VISOKA ŠKOLA – CENTAR ZA POSLOVNE STUDIJE KISELJAK SMIJER: CESTOVNI PROMET
SEMINARSKI RAD PREDMET: OSNOVE STROJARSTVA TEMA:ZAVARIVANJE
MENTOR: Dr.Sci. IVAN DAMJANOVIĆ
STUDENT: BILAL HALILOVIĆ KISELJAK 2011,god.
UVOD Danas nezamisliv, nemoguć razvoj mašina i strojeva bio bi bez nerastavljivih veza konbinovanih ili pojedinačno Zavarivanje je postupak ne razdvojnog spajanja metala, koji su omekšani ili istopljeni na mestu spajanja, uz primenu pritiska ili bez njega. Sa obzirom na izvor toplote moguce je izdvojiti cetiri osnovna postupka zavarivanja. • elektrolučno • gasno • elektrootporno • aluminotermisko Pored navedenih, sve više se uvode i noviji postupci kao zavarivanje: • pod troskom • trenjem • ultrazvukom • difuzijom u vakumu • elektronskim snopom u vakumu Danas se ipak najviše koristi postupci elektrolučnog i gasnog zavarivanja. Kog gasnog zavarivanja toplota nastaje sagorevanjem gorivog gasa u kiseoniku. Kao gorivi gas najviše se primenjuje acetilen ( C2H2), a za zavarivanje metala i legura sa niskom temperaturom topljenja (Al,Pb,Mg) koristi se još: vodonik, prirodni gas, propan budan i drugi ugljovodonici. Kod elektolučnog zavarivanja toplota nastaje održavanjem električnog luka između elektrode i osnovnog materijala. Najčešće se primenjuju sledeće vrste elektrolučnog zavarivanja. U svom seminarskom radu obradit ću prva četiri načina koji se najčešće koriste.
ELEKTRO LUČNO ZAVARIVANJE Osnovna podjela :
REL - ručno-elektro-lučno zavarivanje, tj. zavarivanje koje je najraširenije. Uređaj - izvor struje ima pozitivan pol i negativan pol. Na jedan od njih se u držač elektrode stavlja klasična obložena elektroda, a drugi pomoću takozvane stezaljke mase se pričvršćuje na materijal. Kratkim spojem između polova razvija se električni luk koji omogučuje taljenje osnovnog materijala i elektrode. Elektroda se odabire prema vrsti materijala koji zavarujemo, idealno, ali ne i nužno onog sastava kao i materijal kojeg zavarujemo. Elektroda ima svoj plašt koji omogućuje bolju kontrolu el.luka, zaštitu zavara i razvoj određene temperature... REL zavarivanje koristi se pretežno na materijalima debljima od 1,5 mm zbog velike temperature i mogučnosti deformiranja osnovnog materijala... te kod konstrukcijskih zavara REL postupkom može se zavarivati gotovo sve vrste materijala : crno željezo, prokrom, gus, aluminij ... Naravno ne sa običnim transformatorima, već sa novom tehnologijom aparata : INVERTERIMA ili starim rotacionim aparatima odnosno ispravljačima. Elektrode - osim prema sastavu materijala, dijele se na rutilne i bazične... MIG / MAG ili popularno nazvano CO2 zavarivanje- priča je slična ... osim što umjesto elektrode se koristi žica na kolutu promjera od 0,6 do 1,6 mm i umjesto obloge elektrode se koristi zaštitni plin iz boce. Također žica kada dodirne predmet zavarivanja uspostavi se električni luk i počinje taljenje materijala. Žica se kao i elektrode izabire prema predmetu koji zavarujemo. Međutim što se tiće plina postoji par opcija koji se ne treba strogo držati, ali preporuka je: željezo - čisti CO2 ili mješavinu 80 tak% CO2 i 20tak% argona prokrom mješavina 80tak% argona i 20tak% CO2 aluminij - čisti argon Izvor struje kod mig/mag zavarivanja... je nešto manje bitan, nego kod REL-a jer bez rotacionog ili inverter aparata zavarivanje aluminija ne dolazi u obzir, kod CO2 je malo drugačije, ali slično. s klasičnim aparatom je moguće zavarivati aluminij, ali u kratkim zavarima cca 5-10 cm, za duže zavare ipak je potreban digitalni aparat, a idealan je impulsni aparat.
Postoji i opcija zavarivanja CO2 postupkom sa specijalnom žicom koja je punjena prahom i ne zahtjeva bocu s plinom - laički objašnjeno sadrži plin u prahu u sebi kao i elektroda u oblozi... no međutim, aparat mora imati promjenjive polove pištolja i stezaljke mase.
TIG ili po njemački WIG zavarivanje - je nešto sličnija plinskom zavarivanju, osim što se umjesto vrha plamena dobivenog iz mješanja plinova, zavaruje električnim lukom koji kreće s TIG pištlja, odnosno volfram elektrode koja se nalazi u njemu. Vrh volfram elektrode i predmet koji se zavaruje međusobno naprave električni luk i s obzirom na veliku otpornost volframa na temperaturu, osnovni materijal se počinje taliti, dobiva se žitka kupka materijala kojom se pomicanjem tig pištolja, odnosno volfram elektrode, lagano upravlja i usmjerava. U slučaju potrebe tj. nedostatka osnovnog materijala dodaju se šipke (standard 1m dugačke) promjera 1,0 5,0 mm kako bi popunile nedostatak materijala. Šipke se također biraju prema sastavu predmeta zavarivanja - idealno jednakog sastava. TIG postupkom moguće je zavarivate sve vrste metala, osim mesinga - mesing se isključivo tvrdo lemi. Također treba obratiti pozornost na uređaji s kojim se zavaruje. Svi aparati posjeduju oznaku DC ili AC/DC. Ovo AC je jako bitno - izmjenična AC struja omogučuje TIG aparatu da zavaruje aluminij, a 99,99% AC aparata je i DC. DC aparati mogu zavarivati: crno željezo, prokrom, mjed, bakar i njegove legure, ali ne aluminij.
Slika 1. Elektrolučni aparati za varivanje.
GASNO ZAVARIVANJE OPŠTE KARAKTERISITIKE Gasno zavarivanje je postupak spajanja topljenjem, sa ili bez dodatog materijala. Spoj se ostvaruje topljenjem osnovnog i dodatog materijala i kasnijim zajedničkim očvrsćavanjem. Zagrevanje se plamenom koji nastaje sagorevanjem smeše acetilena i kiseonika. Acetilen (C2H2) pripada grupi ne zasićenih ugljovodonika, sa temperaturom ključanja od – 83,6°C. Rastvara se u mnogim tečnostima: vodi, acetonu itd.., Na 20°C i atmosferskom pritisku u jednom litru acetone rastvara se 20 litara acetilena, dok se u jednom litru vode, pod istim uslovima, rastvara samo jedan litar acetilena.
DODATNI MATERIJAL ZA ZAVARIVANJE-ŽICE ZA ZAVARIVANJE Gasno zavarivanje se može izvoditi sa dodatim materijalom, ili kada su u pitanju tanki limovi bez njega. Dodati materijal u obliku žice bi trebao da bude približno istog sastava kao i osnovni materijal. Žice za zavarivanje su definisane sledećim standardima: JUS C.H3.051 ( žica za gasno zavarivanje i navarivanje čelika) JUS C.H3.061 ( žice i šipke za zavarivanje aluminijuma i njegovih legura) JUS C.H3.071 ( žice za gasno zavarivanje bakra) i JUS C.H3.073 ( žice i šipke za zavarivanje bronze) Za čelične žice standardom se daju: vrste i oznake, sadržaj fosfora (P) i sumpora (S), spoljašnji izgled, dimenzije i tolerancije, ponašanje pri topljenju, vrste i način ispitivanja kao i način isporuke, pakovanja i čuvanja. Oznaka žice se sastoji od slovnog simbola koji pokazuje namenu i broja koji predstavlja zareznu tvrdoću čistog materijala šava po Brinelu. Slovni simboli imaju sledeće značenje: • VA žica za zavarivanje ugljeničnih i niskolegiranih čelika. • VAU žica za zavarivanje ugljeničnih i niskolegiranih čelika povećane žilavosti. • VAN žice za navarivanje.
Uz oznake VA I VAU daje se zatezna jačina čistog šava, a pored oznake VAN daje se tvrdoća po Brinelu. U pogledu hemiskog sastava standardom se propisuje samo cistoća u vezi sa sadžajem sumpora i fosfora i to:...
TOPITELJ ZA GASNO ZAVARIVANJE Topitelji u obliku praha i pasta primenjuju se pri zavarivanju: livenog gvožđa, mesinga, bronze, aluminijuma. Kod čelika topitelj se ne koristi izuzev pri zavarivanju nerđajućih čelika. Topitelj se dodaje radi prevođenja oksida u lako topljivu trosku koja, koja kao lakša, isplivava na površinu šava. Vrsta topitelja bira se u zavisnosti od postojećih nečistoća u materijalu koji se zavaruje i oksida koji se stvaraju pri zavarivanju. Najčešće se kao topitelj koriste: kvarcni pesak, usitnjeno staklo, natrijum karbonat, boraks, borna kiselina...
TEHNOLOGIJA GASNOG ZAVARIVANJA Gasno zavarivanje se najčešće koristi za spajanje: tankih limova od niskougljeničnog čelika i niskolegiranih čelika, čeličnih cevi manjeg prečnika, čeličnih profila manjih debljina, livenog gvožđa na toplo, bakra, aluminijuma i njegovoh legura. Ovaj način zavarivanja odlikuje se: lakim prilagođavanjem skoro svim položajima kod sučeonih spojeva, jednostavnim rukovanjem i održavanjem kao i niskom nabavnom cenom opreme...
Slika 2. Gasno varenje
OPŠTE KARAKTERISITIKE Gasno zavarivanje je postupak spajanja topljenjem, sa ili bez dodatog materijala. Spoj se ostvaruje topljenjem osnovnog i dodatog materijala i kasnijim zajedničkim očvrsćavanjem. Zagrevanje se plamenom koji nastaje sagorevanjem smeše acetilena i kiseonika. Acetilen (C2H2) pripada grupi ne zasićenih ugljovodonika, sa temperaturom ključanja od – 83,6°C. Rastvara se u mnogim tečnostima: vodi, acetonu itd.., Na 20°C i atmosferskom pritisku u jednom litru acetone rastvara se 20 litara acetilena, dok se u jednom litru vode, pod istim uslovima, rastvara samo jedan litar acetilena.
DODATNI MATERIJAL ZA ZAVARIVANJE-ŽICE ZA ZAVARIVANJE Gasno zavarivanje se može izvoditi sa dodatim materijalom, ili kada su u pitanju tanki limovi bez njega. Dodati materijal u obliku žice bi trebao da bude približno istog sastava kao i osnovni materijal. Žice za zavarivanje su definisane sledećim standardima: JUS C.H3.051 ( žica za gasno zavarivanje i navarivanje čelika) JUS C.H3.061 ( žice i šipke za zavarivanje aluminijuma i njegovih legura) JUS C.H3.071 ( žice za gasno zavarivanje bakra) i JUS C.H3.073 ( žice i šipke za zavarivanje bronze) Za čelične žice standardom se daju: vrste i oznake, sadržaj fosfora (P) i sumpora (S), spoljašnji izgled, dimenzije i tolerancije, ponašanje pri topljenju, vrste i način ispitivanja kao i način isporuke, pakovanja i čuvanja. Oznaka žice se sastoji od slovnog simbola koji pokazuje namenu i broja koji predstavlja zareznu tvrdoću čistog materijala šava po Brinelu. Slovni simboli imaju sledeće značenje: • VA žica za zavarivanje ugljeničnih i niskolegiranih čelika. • VAU žica za zavarivanje ugljeničnih i niskolegiranih čelika povećane žilavosti.
• VAN žice za navarivanje. Uz oznake VA I VAU daje se zatezna jačina čistog šava, a pored oznake VAN daje se tvrdoća po Brinelu. U pogledu hemiskog sastava standardom se propisuje samo cistoća u vezi sa sadžajem sumpora i fosfora i to:...
TOPITELJ ZA GASNO ZAVARIVANJE Topitelji u obliku praha i pasta primenjuju se pri zavarivanju: livenog gvožđa, mesinga, bronze, aluminijuma. Kod čelika topitelj se ne koristi izuzev pri zavarivanju nerđajućih čelika. Topitelj se dodaje radi prevođenja oksida u lako topljivu trosku koja, koja kao lakša, isplivava na površinu šava. Vrsta topitelja bira se u zavisnosti od postojećih nečistoća u materijalu koji se zavaruje i oksida koji se stvaraju pri zavarivanju. Najčešće se kao topitelj koriste: kvarcni pesak, usitnjeno staklo, natrijum karbonat, boraks, borna kiselina...
TEHNOLOGIJA GASNOG ZAVARIVANJA Gasno zavarivanje se najčešće koristi za spajanje: tankih limova od niskougljeničnog čelika i niskolegiranih čelika, čeličnih cevi manjeg prečnika, čeličnih profila manjih debljina, livenog gvožđa na toplo, bakra, aluminijuma i njegovoh legura. Ovaj način zavarivanja odlikuje se: lakim prilagođavanjem skoro svim položajima kod sučeonih spojeva, jedno opreme... stavnim rukovanjem i održavanjem kao i niskom nabavnom cenom.
ELEKTROOTPORNO ZAVARIVANJE Elektrootporno zavarivanje obuhvata grupu postupaka kod kojih se materijal zagreva toplotom stvorenom električnim otporom, a zavareni spoj nastaje dodatnim dejstvom sile pritiska između elektroda. Električnim otporom se stvara toplota koja se koristi za zagrevanje određene količine materijala na temperaturu zavarivanja, kao i za zagrevanje materijala u okolnoj zoni radi lakšeg plastičnog deformisanja.
Osnovni postupci elektrootpornog zavarivanja su: 1 – tačkasto , kod koga spojevi nastaju u pojedinim tačkama preklopljenih delova, 2 – šavno, kod koga spoj nastaje preklapanjem niza zavarenih tačaka, 3 – bradavičasto , kod koga spoj nastaje u pojedinim tačkama preklopljenih delova, koje su pre zavarivanja oblikovane kao bradavice, 4 – zbijanjem , kod koga spoj nastaje stalnim pritiskom na dve sučeone površine, 5 – varničenjem , kod koga spoj nastaje varničenjem između dve sučeone površine. Elektrootporno zavarivanje je našlo široku primenu u industriji, posebno automobilskoj, za spajanje tankih čeličnih limova. Osnovne prednosti elektrootpornog zavarivanja su velika proizvodnost i mogućnost automatizacije i robotizacije, a osnovne mane su ograničenja vezana za geometriju delova koji se zavaruju, i nemogućnost postizanja hermetičnosti spoja kod tačkastog zavarivanja.
ELEKTROOTPORNO TAČKASTO ZAVARIVANJE Elektrootporno tačkasto zavarivanje je postupak spajanja metala kombinovanim dejstvom toplote, dobijene električnim otporom u zatvorenom strujnom kolu između dva lima.
Aparat za tačkasto zavarivanje
ELEKTROOTPORNO ŠAVNO ZAVARIVANJE
Elektrootporno šavno zavarivanje je postupak spajanja metala kombinovanim dejstvom toplote dobijene električnim otporom između dva lima pritisnuta elektrodama oblika diska i sile pritiska, Pri tome nastaje spoj (šav) koji može da se shvati kao niz tačaka, po pravilu delimično prekrivenih, koje obrazuju neprekidan šav, Za dobijanje neprekid-nog i nepropusnog šava korak tačaka (rastojanje između centara dve susedne tačke) treba da bude a > 0,5 dm. Bitna razlika šavnog zavarivanja u odnosu na tačkasto zavarivanje je oblik elektrode (disk umesto šipke ) i njeno obrtanje oko sopstvene ose. Osim toga, kod šavnog zavarivanja je neophodno relativno kretanje elektroda i osnovnog materijala u pravcu obrazovanja šava. Šavno zavarivanje može da se izvodi dvostrano, ili jednostrano, u slučaju da nisu pristupačne obe strane. ⋅
Aparat za šavno zavarivanje.
ELEKTROOTPORNO BRADAVIČASTO ZAVARIVANJE Elektrootporno bradavičasto zavarivanje je u osnovi isto kao tačkasto zavarivanje s tim da se na jednom od limova koji se zavaruju prethodno naprave ispupčenja (bradavice) koje naležu na drugi lim i time određuju put struji u zatvorenom strujnom kolu Nastajanje zavarene tačke je analogno tačkastom zavarivanju. Prednost bradavičastog zavarivanja u odnosu na tačkasto je u tome što u jednom p rolazu nastaje onoliko tačaka koliko je bradavica pripremljeno na limu, tj. u većoj proizvodnosti. Osim toga, elektrode traju znatno duže jer nisu opterećene kao kod tačkastog ili šavnog zavari-vanja.
ELEKTROOTPORNO SUČEONO ZAVARIVANJEZBIJANJEM Pri sučeonom elektrootpornom zavarivanju zbijanjem delovi koji se zavaruju stežu se u čeljusti mašine tako da im se čeone površine priljube. Uključivanjem struje, usled kontaktnog otpora osnovni materijal se zagreva na mestima dodira do temperature koja je dovoljno visoka da se uz dodatni pritisak podužnom silom ostvari spoj, ali je niža od temperature topljenja, pa spoj nastaje u čvrstom stanju. Ovaj postupak zavarivanja je primenljiv kod materijala koji imaju dobru plastičnost kao što su niskougljenični čelik, alumi-nijum i bakar. Pri tome poprečni presek treba da bude što jednostavniji, a njegova površina u odnosu na dužinu predmeta što veća. Sučeono zavarivanje zbijanjem se najčešće koristi za spajanje čeličnih šipki prečnika 3–10 mm.
ELEKTROOTPORNO ZAVARIVANJE VARNIČENJEM Kao i kod sučeonog zavarivanja zbijanjem, kod zavarivanja varničenjem delovi koji se zavaruju stežu se u čeljusti mašine i pomeraju jedan prema drugom, ali se strujno kolo uspos-tavlja preko električnog luka kada su delovi na nekom rastojanju, i tek onda se njihove čeone površine priljube. Pri tome se kontakt uspostavlja samo u pojedinim, isturenim tačkama (zbog neravnina čeonih površina), a gustina struje dostiže velike vrednosti uslovljavajući topljenje i isparavanje materijala, koji se pod uticajem okolnih elektromagnetnih sila izbacuje iz spoja, zajedno sa nečistoćama i oksidima. Ovaj proces izgleda kao varničenje, po čemu je postupak dobio ime. Tek kada se dostigne dovoljno zagrevanje po dužini osnovnog materijala i rastapa-nje čeonih površina, silom pritiska se ostvaruje spoj uz naglo ubrzanje pomeranja delova i ukupno skraćenje zavarenih predmeta lv + lz , sl. 6.24. Pri tome se oko spoja obrazuje karakte-rističan venac, oznaka 1 na sl. 6.25, koji se otklanja mašinskom obradom. Postupak zavarivanja varničenjem je po pravilu pogodan za materijale koji ne mogu da se zavaruju zbijanjem. Ovaj postupak može da se primeni na prstenaste i druge poprečne preseke složenijeg oblika nego što je bio slučaj kod zavarivanja zbijanjem. Postoje i druge, komplikovanije varijante sučeonog zavarivanja varničenjem, kao što je zavarivanje sa predgrevanjem, čime se sprečava zakaljenje kod čelika sa više ugljenika i legiranih čelika.
9
op
reme...
