ZAVARIVANJU SRODNE TEHNIKE LemljenjeNatrcavanjeToplinska rezanja (plinsko, plazma, laser, elektronski mlaz)Toplinska ljebljenja (plinsko, arc-air, )

LemljenjeLemljenje je postupak kojim se metalni ili nemetalni dijelovi spajaju pomou rastaljenog dodatnog materijala (lema) u nerazdvojnu cjelinu.

Pri lemljenju se osnovni materijal ne tali, jer ima vie talite od dodatnog materijala.

Bolji rezultati pri lemljenju mogu se postii primjenom "topitelja" (praak, pasta, otopine) i/ili zatitne atmosfere (plin ili vakuum) u kojoj se vri lemljenje.

Kod lemljenja i nabrizgavanja ne dolazi do taljenja osnovnog materijala, vea samo lema kod lemljenja i dodatnog materijala za natrcavanje. Sam lem mora dobro kvasiti povrinu, to je uz prethodno navedeno preduvjet za dobivanje kvalitetnog spoja lemljenjem.

U kapilarama, uskim cjevicama malog polumjera R, tekuina sepodie iznad razine vanjske povrine ako tekuina moi posudu (kapilarna elevacija; sila adhezije je vea od kohezijskih sila izmeu molekula vode), a sputa se ako tekuina ne moi posudu (kapilarna depresija).

Prednosti lemljenja: Ekonomina izrada sloenih sklopova s vie dijelova,

Povoljna razdioba naprezanja i povoljan prijelaz topline,

Mogunost spajanja nemetala s metalima, vrlo tankih na debele predmete, raznih metala u spoj, poroznih materijala, vlaknastih i kompozitnih materijala,

4. Zbog niih radnih temperatura i svojstava dodatnih materijala kod lemljenih spojeva su nie zaostale napetosti, nema pogrubljenja zrna, obino nema kristalnih pretvorbi, te su neka svojstva lemljenih spojeva povoljnija,

5. Postiu se precizne proizvodne tolerancije.Nedostatci lemljenja1. Statika, ali i dinamika vrstoa lemljenog spoja je nia (slabija) u odnosu na zavareni spoj. 2. Relativno visoka cijena dodatnih materijala za lemljenje.

Lemovi su isti materijali ili legure ili nemetali u obliku ice, tapa, lima, oblikovanih elemenata, zrna, praka ili estica lema u topitelju.

Topitelji su nemetalni materijali. Oni se nanose na povrine koje se eli lemiti nakon dobrog prethodnog ienja, da bi se odstranilo postojee oksidne slojeve i sprijeilo stvaranje novih. Time se omoguuje vlaenje povrina koje se spajaju.

Zatitni plinovi (zatitna atmosfera) pri zagrijavanju tite od oksidacije povrinu spoja kao i lema. Materijali za lemljenje su: lemovi, topitelji i zatitni plinovi

Princip nastajanja spoja Pri lemljenju se javljaju razne fizikalne pojave: - difuzija materijala lema u osnovni materijal,- adhezijske sile izmeu lema i povrine osnovnog materijala,- kohezijskene sile izmeu atoma krutine,- kvaenje povrina lemom,- povrinska napetost,- kapilarno djelovanje.Pri lemljenju se osnovni materijal zagrijava, ali ne tali.

Karakteristine temperature.Radna temperatura je najnia temperatura radnog predmeta na mjestu lemljenja. Ovisi o vrsti lema i via je od solidus temperature lema. Ako je radna temperatura iznad 450C, tada se govori o tvrdom lemljenju, a ako je ispod, tada se govori o mekom lemljenju.

Kada se lemi pri temperaturama preko 900C, tada se govori o visokotemperaturnom lemljenju.

Zavarivako lemljenje se vri na temperaturama iznad 450C.

Primjeri:Shematski prikaz plinskog lemljenjaShematski prikaz lemljenja u peia) prije postupkab) nakon lemljenjahttp://www.nd.edu/~manufact/powerpoint/AMS Metals Handbook Vol 6ASM International, 1983Shematski prikaz elektrootpornog lemljenja legura bakra

http://www.designinsite.dk/htmsider/inspproc.htm

Tipovi spojeva za lemljenje

Izvedbe sueonih spojeva s jezikom i ljebom Kutni spojevi

Toplinska natrcavanje metala i polimera. Toplinsko natrcavanje metala.

Pomou ureaja za natrcavanje mogu se na povrinu nanositi razni rastaljeni ili djelomino rastaljeni materijali.

Pri tom postupku same povrine ne moraju biti rastaljene. Materijal koji se ubrizgava moe biti u raznim oblicima: ica, praak, ipke ili rastaljena kupka koja se nabrizgava.

Toplinsko natrcavanje ima prednost da nije vezano za stacionarni ureaj. Ureaj je prenosiv i dimenzije predmeta nisu ograniene.

Ovisno o agregatnom stanju u kojem se nalazi "dodatni materijal" za stvaranje eljeznog sloja, moe se procese nanoenja zatitnog sloja podijeliti na sljedei nain:

Svrha toplinskog natrcavanja:1. Zatitni slojevi otporni na: troenje, koroziju, visoku temperaturu,2. Slojevi sa posebnim elektrinim svojstvima: izolator, vodi, supervodi,3. Slojevi s posebnim efektima povrine: struktura povrine, poveanje povrine,4. Slojevi posebnih svojstava: katalizator, aktivna ili pasivna povrina, bio kompatibilnost, voenje iona,5. Reparatura,6. Nanoenje slojeva na povrine kalupa za odreene svrhe.

Slojevi koji se nanose toplinskim natrcavanjem

Karakteristike toplinskog nabrizgavanja

Mehanizam i tehnologija stvaranja natrcanog sloja.

Temperatura plamena ili luka je znatno via od temperature talita metala, pa su stvorene letee kapljice kemijski aktivne. Dolazi do oksidacije, izgaranja pojedinih elemenata iz sastava metala. Dio metala moe i isparavati. Brzina estica dostie 250 m/s. Veliina kapljica elika i bakra pri nabrizgavanju je najee (50%) 50-100 m.Vee estice udaraju u povrine u rastaljenom stanju, a manje u plastinom ili krutom stanju. Oksidne koice pucaju i konana struktura se sastoji od metala, oksida i pora. Zbog takvog sastava vrstoa sloja je slaba u odnosu na zavarene i navarene depozite.

natrcavanje metala plinom.

Plinsko natrcavanje je najrasprostranjenije u primjeni. Materijal za natrcavanje se u plamen dovodi u obliku ice ili praha.

Uz pomo plamena dolazi do stvaranja sitnih kapi, koje se mlazom komprimiranog zraka nanose na povrinu osnovnog materijala. Kao izvor topline za taljenje metala koristi se najvie plamen kisik-acetilen.

Materijali koji se nabrizgavaju. C-elici, 13 Cr elik, austenitni Cr-Ni elici, Zn, Al, Al-bronca, Bijeli metal (Pb-Sn). Za leguru Ni-Cr-B koja se teko izvlai u icu nabrizgavaju se dovoenjem praka te legure u plamen i nabrizgavanja komprimiranim zrakom.vrstoa nabrizganog sloja. vrstoa prianjanja - vezanja plamenom nabrizganih slojeva je niska i kree se od 15 do 20 N/mm2.

vrstoa prijanjanja ovisi o :- kombinaciji materijala- pripremi povrine- postupku i parametrima nabrizgavanjaPriprema povrina. Najee se primjenjuje pjeskarenje.

Plinsko natrcavanje velikom brzinom estica. Dodatni materijal u obliku praka se injekcijski unosi u plinski plamen. estice se kreu nadzvunom brzinom.

Plinsko udarno (detonacijsko)Koristi se za nanoenje W i Cr karbida u avionskoj i nuklearnoj industriji.

Natrcavanje plastinih masa plinom. estice plastinih masa se injektorskim principom unose u plamen kisik-acetilen, zagriju se i u stanju plastinosti-ljepljivosti ili rastopljene se nanose na povrinu koja se predgrije na oko 20C.

Princip nabrizgavanjaUreaj za plinsko natrcavanje icom

Ureaj za plinsko natrcavanje prakom

Toplo natrcavanje (metalizacija)

Juraga I; ivi, M; Gracin M.: Reparaturno zavarivanje, Zagreb 1994.

Elektroluno natrcavanje

natrcavanje plazmomJuraga I; ivi, M; Gracin M.: Reparaturno zavarivanje, Zagreb 1994.

Carbide HVOF (High Velocity Oxygen Fuel) Coating of Landing Gear http://www.ptihome.com/thermalspraying.php

100HE with High Velocity Parameters (natrcavanje plazmom)http://www.ptihome.com/machine.php?id=49

ljebljenje plinskim plamenomJuraga I; ivi, M; Gracin M.: Reparaturno zavarivanje, Zagreb 1994.

Arc Air postupak ljebljenja (elektroluno ljebljenje ugljenom elektrodom)Juraga I; ivi, M; Gracin M.: Reparaturno zavarivanje, Zagreb 1994.

ljebljenje plazmom

Rezanje plinskim plamenomRezanje betona plinskim plamenom

Juraga I; ivi, M; Gracin M.: Reparaturno zavarivanje, Zagreb 1994.

Rezanje plazmomSa neprenesenim lukom (natrcavanje, rezanje tankih limova)

Sa prenesenim lukom (rezanje limova)

1. Plazmeni plin 2. elektroda 3. rashladna voda 4. izolacija 5. plazma 6. elektrini luk

Uz kovako i ljevako zavarivanje, lemljenje je jedan od najstarijih postupaka spajanja metala (staro koliko i dobivanje i prerada materijala, oko 5000 - 6000 godina). U poetku je lemljenje koriteno za spajanje dijelova nakita iz zlata i platine, a kasnije i srebra. Danas se lemljenje koristi u masovnoj proizvodnji za spajanje elika, aluminija i raznih drugih materijala (automobilska i avionska industrija iroko primjenjuju lemljenje). Razvijeno je i lemljenje Zr, Ti, Be, metala s visokim talitem, kompozitnih materijala, kao i meusobno spajanje keramike i metala.

Pored pripreme povrine (odmaivanje) koja je znaajna sa stajalita efekta adhezijskih sila kod lemljenja je znaajno i konstrukcijsko oblikovanje detalja spoja (poeljna je vea povrina spoja to omoguiti efekt kapilarnosti). Lemovi su isti materijali ili legure ili nemetali u obliku ice, tapa, lima, oblikovanih elemenata, zrna, praka ili estica lema u topitelju.

Topitelji su nemetalni materijali. Oni se nanose na povrine koje se eli lemiti nakon dobrog prethodnog ienja, da bi se odstranilo postojee oksidne slojeve i sprijeilo stvaranje novih. Time se omoguuje vlaenje povrina koje se spajaju. Vrijeme djelotvornosti topitelja u obliku otopine je ogranieno. Povrine osnovnog materijala i lema su pokrivene tankim slojem neistoa zbog djelovanja okoline na metal. One se sastoje obino od oksida, sulfida, karbonata i drugih proizvoda korozije. Ove neistoe onemoguavaju stvaranje kontinuiranog lemljenog spoja, pa ih treba odstraniti pomou topitelja.

Zatitni plinovi (zatitna atmosfera) pri zagrijavanju tite od oksidacije povrinu spoja kao i lema. Sa istom svrhom se primjenjuje i lemljenje u vakuumu.

Dodatni materijal se tali jer ima nie talite od osnovnog materijala, ulazi u zazor, vlai lemljenje povrine kapilarnim djelovanjem se iri u zazor, talina se kristalizira i ostvaruje lemljeni spoj. U nekim sluajevima zazor je vei, pa se lemljeni spoj ostvaruje i bez kapilarnog djelovanja, kada se koristi velika koliina, obino skupog, dodatnog materijala. To je sluaj zavarivakog lemljenja (zavarivako lemljenje engl. brazewelding, njem. schweisslten).

Ako je temperatura via, tada e do spoja lake doi ali se mogu pojaviti, zbog difuzije, intermetalni spojevi na granici, koji su krhki. Zato je bolje nastojati lemljenje provoditi na niskoj temperaturi i kroz krae vrijeme.

natrcavanje metala je jedna vrsta obrade povrine materijala koja se ve nekoliko desetljea primjenjuje za zatitu od korozije, za popravak nanoenjem jednog sloja na istroene povrine dijelova kao i za druge svrhe.

Prvi ureaj za natrcavanje je napraviop op 1910. g. u vicarskoj. natrcavanje moe u nekim sluajevima zamijeniti druge postupke obrade kao to su: galvanizacija, pocinavanje, alitriranje, bojenje komprimiranim zrakom, elektrostatsko nanoenje slojeva i neke druge.

Tvrdi se da se veza sloja s povrinom uglavnom ostvaruje mehaniki - ukotvljenjem estica na hrapavu povrinu. vrstoa za razne metale se kree obino 4-40 MPa. Debljina slojeva se kree najee 0,1-2,0 mm. Obino se predvia naknadna obrada bruenjem, pa treba predvidjeti dodatak za obradu. Temperatura osnovnog materijala pri nabrizgavanju ne treba prelaziti 70 C.

Pri nabrizgavanju metalne kapi lete strujom komprimiranog zraka, pa dolazi do oksidacije povrine kapi, pa se ponekad primjenjuje umjesto komprimiranog zraka duik ili "formir" plin (80% N2 + 2OH2), ime se bitno smanjuje oksidacija, ali ne potpuno. Metalne kapi udarajui u povrinu osnovnog materijala, hlade se i mehaniki uvruju na hrapavu i istu povrinu. Ujedno dolazi do prskanja oksidnih slojeva i meusobnog djelominog zavarivanja estica.

Priprema povrina. Da bi smo ostvarili dobro vezanje nabrizganog sloja na osnovni materijal, povrina mora biti hrapava i ista, bez masnoa. Najee se primjenjuje pjeskarenje.vrstoa se moe poboljati, ako se prvo nanese meusloj Mo, Ni i NiAl. Ovi meuslojevi se mogu nabrizgati ili elektrolizom nanijeti. Viu vrstou pokazuju slojevi nabrizgani plazmom ili elektrinim lukom.

Plinsko natrcavanje velikom brzinom estica. Primjena poinje 1989.g. i to za nanoenje karbidnih slojeva. Dodatni materijal u obliku praka se injekcijski unosi u plinski plamen. estice se kreu nadzvunom brzinom.

Plinsko udarno (detonacijsko)Koristi se za nanoenje W i Cr karbida u avio i nuklearnoj industriji.

natrcavanje plastinih masa plinom. estice plastinih masa se injektorskim principom unose u plamen kisik-acetilen, zagriju se i u stanju plastinosti-ljepljivosti ili rastopljene se nanose na povrinu koja se predgrije na oko 20C. Priprema povrine se preporuuje pjeskarenjem uz odravanje istoe. Debljina nabrizganog sloja je 0,5 - 0,8 mm.

Manja uinkovitost 1-2 kg na sat5-8 kg na sat