Metalurgija zavarivanja – dio Samardžić 1. Skicirajte T=f(t) dijagram za točku u ZUT -u zavarenog spoja neposredno uz liniju staljivanja
(toplinski ciklus točke) te karakterističnu brzinu zagrijavanja i hlađenja. Što j e trajanje hlađenja od 800 do 500 °C, a što brzina hlađenja?
1- Zagrjavanje 2- Taljenje 3- Hlađenje A- Austenitizacija i širenje:
B- Taljenje:
C- Kristalizacija i skupljanje:
D- Skupljanje- Toplinska naprezanja- Difuzija/Efuzija H+
t8/5 je vrijeme potrebno da se zavareni spoj ohladi od temeprature 800 do 500°C, dok je brzina hlađenja izrađena u °C/s što nam govori koliko se zavar hladi u jedinici vremena do temperature T0.
2. Da li je j e dopušteno zavarivanje u blizini hladno deformiranog materijala? Zašto? Ako je odgovor DA, pod kojim uvjetima je dopušteno? Dopušteno je ali se izbjegava ako je moguće. Potrebno je odmaknuti zavara za određenu duljinu od samog mjesta deformacije deformacije te onda vršiti zavarivanje. Razlog zašto to radimo: da se spriječi pojavljivanje pukotina- potrebno je vršiti predgrijavanje prije samog zavarivanja.
3. Skiciratje dijagram promjene tvrdoće, čvrstoće i istezljivosti ovisno o iznosu s tupnja deformacija?
4. Da li je povoljnje zavarivati u više prolaza ili jedno prolazno zavarivanje sa stajališta učinkovitosti i sa stajališta mehaničkih svojstava (kvaliteta zavara)? Pojasnite! Bolje je višeprolazno jer svaki prolaz napravi toplinsku obradu prethodnog prolaza - popusti tvrdoću. Problem kod više prolaza je sporiji postupak. Kod jednoprolaznog: velika je ZT, struk tura je grubozrnata, velika je penetracija (može doći do toplinskih pukotina ako ima nečistoća) - jednoprolazno je ekonomičnije
5. Pojasnite problematiku nestacionarnosti temp. Polja na početku i na kraju elektrolučno izvedenog zavara! Što se dešava s brzinom hlađenja i ___ hlađenja, odnosno s mehaničkim svojstvima na tom mjestu ( HV,R, t8/5, w)
6. Što je rekristalizacija i kakve ima veze s zavarivanjem? Pojasnite!
Rekristalizacija je stvaranje nove kristalne strukture od postojeće u hladno obrađenom metalu. Obično se postiže zagrijavanjem. Promjena iz jedne kr istalne strukture u drugu pojavljuje se prilikom grijanja preko ili hlađenja ispod kritične temperature. Rekristalizacija ima za posljedicu promjene tvrdoće na različitim temperaturama, također pri različitim temperaturama mijenja se i struktura zrna.
7. Pojasnite ulogu zaštite el. Luka i rastaljenog materijala tijekom hlađenja! Koje greške u ZS mogu nastati zbog neadekvatne zaštite el. luka i rastaljenog materijala? Pri zavarivanju elektrolučnim postupkom zavarivanja uloga zaštite je dvostruka, o dnosno trostruka. 1. fizikalna ili fizička 2. električna ili stabilizacijska 3. metalurgijska ili metalurška Zaštitna atmosfera onemogućava nepovoljan utjecaj O, N i H na rastaljenom metalu, prisustvo sloja rastaljene viskozne troske oko kapljice i na površini kupke zaštićuje rastaljeni metal. Svojim prisustvom, troska tlači metal i skrutnuti materijal dobiva glatku površinu ispod troske. Greške koje mogu nastati: hladne pukotine nedostatak rastaljenog depozita
8. Pojasnite karakteristike koje daju bazične obloge elektrode kod REL postupka ( bazični post kod EPP zav., bazičnim praškom punjenja žice kod MAG zav)? Bazične elektrode – daju zavareni spoj dobrih mehaničkih svojstava (posebno izduženje i žilavost). Osjetljive na vlagu, ove elektrode koriste kod zavarivanja zahtjevnih zavarenih konstrukcija. Nedostatak: teže čišćenje troske, poroznost u korijenu zavara ako je dulji električni luk (zavarivanje pod 90°), nešto grublji izgled lica zavara, slabija stabilnost električnog luka kod zavarivanja (zbog visokog sadržaja CaF2), velika ovisnost svojstava zavara o zavarivaču. 9. Pojasnite karakteristike koje daju rutile elektrode? Rutilne elektrode se mnogo koriste zbog dobrih mehaničkih svojstava zavara, stabilnosti električnog luka, mogućnost korištenje AC/DC struje zavarivanja, lijepog izgleda zavara, lakog čišćenja troske. Nedostatak primjene ove elektrode očituje se kod zavarivanja čelika sa višim sadržajem sumpora, mogućnosti nastajanja toplih pukotina, slabije žilavosti zone taljenja u odnosu na bazične elektrode.
10. Pojasnite pojam stabilnost el. luka pri el. lučnom zavarivnju, odnosno duljinu el. luka?
El. luk će bit stabilan ako mu je visina L konstanta. Odnosno duljina el.luka prilikom zavarivanja mora biti konstantna. Regulacija visine električnog luka. Pri zavarivanju je važno da visina električnog luka bude u točno određenim granicama, kako bi proces zavarivanja bio stabilan proces. Neželjene promjene u visini električnog luka mogu uzrokovati različite greške u zavarenom spoju, pa i prekid električnog luka. Da se to ne bi dogodilo, postoji nekoliko načina regulacije visine električnog luka. Kod REL zavarivanja uređaji za zavarivanje imaju strmo padajuću karakteristiku, a regulaciju visine električnog luka provodi zavarivač, primicanjem ili odmicanjem elektrode Radno područje stabilnosti el luka:
11. Pojasnite pojam dezoksidacije kupke kod zavarivanja? Zbog čega je opasan O2 u zavaru? Kako se rješava problem O2 u zavaru? Kisik je uvijek u većoj ili manjoj količini, prisutan u rastaljen metalu. Izvori kisika su:atmosfera u luku,okujina na metalu,hrđa i rezidualni kisik iz OM i DM. Mora se spriječiti njegova reakcija sa uglikom iz Fe3C, jer mo že uzrokovati poroznost i razugljičenje: C+O → CO (plinski mjehurići, poroznost) Dodajući u oblogu elektrode ili u žicu za zavarivanje elemente, koji imaju veliki afinitet prema kisiku: Al, Si, Mn, Ti i Zr dolazi do reakcija: Si + 2O → SiO2 2Al + 3O → Al2 O3 Mn + O → MnO Produkti dezoksidacije su troska ili nemetalni mikrouključci u strukturi ZT. Veći sadržaj dezoksidanta u dodatnom materijalu potreban je ako: -osnovni materijal sadrži više kisika -veća jakost struje zavarivanja i/ili toplinski input -veća veličina zone taljenja -veća količina cundera i hrđe - jače oksidirajući zaštitni plin
12. Što je poroznost, kako se izbjegava kod zavarivanja? Koji su izvori plinova i koji su plinovi štetni za zavareni spoj? Poroznost nastaje zbog reakcije plin-metal i zbog otapanja velike količine raznih plinova u talini, koji pri skručivanju moraju napustiti talinu zbog velikog pada rastvorljivosti – topivosti plinova u talini. Rastvorljivost vodika je veoma različita pri različitim temperaturama. Velike količine vodika, mogu se apsorbiratu u talini, a kasnije izlaze u obliku mjehurića ili ostaju u krutnini kao difuzijski vodik i u rešeci tvore visoki tlak, koji uzrokuje hladne pukotine. Da bi bilo što manje prisutnog vodika u zavareno spoju potrebno je elektrode sušiti ili peći neposredno prije upotrebe. Tako odstranjujemo higroskopsku i vezanu vlagu. Kod zavarivanja u zaštitnim plinovima (TIG, MIG/MAG) poroznost može biti uzrokovana nedovoljnom zaštitom plina zbog: -premale količine -propuha ili vjetra – predaleko se nalazi sapnica -turbulencija -nedovoljna sekundarna zaštita (korijena) Poroznost nastaje zbog reakcije plin-metal i zbog otapanja velike količine raznih plinova u talini, koji pri skručivanju moraju napustiti talinu zbog velikog pada rastvorljivosti – topivosti plinova u talini. Rastvorljivost vodika je veoma različita pri različitim temperaturama. Velike količine vodika, mogu se apsorbiratu u talini, a kasnije izlaze u obliku mjehurića ili ostaju u krutnini kao difuzijski vodik i u rešeci tvore visoki tlak, koji uzrokuje hladne pukotine. Da bi bilo što manje prisutnog vodika u zavareno spoju potrebno je elektrode sušiti ili peći neposredno prije upotrebe. Tako odstranjujemo higroskopsku i vezanu vlagu. Kod zavarivanja u zaštitnim plinovima (TIG, MIG/MAG) poroznost može biti uzrokovana nedovoljnom zaštitom plina zbog: -premale količine -propuha ili vjetra – predaleko se nalazi sapnica -turbulencija -nedovoljna sekundarna zaštita (korijena)
13. Nacrtajte i pojasnite dijagram rastvorljivosti vodika (H) u čistom željezu ovisno o temperaturi?
S povećanjem temperature dolazi do porasta rastvorljivosti vodika. Na temperaturi 200 ⁰C počinje rastvorljivost H i do temperature 900 ⁰C rastvorljivost polako raste povećanjem temperature. Na temperaturi oko 1400 ⁰C kada nastaje δ – Fe dolazi da pada rastvorljivosti te dalje zagrijavajući rastvorljivost opet raste polako do temperature oko 1550 ⁰C te na toj temperaturi se događa veliki skok rastvorljivosti, te nakon te temperature opet polako raste rastvo rljivost s povećanjem temperature.
14. Skicirajte dijagrame toplinskog ciklusa zavara za 3 točke u sučeonom V zavaru, ako se izvodi zavarivanje u 4 prolaza?
15. Skicom i tekstom pojasnite dijagram sušenja i držanja, te korištenja elektrode za REL zavarivanje? Koliko se maksimalno puta može elektroda vraćati u peć za držanje elektrode? Zašto?
Elektrode za Rel zavarivanje prije korištenja idu u peć za sušenje elektrode i peć za držanje elektrode. Prvo se elektrode stavljaju u peć za sušenje te se na temperaturu oko 400 ⁰C drže 2h. Temperatura u toj peć nesmije biti već od 450 ⁰C jer tada dolazi do uništenja veziva u elektrodi. Nakon toga elektrode ideu peć za držanje gdje je na temperaturi od 200 – 250 ⁰C. Te na kraju prije korištenje ide u tzv. tobolac gdje se elektroda drži na temperaturi od 60-120 ⁰C . Elektroda se može maksimalno vraćati u peć za držanje elektrode 2 puta. Gube se svojstva elektrode zbog toga šta se zagrijava.
16. Što je predgrijavanje? I koji su utjecaji predgrijavanja na kvalitetu zavara? Predgrijavanje podrazumijeva zagrijavanje područja zavarivanja iznad temperature okoline, na propisanu temperaturu T0, prije početka zavarivanja, te održavanje te temperature za vrijeme zavarivanja. Najčešće (za nelegirane, niskolegirane i visokočvrste čelike) se predgrijavanje vrši u ci lju izbjegavanja hladnih pukotina. Utjecaj predgrijavanja na kvalitetu zavara: a) Smanjenje brzine hlađenja ZT i ZUT - u odnosu na veće brzine, ako se ne vrši predgrijavanje. Smanjenjem brzine hlađenja se smanju količina tvrdih faza (zakaljene martenzitne ili nekih manje tvrdih struktura)
b) Omogućavanje izlaska (efuzije) difuzijskog vodika – atomarni difuzijski vodik lakše difundira kroz metalnu rešetku pri višim temperaturama, jer je srednji razmak između atoma metala veći. c) Manja su zaostala naprezanja – budući da je područje zavarivanja na višoj temperaturi, ono je produženo za l, pa će stezanje sredine zavara nakon hlađenja l biti manje,nego ako nije predgrijavano, pa će i rezultirajuća zaostala naprezanja biti manja.
