Elementi za spajanje - za vrste, nerazdvojive vezekoji se ostvaruju: zavarivanjem zakovicama lemljenjem lijepljenjem

Zavarivanje je proces izrade nerazdvojivog spoja koji nastaje uspostavljanjem meuatomskih veza izmeu dijelova koji se zavaruju, pri kome se pojedinano ili kombinovano koristi toplotna i mehanika energija, a po potrebi i dodatni materijal.

Postupci zavarivanja, koji se najee koriste u praksi, zasnovani su na: lokalnom zagrijevanju materijala iznad temperature topljenja, kada zavareni spoj nastaje ovravanjem (npr. elektroluno zavarivanje), lokalnom zagrijevanju materijala do temperature topljenja, kada zavareni spoj nastaje uz dodatno djelovanje pritiska (npr. elektrootporno zavarivanje).

Zavarivanjem je mogue spajanje metala sa metalom, nemetala sa nemetalom i metala sa nemetalom, ali se u praktinom smislu podrazumijeva spajanje metala sa metalom.

Zavareni spojevi dobivaju oblik prema meusobnom poloaju dijelova koji se spajaju i prema obliku njihovih zavarenih krajeva.

Najvaniji oblici zavarenih spojeva prikazani su na slici (ovo su standardni oblici).

Pod zavarenim spojem se podrazumijeva konstruktivna cjelina, prikazana na slici za sueoni i ugaoni var,koju ine osnovni metal (1) i metal ava, ili skraeno av. Kod postupaka zavarivanja topljenjem, av nastaje ovravanjem istopljenog osnovnog i dodatnog metala ili samo osnovnog metala.

Dio osnovnog metala, koji se topi u procesu zavarivanja i ulazi u sastav metala ava, zove se

uvar (3).Zona uticaja toplote (ZUT), oznaena sa (4) na sl. je onaj dio osnovnog metala, koji je pod uticajem zagrijavanja i hlaenja pretrpio izvjesne strukturne promjene, ali ispod temperature topljenja. Na sl. je prikazana debljina vara mjerodavna za proraun sueonog spoja a (raunska debljina) koja je jednaka debljini lima , ako su debljine razliite mjerodavna je debljina tanjeg lima. Raunska debljina ugaonog spoja ajednaka je visini ravnokrakog trougla upisanog u profil vara i uzima se da je .

Prije zavarivanja potrebno je pripremiti ivice osnovnog metala,ime se dobija l i j e b za zavarivanje, iji su osnovni pojmovi definisani standardom.

Na tehnikim crteima varovi se mogu prikazivati potpuno ili uproteno kako je prikazano na slici.

Prednosti:Laki od livenih ( 50%) i zakovanih(15%) konstrukcijaDijelovi se mogu sklapati sueono i ugaonoZaverene konstrukcije su jeftinijeNema buke pri radu

Nedostaci:Zavisnost kvaliteta zavara od varioca i elektrodePojava zaostalih napona i deformacijaSlabljenje mehanikih osobina materijala

Danas se smatra da je 98 postupaka zavarivanja osvojeno i primijenjeno u praksi, ukljuujui lemljenje, kao to je definisano u standardu ISO 4063 (EN 24063).

Postupci zavarivanja mogu da se podijele na postupke topljenjem i postupke pritiskom, priemu u prvu grupu spadaju oni postupci kod kojih se proces spajanja odvija topljenjem i ovravanjem na mjestu spoja, a u drugu grupu oni postupci kod kojih se proces spajanja odvija bez topljenja.

Osim toga, postupci zavarivanja se esto dijele prema izvoru energije: elektrina (luk, otpor, snop), hemijska (plamen, eksploziv, termiti), mehanika (pritisak, trenje, ultrazvuk) i ostale (npr. svetlost).

E (REL) POSTUPAK RUNO ELEKTROLUNO ZAVARIVANJE OBLOENOM ELEKTRODOM

Runo elektroluno zavarivanje obloenom elektrodom je postupak spajanja metala topljenjem obloene elektrode i dijela osnovnog metala u elektrinom luku, koji se uspostavlja i odrava izmeu radnog komada (osnovnog metala) i elektrode.

Topljenjem jezgra elektrode obezbjeuje se dodatni materijal za popunu lijeba. Topljenjem, sagorijevanjem i isparavanjem obloge obezbjeuje se zatita metalne kupke od okolnih gasova i vazduha. Istopljeni sastojci obloge se mijeaju sa rastopljenim metalom, prije nego to isplivaju na povrinu jer imaju manju gustinu od metalne kupke, i ovrsnu u obliku troske. Troska titi metal ava od uticaja okoline i usporava njegovo hlaenje, a nakon zavarivanja se uklanja ekiem.

Rotacioni pretvarai su takvi izvori struje za zavarivanje koji struju iz elektrine mree posredstvom elektromotora i generatora pretvaraju u struju vrlo dobrih karakteristika pogodnih za zavarivanje. Namjenjeni su za rad u terenskim uvjetima i na mjestima sa nestabilnom elektrinom mreom (velike i este oscilacije napona). Iako je to vrlo rijetko u praksi, iza generatora moe slijediti ispravljaki dio, pa se na mjestu zavarivanja moe imati pored izmjenine i istosmjerna struje.

S obzirom na jednostavno rukovanje i relativno nisku cjenu ureaja i dodatnog materijala s jedne, a dobar kvalitet spoja s druge strane, runo elektroluno zavarivanje obloenom elektrodom je donedavno primjenjivano vie od svih ostalih postupaka zajedno.

Njegovoj irokoj primjeni doprinose jo i injenica da su ogranienja u vezi sa oblikom predmeta i vrstom materijala koji se zavaruje, kao i poloajima zavarivanja, manja od svih ostalih postupaka zavarivanja.

Osnovni nedostaci E postupka su : mala produktivnost usljed este zamjene elektroda i uklanjanja troske (brzina topljenja dodatnog metala je 1-2 kg/h), komplikovana i dugotrajna obuka zavarivaa, uticaj zavarivaa na kvalitet ava, bljetava svjetlost i tetni gasovi nastali sagorijevanjem troske.

Runo elektroluno zavarivanje obloenom elektrodom moe da se primjenjuje za spajanje velikog broja uobiajenih materijala, kao to su: -ugljenini, niskolegirani i visoko- legiranielici, livena gvoa, bakar, nikl, aluminijum i njihove legure. Takoe je mogue spajanje materijala razliitih po hemijskom sastavu, ali metalurki kompatibilnih.

Ovaj postupak se ne primjenjuje na materijale kod kojih je zatita gasnim produktima obloge nedovoljna, kao to su Ti, , Cb, , Mo.

Ogranienja u primjeni po pitanju debljine su prije ekonomskog i praktinog znaaja, nego to su vezana za sam proces zavarivanja obloenom elektrodom. Kao donja granica moe da se postavi debljina od 2 mm, jer se kod manjih debljina javljaju prokapljine, to moe da se sprijei specijalnim tehnikam rada, npr. korienjem podloki. Kao gornja granica debljine moe da se postavi 40 mm, jer se preko te debljine po pravilu ne isplati primjena ovog postupka. Meutim, u sluaju nepravilne konfiguracije koja znatno oteava primjenu automatskih postupaka zavarivanja, zabiljeene su primjene E postupka i za debljine do 250 mm.

MAG/MIG POSTUPAK-ELEKTROLUNO ZAVARIVANJE TOPLJIVOM ELEKTRODNOM ICOM U ZATITI GASA

Elektroluno zavarivanje topljivom elektrodnom icom u zatiti gasa je postupak spajanja metala topljenjem i ovravanjem dijela osnovnog metala i dodatnog metala (elektrodna ica) pri emu se za zatitu rastopljenog metala koriste inertni i aktivni gasovi, ili njihove mjeavine. Elektroluno zavarivanje topljivom elektrodnom icom u zatiti gasa je ematski prikazano na sl.

U zavisnosti od vrste zatitnog gasa elektroluno zavarivanje topljivom elektrodom se skraeno obiljeava kao MAG (Metal Aktivni Gas) ili MIG (Metal Inertni Gas), priemu se kod MAG postupka kao zatita koristi CO2 (ugljen dioksid) ili mjeavina gasova koja se ponaa kao aktivni gas, a kod MIG postupka Ar, He (argon, helijum) ili mjeavina gasova koja se ponaa kao inertni gas. Prednosti postupka su: univerzalna primjena sa take gledita osnovnog materijala, velika brzina topljenja, velika brzina zavarivanja, relativno jednostavna obuka zavarivaa (za nelegirane i niskolegiraneelike), jednostavna mehanizacija postupka, primjenljiv u prinudnim poloajima, mali investicioni trokovi (za standardnu varijantu).

Mane postupka su: opasnost od greaka u poetku zavarivanja, opasnost od greaka pri sporom zavarivanju, zbog isticanja tenog metala ispred elektrinog luka, relativno komplikovana obuka zavarivaa (za visokolegirane elike i obojene metale), tekoe pri zavarivanju na otvorenom (strujanje vazduha). Danas priblino 60% svjetske potronje dodatnog materijala otpada na elektrodne ice za MIG-MAG. Osnovna primjena - metalna industrija, metalne konstrukcije, brodovi, posude pod pritiskom, motorna vozila.

TIG POSTUPAK-ELEKTROLUNO ZAVARIVANJE NETOPLJIVOM ELEKTRODOM U ZATITI INERTNOG GASA

Elektroluno zavarivanje netopljivom elektrodom u zatiti gasa je postupak spajanja metala topljenjem i ovravanjem dijela osnovnog metala i dodatnog metala (ica za zavarivanje - ako se koristi), pri emu se kao zatita koristi inertan gas (aktivni gasovi ne dolaze u obzir jer bi izazvali oksidaciju vrha elektrode),

Ovaj postupak se skraeno obiljleava TIG ili WIG (T od tungsten - engleska rije za volfram (W) - materijal elektrode, IG-inert gas) i prvobitno je uveden kao postupak zavarivanja Al i njegovih legura zahvaljujui efektu katodnog ienja. Ovaj efekt se sastoji urazbijanju i uklanjanju skrame teko topljivog oksida Al2O3 iz metalne kupke ili sa njene povrine dejstvom elektrona koji se kreu od osnovnog metala prema elektrodi, ime se spreava njegovo taloenje u dnu metala ava i omoguava zavarivanje Al.

U dananje vrijeme primjena TIG postupka je znatno vea, najvie zbog vrhunskog kvaliteta spoja, koji se, izmeu ostalog, postie -boljom kontrolom unesene toplote i-dodatnog metala zahvaljujui razdvajanju uloga dodatnog metala i elektrode. Zavarivanje TIG postupkom je mogue i bez dodatnog metala, to je posebno vano kod tankih limova.

Iako je u osnovi runi postupak, TIG moe da se automatizuje, kako u smislu dovoenja ice, tako i u smislu voenja elektrode. U odnosu na E postupak osnovne prednosti TIG postupka su bolja zatita metalne kupke, nepostojanje troske (ne gubi se vrjeme na zamjenu elektrode i skidanje troske kod vieprolaznog zavarivanja), mogunost korienjaica manjeg prenika, odnosno veih gustina struje. Prednosti TIG postupka posebno dolaze do izraaja kod tankih limova, materijala kao to su obojeni metali i nerajui elici . S druge strane, TIG postupak nije konkuretan ostalim elektrolunim postupcima kada je u pitanju ekonominost zavarivanja debelih i/ili dugakih limova od obinih konstrukcionih elika. Proizvodnost TIG postupka moe da se povea primjenom varijante sa zagrijanom icom.

Gasno zavarivanje 1.1 Princip rada gasnog zavarivanja (acetilenom)

Gasno zavarivanje je postupak zavarivanja topljenjem pri kome se toplota potrebna za topljenje osnovnog i dodatnog materijala dobija sagorevanjem smee gorivnog gasa i kiseonika. Za gorivni gas koristi se metan, benzol, vodonik ali najee acetin.GASNO ZAVARIVANJE Gasno zavarivanje je postupak spajanja metala topljenjem i ovravanjem osnovnog i (po potrebi) dodatnog metala pomou plamena dobijenog sagorevanjem gorivog gasa.Najee se koriste gorivi gasovi na bazi ugljovodonika: metan (CH4), metilacetilen propadijen(C3H4 - trgovaki naziv MAPP), acetilen (C2H2), propan (C3H8), propilen (C3H6), butan (C4H10) i vodonik (H2). Koliina toplote osloboena sagorijevanjem, kao i najvia temperatura plamena, zavise od vrste gorivog gasa. Podrazumjeva se da gorivi gasovi sagorjevaju u struji kiseonika, ako nije naglaeno drugaije (npr. sagorijevanje u vazduhu). Da bi se ostvarilo sagorijevanje u struji kiseonika, gorivi gas i kiseonik se izspecijalnih posuda pod pritiskom - boca (ili na drugi nain) dovode u gorionik, odakle izlaze pomeani u odgovarajuoj srazmjeri. Na taj nain je omogueno sagorijevanje gorivog gasa na vrhu plamenika, koji zajedno sa gorionikom, bocama za skladitenje i crijevima za dovod gasova, kao i pomonim i dodatnim ureajima (npr. redukcionim ventilima), ini opremu zagasno zavarivanje.Elektrootporno zavarivanjeElektrootporno zavarivanje (engl. Electric Resistance Welding ERW) je nain zavarivanja elektrinom energijom gdje se uvijek koristi pritisak i toplina, koja nastaje zbog velikog elektrinog otpora na mjestu dodira zavarivanih dijelova. To je tzv. Jouleova toplina, za koju vrijedi:Q = J2 R t (J)gdje je: J jakost elektrine struje zavarivanja, R elektrini otpor na mjestu dodira zavarivanih dijelova, t trajanje zavarivanja. Koristi se uglavnom izmjenina struja niskog napona, vrlo velike jakosti i kratkog trajanja. [1]Samo pri sueljnom elektrootpornom zavarivanju dolazi do zavara u vrstom stanju, bez topljenja , dok pri svim drugim nainima elektrootpornog zavarivanja dolazi i do topljenja metala. Velika je prednost ovog postupka da je ist, brz i bez dodatnog materijala. Koristi se naroito u industriji vozila (automobili, bicikli, motocikli, zrakoplovi, inska vozila, nuklearna i ratna tehnika), vojnoj industriji, graevinarstvu, prehrambenoj industriji, industriji bijele tehnike i drugo. Spajaju se tanki limovi, do najvie 6 mm. Podesan je za proces masovne proizvodnje, uz mogunost jednostavnog mehaniziranja i robotiziranja. [2]

Takasto zavarivanje ili takasto elektrootporno zavarivanje je preklopno zavarivanje topljenjem dvaju dijelova stegnutih izmeu dviju elektroda, kroz koje se dovodi elektrina struja. Na dodirnom se mjestu obaju dijelova koji se zavaruju stvara Jouleova toplina, koja rastopi materijal i talina se izmjea. Nastali zavar ima oblik take, a presjek mu je u obliku lee. Koristi se za gradnju strojeva i aparata, u elektrotehnici, zrakoplovnoj industriji (u putnikom je zrakoplovu do milijun elektrootporno zavarenih toaka), automobilskoj industriji (u automobilu je preko 15 000 elektrootporno zavarenih toaka), nuklearnoj, raketnoj i svemirskoj tehnici. [3]

Oprema za tokasto elektrootporno zavarivanje

Prikaz tokastog elektrootpornog zavarivanja .

.

Robot koji izvodi tokasto elektrootporno zavarivanje.

avno zavarivanje avno zavarivanje ili avno elektrootporno zavarivanje je preklopno (postoji i sueljno) zavarivanje dvaju dijelova pomou elektroda u obliku koluta (diska), koji zavarivane dijelove pritiu s obiju strana i istovremeno se pomiu, dok preko njih na mjestu dodira, neprekidno ili u prekidima, protjee elektrina struja zavarivanja. Nastali zavareni spoj je neprekidan niz preklopnih tokastih zavara (vodonepropusni zavar) ili niz meusobno razmaknutih tokastih zavara (isprekidano zavarivanje). Koristi se za privarivanje ojaanja spremnika goriva ili njihovo zavarivanje, zavarivanje karoserija automobila, vagona, cijevi, posuda, bubnjeva strojeva za pranje, radijatora i slin

avno elektrootporno zavarivanje.Sueljno vodootporno zavarivanje [Sueljno vodootporno zavarivanje je vrsta elektrootpornog zavarivanja bez topljenja , pri emu dijelovi koji se zavaruju imaju oblik tapa (razliitog oblika i presjeka) ili traka. Zavarivani dijelovi u sueljnom poloaju pritisnu se silom, tako da na dodirnom mjesru nastane tlak, a ujedno se kroz njih odreeno vrijeme proputa elektrina struja zavarivanja odreene jakosti. Zbog nastale Jouleove topline i tlaka nastane zadebljani zavareni spoj (deformacija zavarenog mjesta). Koristi se za zavarivanje ice, karika lanca, cijevi i drugo.

Sueljno vodootporno zavarivanje.

PRORAUN ZAVARENIH SPOJEVA

Proraun zavarenih spojeva zavisi od vrste i namjene i naprezanja kojima su izloena.

U proraunima se uzima da je ( osnovnog materijala.

Sueono zavaren spoj optereen na istezanje izraunava se prema izrazu: