ZAVARIVANJE ZAVARIVANJE je spajanje ili prevlačenje osnovnog materijala primjenom topline ili pritiska (ili oboje), sa ili bez dodatnog materijala.
LEMLJENJE je postupak spajanja uz pomoć rastaljenog dodatnog materijala (lema). LIJEPLJENJE je postupak spajanja materijala ljepilima na sobnoj ili povišenoj temperaturi.
3 PLINSKO ZAVARIVANJE Plinsko zavarivanje spada u postupke zavarivanja taljenjem. Izvor toplinske energije je kemijska energija vezana u gorivu, koja se oslobađa izgaranjem u plinskom plamenu. Svaki gorivi plin može poslužiti za dobivanje plinskog plamena, ako je prisutan kisik koji omogućava izgaranje. Najčešće primjenjivi gorivi plin je acetilen, ali se mogu primijeniti i propan, butan (vrlo često mješavina propan - butan), vodik ili zemni plin.
Acetilen je u boci otopljen u acetonu i zato se može stlačiti na 15 bara, a da ne dodđe do eksplozije. Kisik se puni u boce od 40 litara označene plavom bojom. Stlačen je na 150 bara pa je u boci 6000 litara kisika. VRSTE PLINSKOG PLAMENA: •
normalni (neutralni) - omjer 1:1
•
reducirajući - višak acetilena u plamenu
•
oksidirajući - višak kisika u plamenu
Najčešće se koristi normalni plamen. TEHNIKE RADA: •
desna - za deblje limove
•
lijeva - za tanje limove
PROBLEMI PLINSKOG ZAVARIVANJA: •
velika zona utjecaja topline (ZUT)
•
toplinska deformacija
61 PLINSKO REZANJE Postupak rezanja gdje metal izgara u struji čistog kisika, pri temperaturama nižim od temperature taljenja (rezanje kisikom, autogeno rezanje). Da bi proces rezanja uopće započeo treba materijal na mjestu reza zagrijati na temperaturu zapaljenja i tek tada dovesti kisik u kojem će metal izgarati. UVJETI REZLJIVOSTI: •
Tp < Tt
Tp - temperatura zapaljenja materijala Tt - temperatura taljenja materijala
•
Tto < Tt
Tto - temperatura taljenja oksida
Ako materijal ima oksida, njihova temperatura taljenja mora biti manja od temperatute taljenja materijala. •
toplina nastala izgaranjem + toplina predgrijavanja moraju biti dovoljne za održavanje temperature zapaljenja
111 REL POSTUPAK ZAVARIVANJA (RUČNO ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE OBLOŽENIM ELEKTRODAMA)
Energiju za zavarivanje daje električni luk. Električni luk je intenzivno izbijanje naboja u jako ioniziranoj smjesi plinova i para različitih materijalakoje potječu od metala elektrode, obloge, različitih plinova i praškova. 3000 - 5000°C na električnom luku. Električni luk možemo održavati, bilo izmjeničnom, bilo istosmjernom strujom, pa se prema tome izvori dijele na izvore izmjenične i istosmjerne struje. ISTOSMJERNI:
IZMJENIČNI:
•
generatori istosmjerne struje
•
transformatori
•
ispravljači
•
pretvarači frekvencije
ELEKTRODE ZA REL ZAVARIVANJE Obložene elektrode su metalna jezgra u obliku žice na koju je nanesena nemetalna obloga. FUNKCIJE OBLOGE: •
električna
•
fizikalna
•
metalurška
Električna funkcija obloge sastoji se u tome da osigura dobro uspostavljanje luka i stabilan električni luk. U tu svrhu dodaju se tvari u oblogu elektrode koje kod taljenja stvaraju plinove s velikom sposobnošću ionizacije. Ti stvoreni plinovi čine dobru provodljivost električnoj struji između vrha elektrode i radnog komada. Fizikalna funkcija obloge sastoji se u: •
omogućavanju i olakšavanju zavarivanja u prisilnom položaju
•
zaštiti kapljice u prijelazu i taline zavara od štetnih plinova iz zraka i prenaglog hlađenja
Metalurška funkcija obloge sastoji se u njezinu metalurškom djelovanju na zavareni spoj u toku procesa zavarivanja. Razlikuju se 3 načina toga djelovanja: •
legiranje
•
dezoksidacija
•
rafinacija
PODJELA OBLOŽENIH ELEKTRODA: •
bazična +
- duljina el. luka d/2
•
rutilna - AC
- duljina el. luka d
•
celulozna - +
- cjevovodi
Izbor elektroda vrši se prema više kriterija. Najvažniji su: •
izbor elektrode prema osnovnom materijalu (mehanička svojstva i kemijski sastav)
•
zahtijevi za zavareni spoj
Najlakše je zavarivanje izvoditi u položenom položaju. Takav se položaj maksimalno nastoji iskoristiti primjenom različitih pomagala za okretanje i pozicioniranje radnog komada. Kod REL zavarivanja na izvoru struje moguće je namjestitit samo jedan parametar struju zavarivanja. Struja zavarivanja odabire se prema promjeru elektrode.
131 MIG/ 135 MAG POSTUPAK
Kod ovog postupka zavarivanja električni luk se održava između taljive, kontinuirane elektrode u obliku žice i radnog komada. Proces se odvija u zaštitnoj atmosferi koju osiguravaju inertni plinovi (Ar ili He) ili aktivni plinovi (CO 2 i mješavine). Pogonski sistem dodaje žicu konstantnom brzinom kroz cijevni paket i pištolj u električni luk. Žica je istovremeno i elektroda i dodatni materijal, to jest njenim taljenjem se popunjava pripremljeni žlijeb. Postupak može biti poluautomatski (dodavanje žice mehanizirano, a vođenje pištolja ručno) ili automatski potpuno mehaniziran.
Zaštitni plinovi koji se koriste kod ovog postupka •
štite rastaljeni metal od utjecaja okolne atmosfere
•
ionizacijom osiguravaju vodljivi prostor za održavanje električnog luka
a dovode se na mjesto zavarivanja kroz posebnu sapnicu na pištolju, koja se nalazi oko kontaktne cjevčice. U slučaju primjene inertnog plina (Ar, He ili njihove mješavine) nema reakcije rastaljenog metala s plinom pa se takvi plinovi koriste kod zavarivanja osjetljivih materijala na utjecaj plinova iz atmosfere (Al, Cu i njihove legure, CrNi čelici, Ti i slično). Kod zavarivanja u zaštiti aktivnih plinova dolazi do reakcije između CO 2 i rastaljenog metala. CO2 je inertan pri nižim temperaturama, ali se iznad 1600°C disocira u ugljični monoksid CO i slobodni kisik koji tada reagira s rastaljenim metalom. Kod MIG/MAG zavarivanja najčešće se koriste pune žice promjera od 0,6 do 2,4 mm. Žice od čeličnih materijala su pobakrene ili poniklane radi bolje električnog kontakta i zaštite od korozije. Osim punih žica koriste se i praškom punjene žice. Mogu se koristiti sa ili bez plinske zaštite. PRIJENOS METALA:
•
kratki luk
•
štrcajući luk
•
mješoviti luk
UTJECAJ ZAŠTITNIH PLINOVA odražava se na: •
električno - fizikalna svojstva električnog luka (prijenos metala)
•
metalurške procese u talini zavara
•
tehnološke parametre
PARAMETRI KOD MIG/MAG ZAVARIVANJA: •
jakost struje zavarivanja
•
napon luka
•
veličina dodatnog induktiviteta (uspon struje)
•
brzina zavarivanja
•
protočna količina zaštitnog plina
•
dužina slobodnog kraja žice
Sile u električnom luku utječu na prijenos metala. Prijenos metala odvija se u 3 faze: •
taljenje vrha žice i odvajanja kapljice
•
let kapljice kroz električni luk
•
sjedinjenje kapljice i taline
Kod MIG/MAG zavarivanja moguća automatska regulacija visine električnog luka. IMPULSNO ZAVARIVANJE
Impulsnim zavarivanjem moguće je podešavanje više parametara zavarivanja, te time postizanje veće kontrole samog procesa zavarivanja. GREŠKE KOD MIG/MAG ZAVARIVANJA •
poroznost (N2, H2, CO)
•
nepotpuna penetracija
•
greške vezivanja
•
uključci troske
•
zajedi
•
pukotine
•
štrcanje kapi
141 TIG ZAVARIVANJE (TUNGSTEN INERT GAS)
Električni postupak zavarivanja gdje se toplinom oslobođenom u električnom luku koji se uspostavlja između netaljive elektrode i radnog komada tali osnovni, a po potrebi i dodatni materijal. Mjesto zavarivanja (rastaljeni osnovni materijal, dodatni materijal, zagrijani vrh elektrode) štiti se od štetnog djelovanja okolne atmosfere inertnim plinovima. Netaljiva elektroda izrađena je od wolframa legiranog s malim dodacima (1 do 2%) torijevog ili zirkonijevog oksida. Ti dodaci olakšavaju uspostavu luka, stabiliziraju luk (osobito pri malim strujama), amanjuju eroziju vrha elektrode, te povećavaju dozvoljeno strujno opterećenje. Vrh elektrode označen je bojom koja označava sastav elektrode. Elektrode se proizvode u promjerima od 0,8 do 9,5 mm. VRSTA STRUJE
ZAVARIVI MATERIJALI
NAPOMENA
istosmjerna elektroda (-) pol
svi materijali osim Al i Mg i njihovih legura
izmjenična ili impulsna
Al i Mg i njihove legure
istosmjerna elektroda (+) pol
posebni slučajevi
mogućnost najvećeg opterećenja elektrode moguće uklanjanje oksida s površine osnovnog materijala vrlo malo dozvoljeno opterećenje elektrode
Najčešće se koriste Ar i He. Kod zaštite korjena H 2 + N2 (10 do 15% H2), Ar + H2 (za VLČ), Ar + N2 (2 do 3% - VLČ (duplex čelik))...
Dobivaju se vrlo kvalitetni (perfektni) zavari.
TIG IMPULSNO ZAVARIVANJE Prednosti iste kao i kod MIG/MAG postupka zavarivanja. ZAKLJUČCI: •
vrlo kvalitetni zavari
•
za zavarivanje svih vrsta materijala
•
posebno pogodan za zavarivanje korjena
•
spor postupak
121 EPP ZAVARIVANJE
Električni luk se održava između kontinuirane taljive elektrode (najčešće u obliku žice) i radnog komada pod zaštitom praška. Prašak štiti rastaljeni metal od djelovanja okolne atmosfere, sprječava naglo hlađenje zavara i oblikuje zavar. Prašak utječe i na kemijski sastav zavara. Postoje različite vrste zaštitnih prašaka, a izbor ovisi o vrsti i debljini osnovnog materijala, debljini površine lima i parametrima zavarivanja. Praškovi se razlikuju prema kemijskom sastavu, načinu proizvodnje, obliku i veličini zrna.
OSNOVNI MARAMETRI ZAVARIVANJA:
•
struja zavarivanja
•
napon
•
brzina zavarivanja
Česta je uporaba podloga za zavarivanje radi sprječavanja procurenja taline na korjenskoj strani zavara (velika količina taline zbog velikih struja zavarivanja + drugi razlozi). Nema ručnog EPP zavarivanja. PREDNOSTI: •
velika učinkovitost
•
lako se automatizira
•
nepotrebna zaštita za oči
•
ujednačene kvalitete zavara (automati)
NEDOSTACI: •
povećanje zrna (velika talina i sporo hlađenje)
•
mogućnost sistemske pogreške (ne vidi se luk)
•
nije pogodno za sve položaje zavarivanja
•
nije prikladno za kraće zavare i tanje limove
511 ZAVARIVANJE I 84 REZANJE LASEROM LASER - LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMMISSION OF RADIATION (POJAČAVANJE SVJETLOSTI STIMULIRANE EMISIJOM ZRAČENJA)
a) spontana emisija - emisija obične svjetlosti b) apsorpcija svjetlosti c) stimulirana emisija - emisija laserske svjetlosti
SVOJSTVA LASERSKE SVJETLOSTI:
•
monokromatičnost
•
usmjerenost
•
koherentnost
CO2 i Nd-YAG laseri su najčešće upotrebljavani laseri u metaloprerađivačkoj industriji. VALNA DULJINA SNAGA KVALITETA ZRAKE PUMPANJE ISKORISTIVOST GUSTOĆA SNAGE ABSORPCIJA VOĐENJE ZRAKE REŽIM RADA HLAĐENJE
CO2 10,6 µm 40 kW bitno bolja električno 5 - 10% 103 - 108 W/cm2 metali loša ogledalima cw i impulsni potrebno
ZAVARIVANJE: •
velike brzine zavarivanja
•
visoka fleksibilnost procesa
•
automatski proces
•
velika penetracija uz vrlo uske zavare
•
vrlo nizak unos topline, ZUT vrlo mali
REZANJE: •
velike brzine rezanja
•
odlična kvaliteta reza
•
mali unos energije i male deformacije
NEDOSTACI: •
visoki investicijski troškovi
•
visoki operativni troškovi
•
niska iskoristivost energije
Nd-YAG 1,06 µm 6 kW lošija optičko 2 - 3% metali dobra optičkim vlaknom cw i impulsni potrebno
•
problematično zavarivanje i rezanje materijala većih debljina
Posebno za zavarivanje zahtijevaju se oštre tolerancije radnih komada i pripreme spoja. Vrlo je teško riješiti dodavanje dodatnog materijala. Princip zavarivanja stvaranjem ključanice (uski krater ispunjen metalnom parom). OSNOVNI TEHNOLOŠKI ČIMBENICI: •
unesena toplinska energija
•
fokusna optika
•
vrsta spoja
•
pozicioniranje radnih komada
•
zaštita mjesta zavarivanja
ROBOTI U ZAVARIVANJU Glavni motiv: PROFIT! 4D poslovi: difficulty dangerous dirty dummy OSNOVNE ODREDNICE POJMA ROBOTA: •
programabilnost
•
automatičnost
•
višefunkcionalnost
GENERACIJE ROBOTA: 1. GENERACIJA
- ne snalaze se u situacijama neizvjesnosti - visokoorganizirana okolina
2. GENERACIJA - snalaženje u nekim situacijama neizvjesnosti (slaganje radnog komada na slobodno mjesto) - jednostavne odluke (da ili ne)
3. GENERACIJA - sposobni su razdvojiti proces prikupljanja informacija i donošenja odluka od kasnijeg kretanja kojim se te odluke sprovode (skupljanje različitih dijelova određenim redoslijedom) OSNOVNI KINEMATIČKI POJMOVI:
Slobodno se tijelo može gibati na 6 načina: •
3 translacije (pomaka) duž koordinatnih osi x, y, z čime se postiže pozicioniranje tijela u prostoru
•
3 rotacije (zakreta) oko koordinatnih osi S x, Sy, Sz čime se omogućuje orijentacija tijela
Za slobodno tijelo čije se gibanje u prostoru određuje pomoću 6 parametara, kažemo da ima 6 stupnjeva slobode f = 6. Broj stupnjeva slobode je broj slobodnih odnosno mogućih nezavisnih kretanja. O broju stupnjeva slobode direktno ovisi kompliciranost zadatka (gibanja i pozicioniranja) koji robot može obaviti. BRoj zglobova određuje broj stupnjeva slobode. POGONI ROBOTA: •
pneumatski
•
hidraulički
•
električki
ROBOTIZIRATI IMA SMISLA: •
elektrootporno (točkasto) - autoindustrija
•
MIG/MAG
•
lasersko
•
plazma (rijetko)
•
TIG (posebni slučajevi)
PROGRAMIRANJE ROBOTA: •
on-line
•
off-line
•
hibridno (mješano)
ON-LINE PROGRAMIRANJE Programiranje se vrši na radnoj poziciji robota. Za vrijeme programiranja robot ne obavlja proizvodnu funkciju. Najčešće spominjana metoda je tzv. "teach in" metoda programiranja (učenje robota). PREDNOSTI: •
nije potrebna nikakva dodatna nabavka softwarea i hardwarea
•
lako se uči
•
nije potreban visokoobrazovni kadar
NEDOSTACI: •
robot za vrije programiranja ne proizvodi
•
kod više robota to je dugotrajna metoda
•
nije moguće unaprijed programirati robota za zavarivanje radnih komada prema nacrtu
OFF-LINE PROGRAMIRANJE Programiranje se vrši na mjestu neovisnom o robotu. Vrši se pomoću specijaliziranog softwarea na računalu odgovarajućih karakteristika (ROBCAD software i radna
stanica Silicon Graphics). 3D simulacija robotkse stanice, radnog komada, robota i njihovog gibanja (virtual reality).
