavanje i djelimično sagorijevanje. Postupak je jeftin i jednostavan i može da se primjenina sve vrste čelika, sivi liv i legure obojenih metala, a najčešće se koristi za popravkeoštećenih djelova. Površina reza nije dovoljno kvalitetna, pa je za odgovornije primjeneneophodna naknadna mašinska obrada.

Elektrolučno rezanje i žlijebljenje grafitnom elektrodom (ARC-AIR postupak) koristitoplotu luka za topljenje metala i vazduh koji struji kroz dvije rupice na držaču elektrode zanjegovo oduvavanje. Kao u prethodnom slučaju postupak je jednostavan i jeftin, ali je kvalitet površine rezanja loš. Osnovnu primjenu ovaj postupak ima za žlijebljenje u slučajevima kada

uobičajene tehnike ne mogu da se primjene. Primjeri primjene ARC-AIR postupka na izraduU i dvostrukog U žlijeba su dati na sl. 122, a primjena na žlijebljenje korjena zavara (4različita položaja) na sl. 123.




- 105 -

Slika 122. Izrada U žlijeba ARC-AIR postupkom

a)

b)

c)

d)

Slika 123. Žlebljenje ARC-AIR postupkom u različitim položajima:a) vertikalni; b) nadglavni; c) horizontalni; d) horizontalno vertikalni

3.3 REZANJE PLAZMOMRezanje lukom plazme veoma je slično postupku zavarivanja plazmom, razlika je u

konstrukcij glave gorionika za rezanje i dosta višem naponu struje.Pri rezanju plazmom visoka temperatura luka plazme topi radni predmet, a rastop se

oduvava iz reza kinetičkom energijom gasa, koji izlazi iz mlaznice. Za rezanje se najčešćekoristi plazmatron sa prenosivim lukom, kojim mogu da se režu svi elektroprovodnimaterijali. Plazmatron sa neprenosivim lukom, koristi se za rezanje predmeta malih debljina(ispod 1 mm) i materijala koji nisu elektroprovodni (npr. keramika). U svakom slučajukoristi se elektroda od legure volframa.Do sada je razvijeno više različitih postupaka plazma rezanja, kao što je korišćenje vazduha pod pritiskom kao gasa za plazmu, korišćenje dva nezavisna gasa jedan kao radni, a drugi

kao zaštitni (sl. 124 a), ubrizgavanje vode radi efikasnijeg sužavanja luka (sl. 124 b). Zarezanje se najčešće koriste sledeći plazma gasovi:a) Smješa Ar i H2 u odnosu 60:40%, čije su glavne odlike velika snaga rezanja zbog velike

toplotne provodljivosti H2, paralelnost reza i blago povišene brazde reza, b) Smeša Ar, H2 i N2 u odnosu 60:20:20%, gde dodatak N2 smanjuje hrapavost reznih

površina, ali pri tome brazde zaostaju, a površine reza nisu metalno čiste,c) Smeša Ar i N2 u odnosu 50:50%, koja omogućava veće brzine rezanja.




- 106 -

a) b)Slika 124. Noviji postupci rezanja plazmom a) sa dva nezavisna gasa b) sa

ubrizgavanjem vode


Rezanje lukom plazme može se koristiti za rezanje svih metala. Najviše se primjenjujeza ugljenični čelik, aluminijum i ner đajuće čelike, jednostavno zbog toga što su oninajuobičajeniji metali koji se koriste. No, postupak rezanja plazmom primjenjuje se jednakodobro na svakom metalu: bakru, mesingu i bronzi; niklu i njegovim legurama; metalnomcirkonijumu kao i za rezanje urana. Rezanje plazmom koristi se za rezanje u paketima,zakošenje debelih limova, profilno rezanje i prorezivanje otvora. Plazma obavlja ove poslovesa manje unesene toplote u osnovni materijal nego oksigasni plamen (iako je plazma mnogovruća), to je posljedica bržeg pomjeranja gorionika plazme nego gorionika za oksigasni plamen kao i mehanizma rezanja ( plazma topi i isparava metal, a oksigasni plamensagorijeva metal). Rezultat rezanja plazmom je manja deformacija osnovnog materijala.

Plazmeni gorionici za rezanje se koriste najčešće na mašinama za profilno rezanje (rezanjeraznih oblika) kao i na mašinama za razrezivanje i pravougaono rezanje velikom brzinom.Zahtijeva se veoma mali ručni rad zbog toga što su uključene visoke struje i visoki naponi praznog hoda. Nivo buke mlaza plazme gasa velike brzine je takođe veoma visok i postupak može proizvesti mnogo zagušljivih metalnih para. Buka i zagušljive pare se veoma teškoeliminišu pri radu sa ručnim gorionikom. Oni nisu problem za automatski gorionik koji semože montirati na pogodnoj mašini za plameno rezanje. Zagušljive pare, toplota i buka proizvedene plazmenim gorionikom se lako eliminišu na mašini sa stolom za rezanje koji jenapunjen vodom. Voda samo dodiruje dno lima gdje ona zahvata dimove i trosku. Vodatakode prigušuje zvuk koji proizvodi mlaz plazme visoke brzine pri napuštanju glavegorionika.

Plazma postupkom se mogu rezati metali pri brzinama od 2,5 do 4 m/min, dok bikoristeći oksigasni gorionik odgovarajuće brzine bile od 0,5 do 0,7 m/min (važi za manjedebljine). Brzine do 7 m/min se koriste pri rezanju tankih materijala. Rukovalac pri ručnomradu teško može da se nosi sa brzinom efikasnog rada režućeg plazma-gorionika. Debelilimovi (preko 70 mm) od ugljeničnog čelika mogu se rezati brže oksigasnim postupkom nego plazmom. Medutim, za rezanje debljina ispod 25 mm, rezanje plazmom je do pet puta brženego oksigasnim postupkom rezanja.




- 107 -

Na mašinama je uobičajeno da se gorionici za rezanje plazmom montiraju zajednosa oksigasnim gorionicima, što omogućava brz prelaz sa oksigasnog rezanja na rezanje plazmom i obrnuto, u zavisnosti od toga da li se reže željezni ili neželjezni materijal,odnosno, debeli ili tanki materijal.

3.3.2 Izvori struje za rezanje plazmom Izvori struje za rezanje plazmom su posebno konstruisane jedinice sa vrijednošću

napona praznog hoda u opsegu od 120-400 V (u odnosu na 70-85 V najviše za izvore strujenamijenjene zavarivanju lukom). Izbor izvora struje vrši se na osnovu konstrukcije gorionika plazme koji će se koristiti, vrste i debljine komada koji će se rezati i opsega brzine rezanja.

Koriste se mašine jednosmerne struje koje se karakterišu konstantnom strujom sastrmopadajućim naponom.

Postupak rezanja plazmom odvija se pri direktnom polaritetu jednosmjerne struje,sa elektrodom priključenom na negativni pol kao i sa suženim, prenosivim lukom. Pri težimuslovima rezanja zahtijeva se visoka vrijednost napona praznog hoda od 400 V za

prorezivanje materijala debljine 50 mm. Oprema za ručno rezanje plazmom, niske struje,koristi visoku vrijednost napona praznog hoda od 120-200 V. Ovako visoki naponizahtijevaju stalnu pažnju rukovaoca opremom. Izlazna struja iz izvora struje za luk plazmemože se kretati od 10-1000 A, u zavisnosti od materijala koji će se rezati, njegove debljine i brzine rezanja. Ovi izvori struje takođe će imati kola za pomoćni luk i uspostavljanje luka pomoću VF generatora.

3.3.3 Modifikacije postupka rezanja plazmom

Nekoliko varijanti postupka rezanjem plazmom se koristi za poboljšavanje kvalitetarezova. One su uopšteno primjenljive za materijale u opsegu debljina od 3 do 40 mm.

Pomoćna zaštita, u obliku gasa ili vode, takode se koristi za poboljšavanje kvaliteta rezova.

Rezanje dvostrukim protokom plazme Kod rezanja dvostrukim protokom plazme obezbjeđen je omotač od drugog gasa oko

luka plazme, kao što je prikazano na sl. 125. Obično je gas za obrazovanje plazme azot. Izbor zaštitnog gasa se vrši na osnovu materijala koji će se rezati. Za meki čelik on može bitiugljendioksid ili vazduh a brzine rezanja biće malo više nego one za uobičajeno rezanje lukom plazme, ali kvalitet rezanja nije zadovoljavajući za sve primjene. Ugljendioksid se često koristiza zaštitu ner đajućih čelika. Smeše zaštitnih gasova argon-vodonik se koriste za aluminijum.

Rezanje plazmom u zaštiti vode Ova tehnika je slična rezanju dvostrukim protokom plazme. Voda se koristi umjesto

pomoćnog zaštitnog gasa. Izgled reza i radni vijek mlaznice poboljšavaju se korišćenjem vodekao pomoćne zaštite. Upravnost reza i brzina rezanja značajno se ne poboljšavaju u odnosu nauobičajeno rezanje plazmom.




- 108 -

Sl. 125 Rezanje dvostrukim protokom plazme.

Rezanje plazmom sa injektiranjem vode

Pri ovoj modifikaciji rezanja plazmom koristi se simetrično udarajući mlaz vode u blizini sužavajućeg otvora mlaznice za dalje sužavanje „plamena" plazme. Osnovnimehanizam rada je prikazan na sl. 126. Mlaz vode takode štiti plazmu od turbulentnogmiješanja sa okolnom atmosferom. Kraj mlaznice može se izraditi od keramike, čime se potpomaže sprečavanje „udvostručavanja luka". Udvostručavanje luka nastaje kad luk preskače od elektrode na mlaznicu a zatim na komad, obično razarajući mlaznicu. Vodomsužena plazma proizvodi uski, oštro oblikovani rez pri brzinama iznad onih za uobičajnorezanje plazmom. Budući da pretežna količina vode izlazi iz mlaznice kao tečna raspršenastruja to ona hladi ivice proreza, proizvodeći oštre uglove. Kad se gas za obrazovanje plazme ivoda injektuju tangencionalno, plazma-gas se vrtloži kad se pojavi iz mlaznice i mlaza vode.Ovo proizvodi upravne površine visokog kvaliteta na jednoj strani proreza. Druga strana

proreza je zakošena. Pri korišćenju profilnog rezanja, smjer napredovanja gorionika mora seizabrati da proizvodi upravan rez na dijelu, a zakošeni rez na otpatku.

S1. 126. Rezanje lukom plazme sa injektiranjem vode.




- 109 -

3.3.4 Gasovi za obrazovanje plazme

Izbor gasova za obrazovanje plazme bazira se na materijalu koji se reže i zahtijevanomkvalitetu površine reza. Većina neželjeznih metala se režu koristeći azot ili smješu azot-vodonik ili pak argon-vodonik. Titan i cirkonijum se režu plazmom čistog argona zbog togašto su ovi materijali izuzetno osjetljivi na krtost prouzrokovanu aktivnim gasovima, posebno

vodonikom.Ugljenični čelici se režu koristeći komprimovani vazduh (80 % azota i 20 % kiseonika) ili

čisti azot. Azot se koristi metodom injektiranja vode. Neki sistemi koriste azot kao gas zaobrazovanje plazme sa kiseonikom koji se injektuje u plazmu ispod elektrode. Ovaj raspored produžava radni vijek elektrode time što je ne izlože uticaju kiseonika. Za neka rezanjaneželjeznih metala sistemom dvostrukog protoka, azot se koristi za plazma-gas saugljendioksidom koji se koristi za zaštitni gas. Radi boljeg kvaliteta rezova, koristi se smješaargon-vodonik kao plazma-gas a azot kao zaštita.

3.3.5 Smjer rezanja

Kao što smo već

spomenuli, većina gorionika za rezanje plazmom vrtloži gas zaobrazovanje plazme putem njegovog injektiranja kroz tangencijalne otvore ili žljebove u glavi

gorionika. Jedna odlika vrtloženja gasa je efikasniji prenos energije luka na jednu stranu proreza. Pri vrtloženju u smjeru kazaljke na satu, npr., desna strana reza (gledajući u smjerunapredovanja) biće prikladno upravna, a lijeva strana reza biće zakošena. Zbog toga, smjer napredovanja (rezanja) mora se vršiti tako da se otpadni metal postavi na lijevu stranu, kao što je prikazano na sl. 127. Komponente suprotnog vrtloženja mogu se koristiti ako se zahtjevaupravna lijeva strana npn, kad se režu naspramne ivice sa dva gorionika koji se kreću u istomsmjeru. Pri ručnom radu, rukovalac izvrši izbor protoka gasa za obrazovanje plazme i struje prema listi preporučenih načina izvođenja. Postavlja gorionik na mjesto početka rezanja naradnom komadu, a zatim uspostavlja luk. Potom ručno vodi gorionik preko radnog komadazahtjevanom brzinom rezanja. Napajanje i gas se automatski isključe kad oslobodi okidač nagorioniku.

Sl. 127 Odnos smjera napredovanja gorionika prema dijelu pri vrtloženju plazma-gasa




- 110 -

Napomena: Nemojte dopustiti da gorionik dodirne radni komad.

Ne smije se dopustiti da sužavajuća mlaznica gorionika dodirne komad. To bi prouzrokovalo oštećenje mlaznice. Isto tako, do oštećenja može doći ako luk bude prelazio odelektrode na tijelo mlaznice a zatim na komad (udvostručavanje luka) prije nego odelektrode na komad. Konstrukcijama režućih gorionika obično se svode na minimum

problemi udvostručavanja luka putem izolacije ili usjecanjem žljebova u mlaznici.

3.3.6 Kvalitet reza

Faktori koji određuju kvalitet rezanja plazmom su glatkoća povišine, širina proreza, paralelnost stranica reza, šljaka ili troska koja se obrazuje na donjoj ivici stranice reza,upravnost reza i oštrina gornje ivice. Ovi faktori su određeni vrstom materijala koji se reže,konstrukcijom opreme i njenim podešavanjem.

Uopšteno, visokokvalitetni rezovi se dobijaju pri srednjoj snazi i niskim brzinamarezanja. Medutim, niska brzina rezanja ugrožava ekonomske pokazatelje. Zbog toga, ono što

predstavlja zahtijevani kvalitet reza, treba definisati prije primjene postupka.Rezovi plazmom na limovima debljine do 75 mm mogu imati glatkoću površine veoma

sličnu onoj koja se dobija oksigasnim rezanjem. Skoro ne postoji oksidacija površine prikorišćenju moderne automatske opreme koja koristi injektiranje vode ili zaštitu vodom. Nadebljim limovima, manje brzine napredovanja proizvode grublju završnu površinu.

Napomena: Širine proreza za rezanje plazmom su 1,5 do 2 puta veće nego širineproreza pri oksigasnom plamenom rezanju.

Širine proreza rezova plazmom su 1,5 do 2 puta veće u odnosu na oksigasne rezove nalimovima debljine do 50 mm. Npr., tipična širina proreza na nerdajućem čeliku debljine 25mm je približno 4,8 mm u odnosu na prorez od 3,2 mm pri oksigasnom rezanju. Širina prorezaraste sa debljinom lima pri korišćenju rezanja plazmom, baš kao pri drugim postupcima

rezanja. Rez plazmom na ner đajućem čeliku debljine 180 mm izrađen pri 100 mm/min imaširinu proreza od 29 mm.

Mlaz plazme nastoji da odstrani više metala sa gornjeg dijela proreza nego sa donjegdijela. Zbog ovoga, tipičan zahvatni ugao reza čelika debljine 25 mm je 4 do 6° od potpuno paralelnih ivica reza. Ovo zakošenje nastaje na jednoj strani reza kad se koristi vrtloženje plazma-gasa. Ugao zakošenja na obje strane reza teži da se poveća sa brzinom rezanja.

Šljaka (ili troska) je materijal koji se topi za vrijeme rezanja i prianja na donju ivicustranica reza. Pomoću sadašnje automatske opreme, mogu se proizvoditi rezovi slobodni odšljake ili troske na aluminijumu i ner đajućem čeliku do debljine približno 80 mm. Kodugljeničnog čelika, izbor brzine i struje je uticajniji na troskom koja teži da se obrazuje naovom materijalu kad se poveća brzina rezanja. Zaobljenje ivica nastaje kad se koristi

prekomjerna snaga za rezanje date debljine lima, ili kad je bezbjedno rastojanje gorionikasuviše veliko. Ono može takođe nastati pri rezanju velikom brzinom materijala debljine manjeod 6 mm.




- 111 -

3.3.7 Plazma rezačice

Najprostije plazma rezačice su namjenjene za ručno rezanje. Gas za dobijanje plazme kod ovih rezačica je komprimirani zrak. Komprimirani zrak mora da bude suv i čist.Različite rezačice zahtijevaju određeni pritisak i količinu komprimiranog zraka, što

predstavlja podatke za karakteristike kompresora koji opslužuje rezačicu. Na slici 128. prikazan je izgled Varstroj-evog aparata za rezanje sa komprimiranim zrakom (A-70). Pored

komprimiranog zraka, aparati nove generacije za dobijanje plazme koriste argon, vodonik,azot, kiseonik ili njihove mješavine. Ovi aparati su invertorskog tipa sa veoma širokim područ jem podešavanja parametara tako da pored rezanja omogućavaju markiranje. Izgled jednog ovakvog aparata (HI Focus 160 i) dat je na slici 129.

U tabelama 30. i 31. date su mogućnosti Varstrojevih aparata za rezanje sakomprimiranim zrakom i aparata koji koriste druge gasove.

Sl. 128. Varstrojev aparat (A-70) za Sl. 129 Varstrojev aparat za plazmarezanje sa komprimiranim zrakom rezanje (HI Focus 160 i)

Tab.30. Mogućnosti Varstrojevih aparata za rezanje sa komprimiranim zrakom




- 112 -

Tab.31. Mogućnosti Varstrojevih aparata za rezanje sa gasovima za obrazovanje plazme.

Savremene portalne plazma rezačice opremljene su CNC sistemima upravljanja.Preciznost programiranja na ovim rezačicama je ± 0,01 mm, a odstupanja izrezanih dijelova je do ± 0,1 mm. Programski paketi namjenjeni za upravljanje CNC rezačicama omogućavajuzadavanje linije rezanja, kompenzaciju širine reza, izbor oblika iz baze najčešće korišćenihmakroa, automatsko podešavanje parametara rezanja (brzine, jačine struje, protoka gasa i sl.)na osnovu izabranog materijala koji se reže i njegove debljine. Najčešće su standardno

opremljene gorionikom za plazmu plus gorionik za autogeno rezanje. Unos programa je preko upravljačkih jedinica opremljenih LCD monitorima, a prenos podataka prekodisketnih jedinica (sve ređe) kompakt diskova, serijskih portova USB ili preko mreže.Umrežavanje CNC rezačica sa odjeljenjima za planiranje i pripremu proizvodnje omogućavastalno praćenje, nadzor i planiranje proizvodnje. Jedan od programa za grafičko programiranje CNC mašina za vođenje rezanja je program „ZEVS“ koji se ugrađuje kaoupravljačka podrška u Varstrojeve rezačice. Na slici 130. prikazana je Varstrojeva CNCrezačica „VARCUT L2 ST“ koja se izvodi u verzijama radnih dimenzija od 2000 x 6000mm do 2500 x 6000 mm, maksimalna debljina rezanja je do 150 mm. „VARCUT L2 ST“ jestandardno opremljen jednim plazma gorionikom, a CNC upravljač sadrži unaprijed programirane najčešće korišćene standardne odlike. Na slici 131. prikazan je pregled 50

makroa, navedene oblike moguće je:- rotirati oko početne tačke za željeni ugao,- reflektovati (posmatrati u ogledalu) preko X i Y ose, - skalirati (smanjivati / povećavati), - zakretati ose rezača prema predmetu obrade, - dinamička kompenzacija širine reza, što daje karakter CNC upravljanja i sl.

Na slici 132. dat je prikaz table upravljačke jedinice „BURNY Phantom ST“ za upravljanje„VARCUT L2 ST“ rezačicom.




- 113 -

Sl. 130. Varstrojeva portalna CNC rezačica „VARCUT L2 ST“

Sl. 131. Pregled najčešće korišćenih oblika instalisanih na Varstrojevim rezačicama

Sl. 132. Tabla upravljačke jedinice „BURNYPhantom ST“ sa 10,4“ monitorom

Standardna oprema na„VERCUT L2 ST“ rezačiciomogućava uvoz različitih CADdatoteka (DXF, IGS, PLT, ...) štoznači da mašina može odrezati željenioblik bez direktne pripreme programa. U dodatnu opremu na ovojrezačici spada : softer za programiranje „ZEVS RX“, modul zaautomatsko krojenje, laserski pokazivač pozicije, sušionik vazduhai filterski sistem za odsisavanjegasova nastalih rezanjem.




- 114 -

Pored „VARCUT L2 ST“ rezačica koje su standardno opremljene jednim plazmagorionikom, Varstroj proizvodi rezačice sa instalisanim gorionicima za plazmu i oksigasni plamen (autogeno rezanje). Ovakve rezačice imaju mogućnost rezanja većih debljina, do 300mm. Čelični limovi većih debljina režu se oksigasnim plamenom, dok se manje debljine ineželjezni materijali režu plazmom uz znatno veće brzine od oksigasnog plamena. Na slici

133. dat je izgled Varstrojeve CNC rezačice „VARCUT S.P2N/B10“

čije su standardnedimenzije stola do 3000 x 6000 mm uz mogućnost produživanja uzdužne pruge.

Sl. 133. Varstrojeva portalna CNC rezačica „VARCUT S.P2N/ B10“

Rezačica „VARCUT S.P2N/B10“ opremljena je upravljačkom jedinicom „BURNY 10LCD Plus“ sa 15“ monitorom , upravljački procesor radi na frekvenciji 2GHz, operativnisistem je WINDOWS XP. Primjer projektovanog dijela prikazanog na monitoru dat je na

slici 134. Nakon definisanja oblika i dimenzija određuje se položaj elementa na tabli,odnosno optimalan raspored koji daje najveće iskorišćenje lima.

Portalne rezačice opremljene su uređajima za regulaciju visine gorionika. Izvedbe ovihuređaja su različite. Najprostiji je kontaktni uređaj sa pneumatskim podizanjem/spuštanjem

Slika 134. Primjer projektovanog dijela prikazanog na monitoru rezačice




- 115 -

gorionika sa držačem lima. Držač lima osigurava konstantnu udaljenost gorionika od lima zavrijeme rezanja, a podešava se ručno. Navedeni uređaj namjenjen je za rezanje tankih limova(do 3 mm). Na slici 135a prikazan je uređaj „MSX 750 MAN“ koji omogućava ručnovođenje plamenog gorionika. Naredbama ruč no gore/ ruč no dole pomjera se gorionik uželjeni položaj. Radni hod je 220 mm, a senzor upravlja odstupanjem od startnog signala.

a) b) c) d)

Sl. 135. Uređaji za regulaciju visine gorionika: a) MSX 750 MAN, b) MSX 750 CAPc) MSX 750 ARC d) IHT 3000

Na slici 135b prikazan je uređaj „MSX 750 CAP“ opremljen kapacitetivnim senzoromi upravljačkom jedinicom. Uređaje „MSX 750 MAN“ i „MSX 750 CAP“ moguće je ugraditina bilo koju rezačicu sa oksigasnim gorionikom, oba uređaja imaju mogućnost daljinskog

upravljanja, preciznost vođenja im je ± 0,3 mm. Na slici 135c prikazan je uređaj „MSX 750 ARC“ koji služi za vertikalno

pozicioniranje oksigasnog ili plazma gorionika. Ovaj uređaj omogućava dva načina rada, ito: ARC SENZE MODE ( za plazma gorionike) ili SENZE MODE ( za oksigasnegorionike). Karakteristike ARC SENZE MODE načina rada su:

- automatsko prepoznavanje visine za paljenje plazma luka,- automatsko uklapanje na regulaciju visine sa naponom plazma luka,- podesivo vremensko kašnjenje nakon starta rezanja, stabilizacija luka,- automatsko prepoznavanje proreza i ruba lima,- podesivo dizanje gorionika u izabrani položaj nakon prekida rezanja.

Na slici 135d prikazan je uređaj „ IHT 3000“ namijenjen za najpreciznije vođenje kodrezanje plazmom ili autogenog rezanje sa bezkontaktnom ili kontaktnom senzorikom. Ovajuređaj ima sve karakteristike uređaja „MSX 750 ARC“ uz dodatnu mogućnost kontaktnograda pri plazma rezanju. Početno pozicioniranje izvodi se dodirom mlaznice i radnogkomada, nakon paljenja luka visinsko vođenje je naponom luka. Na slici 136. prikazan jesenzorski bezkontaktni način vođenja i kontaktno pozicioniranje uz vođenje gorionikanaponom luka.




- 116 -

a) b)Sl. 135. Vođenje gorionika po vertikali, a) senzorsko (bez kontakta), b) kontaktno.

3.4 REZANJE LASEROM

Rezanje laserom se takođe zasniva na velikoj gustini snage ovog postupka, usljed čegase materijal koji se siječe veoma brzo dovodi na potrebnu temperaturu kod laserskog rezanjatopljenjem, ili na temperaturu isparavanja kod laserskog rezanja sublimacijom. Za rezanje u

industrijskim uslovima najčešće se koristi CO2 laser, sl. 136. Pomo

ću sistema so

čiva i ogledalalaserski zrak (svjetlosni snop) se dovodi do rezne glave u kojoj se sočivom fokusira na gornjoj

površini lima. Laserski zraci kod CO2 lasera za rezanja imaju prečnik od 0,1-0,01 mm, što jeujedno i širina reza. Usljed velike gustine snage i brzine, rezanje CO2 laserom je ekonomično,uz visok kvalitet reznih površina i minimalne deformacije.

Slika 136. Šematski prikaz primjene CO2 lasera za sječenje materijala




- 117 -

Literatura:

1. Aleksa Blagojević ...............................ZAVARIVANJE, „Glas“-Banjaluka,1990. god.2. Aleksa Blagojević,

Omer Pašić ...........................................ZAVARIVANJE, LEMLJENJE ,LIJEPLJENJE, Mostar, 1991. god.

3. Sadin Zalihić .......................................ZAVARIVANJE I SRODNIPOSTUPCI, Sarajevo, 1998. god.

4. Bogoljub Bajić,Darko Bajić .........................................SUŠTINA I TEHNIKA POSTUPKA

ELEKTROLUČ NOG ZAVARIVANJATOPLJENJEM METALA I NJIHOVIHLEGURA, Podgorica, 2005. god.

5. Dave Smith ........................................VEŠTINA I TEHNOLOGIJAZAVARIVANJA (prevod), Paraćin,1987. god.

6. Zbornik sa međunarodnogsavjetovanja ....................................... POSTUPCI ZAVARIVANJA,

Sarajevo, mart 1989. god.

7. Zbornik sa međunarodnogsavjetovanja .......................................NORME I NJIHOVA PRIMJENA U

ZAVARIVANJU, Rovinj, septembar 2000. god.

8. Aleksandar Sedmak ...........................ZAVARIVAČKI ZBORNIK,Izdanje na CD, Beograd 2002. god.

9. Varstroj, Lendava, Slovenija ................ KATALOG PROIZVODAIzdanje za 2008. godinu.



BCD Elektro d.o.o. Doboj

Preduzeć e za proizvodnju, projektovanje, inženjering, konsalting i unutrašnju i spoljnu trgovinu

Bosna i Hercegovina, 74000 Doboj, ul. Srpskih Sokolova br.1/15

Telefon: 053 203410, Fax: 053 203411, E - mail: [email protected]

Preduzeće BCD Elektro d.o.o. Doboj osnovano je 23.01.2004.god., a od 26.07.2004.god. posluje kao

ovlašteni Komercijalno-tehnič ki ZastupnikVarstroj-a za tržište industrije Bosne i Hercegovine.

Za poslovnu 2005.god, smo od proizvođ ač a Varstroj dobili posebno PRIZNANJE za uspješno

realizovan opseg prodaje u 2005. god. gdje smo po ABC analizi prodaje po kupcima zauzeli 9. mjesto

međ u kupcima razreda A, a narednih godina naše poslovanje sa Varstroj-em ima stalni trend

porasta.

Orjentisani smo prvenstveno za rad sa krajnjim kupcima iz industrije Bosne i Hercegovine, gdje smou proteklom periodu imali niz realizovanih investicionih projekata sa proizvodnim programom:

-CNCmašine za rezanje metalnih limova plazemskim i plinskim postupkom,

-CNCmašine za rezanje tankih metalnih limova plazemskim postupkom,

-CNCmašine za rezanje metalnih limova plazemskim postupkom sa markiranjem,

- Specijalne mašine za podužno i kružno zavarivanje metalnih limova po TIG postupku,

- Specijalna mašina za navarivanje bakra na kružnu č eli č nu podlogu,

-Veliki broj aparata za zavarivanje po MIG/MAG postupku, prvenstveno 400 i 600A,

-Veliki broj aparata zapulsno zavarivanje po MIG/MAG postupku i dr.

Na zahtjev krajnjih kupaca, u saradnji sa fabrikom koju zastupamo, spremni smo prihvatiti rješavanjeisporuka opreme za zavarivanje i rezanje metala preme specifič nim zahtjevima i potrebama.

Naša poslovna politika je da za sve realizovane poslove stalno ostajemo na vezi i praćenju

zadovoljstva krajnjeg kupca i da budemo na raspolaganju za svaku eventualno potrebnu

nadogradnju, rekonstrukciju ili edukaciju osoblja za rukovanje i održavanje opreme.

Za sve isporuč ene mašine i aparate imamo obezbijeđ ene dovoljne količ ine potrošnih i rezervnih

dijelova na skladištu u Doboju.

Organizovani servis vršimo preko sledeć ih preduzeć a ovlaštenih za servisiranje proizvodaVarstroj:

MGAElektronika szr. Banja Luka SZRIskra ElektromehanikaTuzla

Tel. i Fax, 051 429 728,GSM:065 632 878 Tel i Fax, 035 250539,GSM:061 734799

E-mail: [email protected]



wwwwww.. vvaarr sstt rr oo j j .

.ssii BCD Elektro d.o.o. Doboj Tel. +387 (0) 53 203410, Fax.: +387 (0) 53 203411 E-mail:

[email protected]

Documents

Elektro - Prirucnik Za Zavarivanje