1. BCD Elektro d.o.o. Doboj
Ovlašteni zastupnik za BiH firme varstroj, Lendava, SLOVENIJA.
Mr Milan Milotićć
PRIRUČČNIK
za zavarivačče
2. Dopunjeno izdanje
Gasno zavarivanje
REL
MIG/MAG
WIG (TIG)
Autogeno i plazma rezanje
2. Mr Milan Milotić, dipl.inž.
PRIRUČNIK ZA ZAVARIVAČE
2. Dopunjeno izdanje
Gasno zavarivanje
REL
MIG/MAG
WIG (TIG)
Autogeno i plazma rezanje
Doboj, 2008. godine
3. Recenzenti: Prof. dr Aleksa Blagojević,
Prof. dr Perica Gojković.
Lektor: Milenko Đukanović, profesor.
Naslovna strana: Jauševac Goran, dipl. inž.
Izdavač: SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ
Tiraž: 800 primjeraka
CIP – Каталогизација у публикацији
Народна и универзитетска библиотека
Републике Српске, Бања Лука
621 . 791 . 5 ( 035 )
621 . 791 . 94 ( 035 )
МИЛОТИЋ, Милан
Priručnik za zavarivače / Milan Milotić . – 2.
dopunjeno izd. – Doboj : Saobraćajni fakultet,
2008 . – 107 str . ; ilustr . ; 30 cm
Tiraž 800 . – Bibliografija : str . 117 . – Sadržaj sa
nasl . str . ; Gasno zavarivanje ; REL ; MIG/ MAG ;
WIG (TIG) ; Autogeno i plazma rezanje .
ISBN 978-99955-36-06-0
COBISS . BH-ID 769816
4. Predgovor
Priručnik za zavarivače napisan je sa ciljem da pomogne zavarivačima u shvatanju
principa rada pojedinih postupaka zavarivanja i termičkog rezanja, te da im da osnovna
znanja vezana za tehniku primjene najčešće korišćenih postupaka. Priručnik je namijenjen
polaznicima škole za zavarivanje „ĆOSIĆPROMEX“, čije je sjedište u opštini Usora, a
mogu ga koristiti svi koji žele da se upoznaju sa postupcima zavarivanja: REL, MIG/MAG,
WIG, gasno zavarivanje ili sa postupcima termičkog rezanja.
Za navedene postupke dati su principi rada, parametri režima i tehnika izvođenja
postupka, što u cjelini daje potpunu sliku o svakom od navedenih postupaka, a za čitaoca
predstavlja saznanja koja su neophodna za dobijanje atributa „dobrog“ zavarivača. Dobar
zavarivač, pored vještine koju stiče praktičnim radom, treba da posjeduje teorijska znanja
koja, uz poznavanja postupka, podrazumjevaju osnovna znanja o materijalima (osnovnim i
dodatnim), mogućnostima zavarivanja ili termičkog rezanja najčešće korištenih materijala,
te znanja vezana za bezbjednu primjenu datih postupaka.
S obzirom na to da se više od 70% svjetske proizvodnje čelika prerađuje zavarivanjem i
da proizvodnja čelika u svijetu svakodnevno raste, možemo zaključiti da će potrebe svjetske
industrije za zavarivačima takođe rasti, što može da posluži mladima kao opredjeljujući
faktor pri izboru zanimanja.
Napori koji se čine u školi zavarivanja „ĆOSIĆPROMEX“ usmjereni su na stvaranje
zavarivačkog kadra koji nakon odškolovavanja najčešće nalazi zaposlenje u istoimenoj
firmi, koja je jedan od najvećih kooperanata brodogradilišta „Uljanik“ iz Pule, „3. maj“ iz
Rijeke i sl. Imena navedenih brodogradilišta ne dozvoljavaju površnost u bilo kom radu, a
naročito ne površnost u zavarivačkim poslovima. Stoga nam je cilj da odškolujemo
zavarivače koji će, nakon obuke po evropskim standardima, biti spremni da preuzmu radne
obaveze u najzahtjevnijim zavarivačkim zahvatima. Nadam se da će ovaj priručnik u nekoj
mjeri pomoći da i u buduće ostvarujemo svoj cilj, a to je da vas osposobimo za dobrog
zavarivača.
Ps. BUDITE MAJSTORI SVOGA ZANATA !
Doboj, 2006. godine.
Predgovor drugom dopunjenom izdanju
Dopuna prvog izdanja rezultat je saradnje sa firmom „BCD Elektro“Doboj, koja je
zastupnik slovenačkog „Varstroja“ čije aparate za zavarivanje i rezanje najčešće nalazimo u
upotrebi na ovim prostorima. Velika zastupljenost „Varstroja“ na ovim prostorima rezultat
je relativno niske cijene uz visok kvalitet, s tim da mogućnosti koje pružaju Varstrojevi
aparati ne zaostaju za mogućnostima drugih svjetskih poznatih proizvođača. Tu je i
tradicionalna poslovnost slovenačkog proizvođača, koji je BiH pokrio kvalitetnom mrežom
servisa.
Posljednjih godina u metalopreradi se bilježi trend povećanja upotrebe plazma rezača a
na račun smanjenja tradicionalnog gasnog (autogenog) rezanja. Nedostatak literature koja
obrađuje principe i problematiku plazma rezanja pokušaćemo ublažiti ovim priručnikom,
odnosno dopunom koja ga razlikuje od prvog izdanja.
Doboj, 2008. godine. Autor.
5. SADRŽAJ: Strana
Predgovor ........................................................................................... 9
1. OSNOVNI POJMOVI U ZAVARIVANJU ..................................................... 11
1.1 Označavanje i predstavljanje zavarenih spojeva na crtežu ............................... 14
2. POSTUPCI ZAVARIVANJA ..........................................................................19
2.1 GASNO ZAVARIVANJE (311) ...................................................................... 19
2.1.1 Aparatura za zavarivanje .................................................................................. 19
2.1.2 Primjena postupka ............................................................................................ 22
2.1.3 Dodatni materijali i topitelji ............................................................................. 24
2.1.4 Tehnologija gasnog zavarivanja ....................................................................... 25
2.1.5 Izbor parametara zavarivanja ............................................................................. 27
2.1.6 Podešavanje plamena acetilena ......................................................................... 28
2.1.7 Podešavanje plamena za rezanje MAPP gasom ............................................... 30
2.2 SPECIJALNI GASNO-PLAMENI POSTUPCI ............................................... 33
2.3 E (REL) POSTUPAK- RUČNO ELEKTROLUČNO
ZAVARIVANJE OBLOŽENOM ELEKTRODOM (111) ................................ 35
2.3.1 Primjena postupka ............................................................................................ 35
2.3.2 Obložene elektrode za E postupak .................................................................... 36
2.3.2.1 Označavanje elektroda ....................................................................................... 37
2.3.2.2 Čuvanje i skladištenje elektroda ....................................................................... 43
2.3.3 Izvođenje spoja ................................................................................................. 43
2.3.4 Vrste i izvori struje, uređaji i oprema za E postupak ........................................ 45
2.3.5 Tehnologija zavarivanja ................................................................................... 48
2.3.5.1 Tehnika zavarivanja ........................................................................................... 51
2.4. MAG/MIG POSTUPAK- ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE
TOPLJIVOM ELEKTRODNOM ŽICOM U ZAŠTITI GASA ....................... 53
2.4.1 Prenos dodatnog materijala ............................................................................... 54
2.4.2 Zaštitni gasovi ................................................................................................... 57
2.4.3 Žica za zavarivanje ........................................................................................... 59
6. 2.4.4 Izvori struje i uređaji za zavarivanje ..................................................................59
2.4.5 Tehnologija zavarivanja ....................................................................................63
2.4.6 Tehnika zavarivanja ..........................................................................................66
2.5 TIG POSTUPAK- ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE
NETOPLJIVOM ELEKTRODOM U ZAŠTITI INERTNOG GASA ...................71
2.5.1 Vrste izvora struje .............................................................................................72
2.5.2 Netopljive elektrode ..........................................................................................74
2.5.3 Dodatni materijal- žica za zavarivanje ..............................................................76
2.5.4 Zaštitni gasovi i mlaznice ..................................................................................76
2.5.5 Uređaj za zavarivanje ........................................................................................78
2.5.6 Tehnologija zavarivanja ....................................................................................79
2.5.7 Tehnika zavarivanja ...........................................................................................81
2.5.8 Zaštita korijenog prolaza ...................................................................................83
2.5.9 Modifikovane varijante TIG zavarivanja ..........................................................85
2.5.10 Podešavanje aparata za TIG postupak ...............................................................87
2.6 ZAVARIVANJE PLAZMOM ...........................................................................90
2.6.1 Tehnika zavarivanja plazmom ............................................................................92
3. TERMIČKO REZANJE (PRIPREMA IVICA ŽLIJEBA) ................................93
3.1 Gasno rezanje ....................................................................................................93
3.1.1 Uređaj za gasno rezanje .....................................................................................94
3.1.2 Tehnologija gasnog rezanja ...............................................................................97
3.1.3 Rezanje pojedinih materijala .............................................................................98
3.1.4 Rezanje metalnim prahom ...............................................................................100
3.1.5 Rezanje pomoću topitelja ................................................................................101
3.1.6 Specijalne tehnike gasnog rezanja ...................................................................101
3.1.7 Greške pri gasnom rezanju ..............................................................................103
3.2 ELEKTROLUČNO REZANJE .......................................................................104
3.3 REZANJE PLAZMOM ...................................................................................105
3.3.1 Primjena postupka ............................................................................................106
3.3.2 Izvori struje za rezanje plazmom ......................................................................107
8. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
1. OSNOVNI POJMOVI U ZAVARIVANJU
Zavarivanje je proces izrade nerazdvojivog spoja uspostavljanjem međuatomskih veza
između dijelova koji se zavaruju, pri kome se pojedinačno ili kombinovano koristi toplotna i
mehanička energija, a po potrebi i dodatni materijal. Postupci zavarivanja, koji se najčešće
koriste u praksi, zasnovani su na lokalnom zagrijevanju materijala iznad temperature
topljenja, kada zavareni spoj nastaje očvršćavanjem (npr. elektrolučno zavarivanje), ili na
lokalnom zagrijevanju materijala do temperature topljenja, kada zavareni spoj nastaje uz
dodatno djelovanje pritiska (npr. elektrootporno zavarivanje). Zavarivanjem je moguće
spajanje metala sa metalom, nemetala sa nemetalom i metala sa nemetalom, ali se u
praktičnom smislu podrazumijeva spajanje metala sa metalom.
Pod zavarenim spojem se podrazumijeva konstruktivna cjelina, sl. 1, koju čine os-novni
metal (1) i metal šava, ili skraćeno šav, kod koga se razlikuju lice šava (2), naličje
šava (3), korijen šava (4) i ivica šava (8), sl. 1.a. Kod postupaka zavarivanja topljenjem šav
nastaje očvršćavanjem istopljenog osnovnog i dodatnog metala ili samo osnovnog metala.
Dio osnovnog metala, koji se topi u procesu zavarivanja i ulazi u sastav metala šava, zove se
uvar (5), čija je granica obilježena sa (6), sl. 1.a, a dubina sa (9), sl. 1.b. Zona uticaja
toplote (ZUT), označena sa (7) na sl. 1.a, je onaj dio osnovnog metala, koji je pod uticajem
zagrijavanja i hlađenja pretrpio izvjesne strukturne promjene, ali ispod temperature
topljenja. Na sl. 1. prikazane su i osnovne dimenzije šava: širina (11), debljina (12) i nad-višenje
(10), i to za slučaj sučeonog, sl. 1.b, i ugaonog spoja, sl. 1.c, kao i za navareni sloj,
sl. 1.d, kod koga je bitna i njegova debljina (13).
-11-
a)
b)
c)
d)
Slika 1. Osnovni elementi zavarenog spoja
Prije zavarivanja potrebno je pripremiti ivice osnovnog metala, čime se dobija žlijeb za
zavarivanje, čiji su osnovni pojmovi definisani standardom, sl. 2. Najčešće korišćeni
žljebovi i izgledi odgovarajućih šavova su dati u tab. 1.
9. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
Pripremljeni žlijeb u procesu zavarivanja topljenjem može da se ispuni u jednom ili u
više prolaza, ili u više slojeva, sl. 3, što prvenstveno zavisi od debljine osnovnog materijala.
Zavar predstavlja dio metala šava, nastao u jednom prolazu ili sloju, sl. 3.
Slika 2. Osnovni elementi žlijeba
-12-
1 - stranica žlijeba
2 - korijen žlijeba
3 - oštri korjen žlijeba
4 - tupi korjen žlijeba
5 - razmak u korjenu žlijeba
6 - zatupljenje korjena žlijeba
7 - otvor žlijeba
8 - širina otvora žlijeba
9 - ugao otvora žlijeba
10 - ugao zakošenja žlijeba
Tabela 1. Oblici najčešće korišćenih žljebova i odgovarajućih šavova
naziv izgled žlijeba izgled šava naziv izgled žlijeba izgled šava
rubni
U
I
J
V
X
HV
K
Y
duplo U
a) jednoprolazni b) višeprolazni c) višeslojni
Slika 3. Vrste šavova
10. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
Prema obliku lica šava razlikuju se ravni, udubljeni i ispupčeni šavovi, sl. 4, a prema
kontinuitetu šavovi se dele na neprekidne, sl. 5a i isprekidane, sl. 5b, koji mogu da budu
simetrični, sl. 5c, ili nesimetrični, sl. 5d.
a) ispupčeni b) udubljeni c) ravni
Slika 4. Oblici lica šava
a) neprekidni b) isprekidani
c) simetrično d) nesimetrično
Slika 5. Podjela šavova po kontinuitetu
Zavisno od međusobnog položaja dijelova koji se zavaruju, osnovne vrste zavarenih
spojeva su sučeoni, preklopni, ivični, T spoj, sl. 6, a u zavisnosti od položaja, zavarivanje
može da bude u horizontalnom, horizontalno-vertikalnom, vertikalnom i nadglavnom
položaju, sl. 7. Položaji zavarivanja koji nisu horizontalni, zovu se prinudni.
-13-
11. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
a) sučeoni b) preklopni c) ivični d) T spoj
Slika 6. Osnovne vrste zavarenih spojeva
-14-
a) horizontalni
b) horizontalno
vertikalni
c) vertikalni
d) nadglavni
Slika 7. Položaji zavarivanja
Pod tehnologijom zavarivanja podrazumjeva se skup operacija koje je potrebno iz-vesti
da bi se napravio zavareni spoj (izbor osnovnog i dodatnog materijala, priprema
osnovnog materijala, izbor postupka i parametara zavarivanja).
Pod tehnikom zavarivanja podrazumjevaju se načini izvođenja pojedinih operacija
(npr. tehnika zavarivanja unapred ili unazad).
1.1 Označavanje i predstavljanje zavarenih spojeva na crtežu
Crtež zavarene konstrukcije mora da sadrži podatke potrebne za njenu izradu, kao što je
način pripreme žlijeba, geometrijske mere šava i tehnika zavarivanja. Da bi se ovi podaci
prikazali što jednostavnije definisani su način predstavljanja i oznake zavarenih spojeva,
koje se sastoje od grafičke i brojne oznake. Grafička oznaka definiše pripremu žlijeba i
oblika šava, tab. 2, oblik spoljne površine, tab.3, vrste spojeva pri zavarivanju pritiskom,
tab. 4, dopunske radove na korjenom zavaru (žlijebljenje se označava udvojenim simbolom
oblika spoljne površine kod asimetričnih žljebova ili sa dvije vertikalne crtice u sredini
simetričnih žljebova) i kontinualnost šava pri zavarivanju topljenjem (neprekidni šavovi se
označavaju horizontalnom crticom preko osnovnog simbola).
12. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
Tabela 2. Oznake najčešće korišćenih žljebova i nazivi odgovarajućih šavova
red. br 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
oznaka
naziv šava rubni I V HV Y U J X K duplo U ugaoni navar
-15-
Tabela 3. Oznake oblika spoljne površine šava
redni broj iz tab. 2 3 11 11
modifikovana oznaka
objašnjenje oznaka obrade lica šava,
ako se obrada izvodi
ugaoni šav sa
ispupčenim licem
ugaoni šav sa
udubljenim licem
Tabela 4. Oznake pri zavarivanju pritiskom
oznaka
naziv spoja sučeoni
zbijanjem
sučeoni
varničenjem
tačkasti bradavičasti šavni
Grafička oznaka za uprošćeno prikazivanje zavarenih spojeva se ispisuje u blizini šava,
na prelomljenoj pokaznoj liniji ili ispod nje, sl. 8. Tako npr. oznaka na sl. 8a definiše ″V″
šav bez obrade lica, oznaka na sl. 8b neprekidni dvostrani ugaoni šav sa ravnim tjemenom,
gde je a debljina šava (sl. 4), a oznaka na sl. 8c isprekidani dvostrani nesimetrični ugaoni
šav sa ravnim tjemenom, gde je l dužina pojedinih šavova, e razmak između dva šava, n
broj šavova i a debljina šava.
Brojčana oznaka sadrži najbitnije podatke u zavisnosti od vrste spoja, oblika i kontinu-alnosti
šava, i po pravilu se sastoji od dva broja, odvojena crticom, prvi za kote presjeka
šava, a drugi za dužinu šava. Primjeri označavanja neprekidnih spojeva su dati u tab. 6
(sučeoni), gde su prikazani jednostrani "I" spoj, dvostrani "X" spojevi (simetrični i nesi-metrični),
jednostrani udubljeni i dvostrani simetrični ravni spoj, a od isprekidanih spojeva
su prikazani sučeoni "I" i ugaoni "T" spoj. Kompletna oznaka zavarenog spoja još sadrži i
brojčanu oznaku postupka zavarivanja, u skladu sa podacima iz tab. 5.
13. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
a) sučeoni ″V″
b) ugaoni ravni dvostrani
c) isprekidani nesimetrični ugaoni ravni
Slika 8. Primjeri uprošćenog prikazivanja zavarenih spojeva
-16-
Tabela 5. Klasifikacija postupaka zavarivanja
1
111
114
12
13
131
135
14
141
15
185
2
21
22
23
24
25
3
311
Elektrolučno zavarivanje
obloženom elektrodom - E
punjenom žicom
pod praškom - EPP
topljivom elektrodnom žicom u zaštiti gasa
zaštita u inertnom gasu - MIG
zaštita u aktivnom gasu - MAG
netopljivom elektrodom u zaštiti gasa
inertni gas - TIG
plazmom
magnetno elektrolučno rotirajućim lukom
Elektrootporno zavarivanje
tačkasto
šavno
bradavičasto
sučeono varničenjem
sučeono zbijanjem
Gasno zavarivanje
oksi-acetilenskim plamenom
4
41
42
43
44
45
48
7
71
72
74
751
76
91
913
914
916
94
97
Zavarivanje u čvrstom stanju
ultrazvukom
trenjem
kovačko
eksplozijom
difuzijom
na hladno
Drugi postupci zavarivanja
aluminotermitsko
električno pod troskom - EPT
indukciono
laserom
elektronskim snopom
Tvrdo lemljenje
u peći
uronjavanjem u soli
indukciono
Meko lemljenje
Zavarivačko lemljenje
14. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
Tabela 6.. Primeri označavanja neprekidnih spojeva
skica opis oznaka
jednostrani ″I″ spoj, debljine
3 mm, dužine šava 100 mm
-17-
3-100
simetrični ″X″ spoj, debljine
15 mm, dužine šava 100 mm
15-100
nesimetrični ″X″ spoj, debljine 17 mm
(jedan zavar 10 mm, drugi 7 mm), dužine
šava 100 mm
10+7-100
udubljeni spoj, presjeka 4 mm, dužine šava
100 mm
simetrični ravni ″T″ spoj, dužine krakova 6
mm, dužine šava 100 mm
sučeoni ″I″ spoj, debljine 5 mm, 3
zavara dužine 10 mm, korak 100 mm
ugaoni ravni ″T″ spoj, presjeka 4 mm,
4 zavara dužine 10 mm, korak 50 mm
16. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
2. POSTUPCI ZAVARIVANJA
Danas se smatra da je 98 postupaka zavarivanja osvojeno i primijenjeno u praksi, uklju-čujući
lemljenje, kao što je definisano u standardu ISO 4063 (EN 24063). Postupci
zavarivanja mogu da se podijele na postupke topljenjem i postupke pritiskom, pri čemu u
prvu grupu spadaju oni postupci kod kojih se proces spajanja odvija topljenjem i
očvršćavanjem na mjestu spoja, a u drugu grupu oni postupci kod kojih se proces spajanja
odvija bez topljenja. Osim toga, postupci zavarivanja se često dijele prema izvoru energije:
električna (luk, otpor, snop), hemijska (plamen, eksploziv, termiti), mehanička (pritisak,
trenje, ultrazvuk) i ostale (npr. svetlost).
2.1 GASNO ZAVARIVANJE (311)
Gasno zavarivanje je postupak spajanja metala topljenjem i očvršćavanjem osnov-nog
i (po potrebi) dodatnog metala pomoću plamena dobijenog sagorevanjem gorivog gasa.
Najčešće se koriste gorivi gasovi na bazi ugljovodonika: metan (CH4), metilacetilen-propadijen
(C3H4 - trgovački naziv MAPP), acetilen (C2H2), propan (C3H8), propilen
(C3H6), butan (C4H10) i vodonik (H2). Količina toplote oslobođena sagorijevanjem, kao i
najviša temperatura plamena, zavise od vrste gorivog gasa. Podrazumjeva se da gorivi ga-sovi
sagorjevaju u struji kiseonika, ako nije naglašeno drugačije (npr. sagorijevanje u
vazduhu). Da bi se ostvarilo sagorijevanje u struji kiseonika, gorivi gas i kiseonik se iz
specijalnih posuda pod pritiskom - boca (ili na drugi način) dovode u gorionik, odakle izlaze
pomešani u odgovarajućoj srazmjeri. Na taj način je omogućeno sagorijevanje gorivog gasa
na vrhu plamenika, koji zajedno sa gorionikom, bocama za skladištenje i crijevima za dovod
gasova, kao i pomoćnim i dodatnim uređajima (npr. redukcionim ventilima), čini opremu za
gasno zavarivanje.
Tabela 7. Max. temperatura plamena najčešće korišćenih gasova
acetilen propan butan metan propilen MAPP vodonik
tmax (°C) 3087 2526 2300 2538 2865 2927 2655
-19-
2.1.1 Aparatura za zavarivanje
Aparaturu za gasno zavarivanje čine boce za kiseonik i acetilen, redukcioni ventili, do-vodna
crijeva, gorionik sa promjenljivom mlaznicom i pomoćni alat. Boce za tehničke
gasove spadaju u posude pod pritiskom i podležu odgovarajućem standardu. Boce za
kiseonik su zapremine 40 l, u koje je moguće uskladištiti 6 Nm3 (6 normalnih metara
kubnih) na pritisku od 150 bara i temperaturi 20°C. Ako se pretpostavi da se kiseonik u
ovim uslovima ponaša kao idealni gas, moguće je na osnovu pritiska u boci izračunati
količinu preostalog gasa u boci (npr. ako je pritisak u boci 120 bara, količina preostalog
kiseonika je 120x40=4800 l). Kiseonička boca je obojena plavo ili ima plavu traka na 2/3
visine.
Boca za acetilen je obojena bijelo, ili ima bijelu traku na 2/3 visine. Acetilen u boci se
rastvara u acetonu, jer je sam acetilen kao nezasićeni ugljovodonik vrlo eksplozivan na po-
17. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
višenom pritisku. Osim toga, boca se prethodno puni poroznom masom (najčešće drveni ću-mur
ili mešavina uglja i infuzorijske zemlje) u koju se uliva aceton, a zatim rastvara
acetilen. Tako dobijena smeša može da se podvrgne pritisku od 15 bara
Bocama za acetilen i kiseonik smije da rukuje samo stručno osposobljeno lice, tj.
lice koje posjeduje uvjerenje za rukovanje bocama. Greške pri rukovanju bocama sa tehnič-kim
gasovima pod pritiskom su najčešće uzrok nesreće sa veoma teškim posljedicama.
Stoga treba poštovati sledeće preporuke:
0 Redovno treba kontrolisati da li iz boce ističe gas premazivanjem sapunicom, a ne
vatrom.
0 Ako ventil boce popušta i posle pritezanja, takvu bocu treba odstraniti iz upotrebe i
skloniti je od vatre, elektromotora i drugih izvora toplote i varničenja.
0 Svaku popravku ventila, otklanjanje bilo kog kvara i remont prepustiti ovlašćenim
licima. Prilikom rada sa bocama, one moraju da budu u vertikalnom položaju ili pod
nagibom od 45°, čime se sprečava isticanje acetona.
0 Zaostali pritisak u boci u zavisnosti od okolne temperature treba da bude 0,5 bara
(t<0°C), 1 bar (0<t<5°C), 2 bara (15<t<25°C) ili 3 bara (25<t<35°C), da ne bi gubici
acetona iz boce prekomerno porasli.(na navedenim pritiscima boca se smatra prazna).
0 Ventil na boci acetilena smije da se otvara samo pomoću specijalnog ključa.
0 Ako su boce bile na temperaturi ispod 10°C, moraju da se unesu dva sata prije upotrebe u
prostoriju gde je normalna temperatura.
0 Boce ne smiju da se pregriju, jer se pritisak značajno povećava.
0 Ventile kod boca treba otvarati polako da bi se izbjegli udarci gasova pod pritiskom u
priključne uređaje.
0 Treba obratiti naročitu pažnju da se bocom za kiseonik ne rukuje masnim rukama,
rukavicama ili alatom (u prisustvu kiseonika mast se zapaljuje).
Kako je radni pritisak znatno niži od pritiska u boci, boce je neophodno snabdjeti re-dukcionim
ventilima za kiseonik i za acetilen, sl. 9. Oba redukciona ventila imaju po dva
manometra, jedan za pritisak u boci, drugi za radni pritisak. Princip rada redukcionih ventila
je isti, a jedina konstruktivna razlika je u načinu vezivanja za bocu - kod kiseonika
vezivanje je preko navrtke, a kod acetilena preko uzengije - što isključuje mogućnost pog-rešnog
vezivanja. Osim toga, razlika je i u opsegu mjerenja - kod kiseonika manometri su
do 300 bara (pritisak u boci), odnosno 16 bara (radni pritisak), a kod acetilena do 40 bara,
odnosno 2,5 bara radni pritisak.
Posebnu pažnju treba obratiti na rukovanje redukcionim ventilom za kiseonik. Kako
dodir kiseonika sa mašću, uljem ili nekom sličnom materijom može da izazove eksplozivno
paljenje, zabranjeno je rukovanje redukcionim ventilom za kiseonik masnim ili prljavim
rukavicama. Osim toga za ovaj ventil je karakteristična pojava zaleđivanja usljed razlike
pritisaka na ulasku i izlasku i odgovarajućeg pada temperature. Da bi se ovo spriječilo treba
koristiti što čistiji kiseonik, ugraditi grijač prije ventila ili koristiti ventil sa dvostepenom
redukcijom pritiska.
-20-
18. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
a) za kiseonik b) za acetilen
Slika 9. Redukcioni ventili
Osim redukcionih ventila koriste se i tzv. suvi ventili, koji se postavljaju između reduk-cionih
ventila i gorionika, sl. 10. Princip rada suvog ventila je sledeći: kroz gumeno crevo
dotiče gas u cijevni nastavak (2) ventila i otvara nepovratni ventil (4), protiče kroz ventil u
unutrašnjost poroznog uloška (5), zatim kroz njegov porozni zid u sredinu uloška, a otuda u
nastavak (3) i u gorionik. U slučaju eksplozije povratni udar plamena stiže do komore
između zida cijevi ventila (1) i uloška (5) i tu se gasi, jer se pri prolasku kroz porozni uložak
ohladi ispod temperature paljenja mješavine gasova. Povećani pritisak od eksplozije gotovo
trenutno zatvara nepovratni ventil.
Slika 10. Šematski prikaz suvog ventila
U gorionicima se dobijaju potrebne smješe kiseonika i acetilena, pri čemu se zahtijeva
stabilan plamen određenog oblika i toplotne moći. Osnovni dijelovi gorionika prikazani su
na sl. 11. Koristi se više tipova gorionika koji se dijele prema pritisku napajanja (gorionik
niskog i visokog pritiska) i prema regulaciji protoka (gorionik stalnog i višestrukog
protoka).
Slika 11. Gorionik - šematski prikaz
-21-
19. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
Prema pritisku napajanja gorionici se dijele na osnovu pritiska smješe u mlaznici i
pritiska svakog od gasova. Ako je pritisak smješe manji od pritiska gasova onda se radi o
gorioniku niskog pritiska, a u slučaju da je pritisak smješe veći od pritiska bar jednog gasa,
onda se radi o gorioniku visokog pritiska. Prema regulaciji protoka gorionici se djele na one
kod kojih je promjena protoka moguća u vrlo malim granicama (gorionik stalnog protoka -
bez promjene cijevi) i one kod kojih je regulacija moguća, najčešće izmjenom pritiska
napajanja (gorionik višestrukog protoka - sa izmjenom cijevi).
Osim prema svojstvima, gorionici se razlikuju i po veličini mlaznice, koja se bira na
osnovu debljine osnovnog materijala. Po ovoj podjeli gorionici su obilježeni brojevima od 1
do 8, a biraju se prema debljini osnovnog materijala.
Pri rukovanju gorionicima treba voditi računa o sljedećem:
• popravke smije da radi samo stručna osoba;
• mlaznica se čisti posebnim iglama koje daje proizvođač;
• za povremeno čišćenje injektora upotrebljavaju se posebne četke;
• kod zamjene cijevi krunastu navrtku treba dobro pritegnuti, jer se kod slabog zaptivanja
javlja povratni udar plamena;
• plamen se pali tako da se najprije malo otvori kiseonik, a zatim acetilen; tek kada se
smješa upali, plamen se reguluše (gasi se obrnutim redoslijedom);
• kada gorionik "zviždi" to znači da plamen gori kod injektora umesto na mlaznici; dovod
gasa treba brzo zatvoriti; ako se gorionik previše zagrijao, treba ga ohladiti;
U tab. 8 dati su najčešći kvarovi gorionika, njihovi uzroci i načini otklanjanja.
-22-
Tabela 8. Najčešći kvarovi u radu gorionika
Kvar Uzrok kvara Otklanjanje
Plamen neće da se upali - krunasta navrtka nije stegnuta
- ventil začepljen
- navrtku stegnuti
- očistiti ventil
Plamen kos ili ustranu - mlaznica djelimično začepljena - očistiti mlaznicu
Plamen gori dalje od mlaznice - preveliki pritisak kiseonika
- preveliki pritisak acetilena
- regulusati ventile na gorioniku ili
redukcionom ventilu
Plamen nestabilan, povreme-no
povećan
- voda u gumenom crevu
- redukcioni ventil zamrznut
- vodu iscijediti
- odmrznuti redukcioni ventil
Povratni plamen
i pucketanje
- mlaznica se u radu zagrijava
- premali pritisak kiseonika
- mlaznica je preblizu predmetu
- gorionik ne zaptiva
- ohladiti gorionik u vodi
- povećati pritisak
- odmaknuti mlaznicu 3÷5 mm
- pritegnuti cijev na spoju
Plamen "zviždi" i gori unutra
(obično posle povratnog
udara)
- mlaznica i cijev pregrijani
- prljava mlaznica
- oštećen otvor na mlaznici
- ohladiti gorionik
- očistiti mlaznicu
- promjeniti mlaznicu
2.1.2 Primjena postupka
Osnovna prednost gasnog zavarivanja je mogućnost kontrole koju zavarivač ima nad
brzinom unošenja toplote, temperaturom u zoni zavarivanja i oksidacijom metala šava.
Osim toga, oblik i veličina šava mogu bolje da se kontrolišu, jer se dodatni metal uvodi
nezavisno od izvora toplote. U prednosti postupka se ubrajaju i niska cijena opreme, njena
20. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
pokretljivost i relativno jednostavno rukovanje. S druge strane, količina i koncentracija top-lote
je manja nego kod ostalih postupaka zavarivanja, pa je za gasno zavarivanje karakteris-tično
duže vrijeme zagrijavanja i hlađenja, usljed čega su strukturne promjene u ZUT (zoni
uticaja toplote) izraženije i nepovoljnije. Shodno tome, ovaj postupak je pogodan jedino za
zavarivanje tankih limova i cijevi, posebno manjeg prečnika, kao i za njihovo reparaturno
zavarivanje. Plamen gasa se takođe koristi za rezanje, lemljenje, navarivanje, pred-grijavanje,
termičku obradu i jednostavnije operacije oblikovanja, kao što su savijanje i
-23-
ispravljanje.
Zavisno od odnosa acetilena i kiseonika, razlikuju se redukujući (manjak kiseonika),
neutralni (potpuno sagorijevanje) i oksidišući plamen (višak kiseonika). Iako je teorijski
smješa kiseonika i acetilena kod neutralnog plamena 1:1, u praksi se pod neutralnim plame-nom
podrazumjeva smješa O2:C2H2 =(1,1÷1,2):1. Višak kiseonika se troši na sagorijevanje
okolnih gasova. Kod neutralnog plamena uočljive su tri različite zone, sl. 12:
·Jezgro oblika konusa ili cilindra (zavisno od načina isticanja gasova), u kojem se odvija
dio primarnog sagorijevanja. Pri tome sagorijeva manji dio smješe gasova, dok se veći dio
razlaže na ugljenik i vodonik. Oslobođena količina toplote zagrijava slobodni ugljenik
stvarajući svijetli omotač jezgra, šta daje utisak jarko bijele boje.
·Srednja zona, oblika klina, gde se odvija ostatak primarnog sagorijevanja, a počinje i se-kundarno
sagorijevanje, odnosno oksidacija 2CO i H2 kiseonikom iz vazduha. U ovoj zoni
se postiže najviša temperatura plamena (do 3100°C, sl. 12a), na 4÷6 mm od vrha jezgra, pa
se ona koristi za zavarivanje. Stoga se srednja zona zove i zona zavarivanja.
·Omotač plamena, u kojem se odvija sekundarno sagorijevanje na račun kiseonika iz vaz-duha.
Temperatura u zoni sekundarnog sagorijevanja je znatno niža od maksimalne, Boja
u ovoj zoni prelazi od plavo-ljubičaste boje u sredini do žuto-narandžaste na krajevima.
a) oksidišući
b) neutralni
c) redukujući
Slika 12. Šematski izgled plamena (a - oksidišući, b - neutralni, c - redukujući) [8]
Stoga je veoma važno održavanje propisanog rastojanja između jezgra i površine
radnog komada (3÷5 mm), jer inače nastaju sledeće greške:
- ako je jezgro suviše blizu rastopljenog metala dobija se oksidirani tvrdi sloj;
21. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
- ako je jezgro suviše udaljeno, provarivanje je otežano, a pojava gasnih mjehurova česta.
Neutralan plamen se koristi za zavarivanje čelika, bakra, nikla i njegovih legura,
bronze i olova. Redukujući plamen se primjenjuje kada se traži porast ugljenika u zavaru
kao npr. kod zavarivanja sivog liva, kao i za zavarivanje aluminijuma i njegovih legura,
legura magnezijuma i navarivanja tvrdim legurama. Oksidišući plamen se izbjegava, jer re-akcija
kiseonika ima veoma štetno djelovanje na svojstva legura, sem kod zavarivanja
mesinga gde se višak kiseonika koristi da bi se spriječilo isparavanje cinka. Temperatura
plamena sa viškom kiseonika je viša od ostalih vrsta plamena zbog reakcije sagorijevanja
metala ili prisutnih elemenata, pa se oksidišući plamen ponekad koristi da bi se povećala
produktivnost zavarivanja čelika, zbog čega u metalu šava po pravilu nastaju greške tipa
oksida.
Prema brzini isticanja razlikuju se meki plamen (50÷80 m/s) i tvrdi plamen (120÷180
m/s), zavisno od pritiska i protoka gasova. Meki plamen je nestabilan i osetljiv na pojavu
povratnog plamena, a koristi se za zavarivanje visokolegiranih čelika, lakotopljivih metala
(Pb, Zn) i za lemljenje. Tvrdi plamen je teško kontrolisati, a česta je pojava izduvavanja
rastopljenog metala iz metalne kupke. Stoga se u praksi najčešće koristi plamen sa brzinama
isticanja 80÷120 m/s.
Kiseonik omogućava sagorevanje gorivih gasova, a nalazi se u vazduhu (21% zapre-minskog
udjela). Na 15°C i atmosferskom pritisku gustina kiseonika iznosi 1,43 kg/m3,
molarna masa 32 g/mol, a u tečno stanje prelazi na -183°C. U gasovitom stanju kiseonik
nema boju i miris, nije zapaljiv i eksplozivan. Međutim, pošto u njegovom prisustvu neke
materije postaju zapaljive, rukovanje kiseonikom mora da bude oprezno.
Kiseonik se najčešće proizvodi frakcionom destilacijom tečnog vazduha. Tehnički kise-onik
je čistoće 99,2 do 99,8%, a nečistoće su azot, argon i voda. Čistoća kiseonika je bitna
za njegovo korišćenje. Kiseonik se prenosi i čuva u čeličnim bocama pod pritiskom 150-200
bar.
Acetilen je gorivi gas bez boje, karakterističnog mirisa, neotrovan i rastvorljiv u vodi u
odnosu 1:1 i u acetonu u odnosu 1:25, na sobnoj temperaturi i atmosferskom pritisku. Ras-tvorljivost
acetilena u acetonu raste sa porastom pritiska, a opada sa porastom temperature.
Acetilen je vrlo eksplozivan u prisustvu kiseonika ili vazduha. Acetilen se transportuje i
čuva u čeličnim bocama pod pritiskom 15 bar, a u slučaju velike potrošnje racionalnije je
koristiti razvijače acetilena. Za dobijanje acetilena se koriste još i postupci pirolize
ugljovodonika i delimičnog sagorijevanja metana u kiseoniku.
-24-
2.1.3 Dodatni materijali i topitelji
Dodatni materijali se isporučuju u obliku žica i šipki. U slučaju zavarivanja nisko-ugljeničnih
i niskolegiranih čelika dodatni materijal je u obliku šipki dužine 1000 mm ili ko-turova
žice mase 40 kg, standardnih prečnika: 2; 2,5; 3,25; 4; 5; 6,3 mm. Oznaka dodatnog
materijala se sastoji iz dva dela: opšteg (slovo P) i dopunskog (slovo O, Z, Y ili cifre od 1
do 6) sa značenjem datim u tab. 9. Žice su prevučene tankim slojem bakra radi zaštite od
korozije. U tab. 10. date su oznake, sastav, mehanička svojstva i primena žice za
zavarivanje čelika proizvod fabrike PIVA-Plužine (Crna Gora).
22. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
Tabela 9. Označavanje žica za gasno zavarivanje čelika
simbol Z Y 1 2 3 4 5 6
Rm [MPa] <340 340 400 430 470 510 550 590
A5,65 [%] <14 - 14 18 22 26 30 -
KV [J] 30 - 30 60 90 120 150 -
-25-
Tabela 10. Žice za gasno zavarivanje čelika
oznaka
JUS
oznaka
PIVA
Rm
[MPa]
A5,65
[%]
KV
[J]
hemijski sastav (%)
C Si Mn Ni Mo
primena
P-Y11 37G 340-410 15-21 47-70 0,09 0,1 0,55 ugljenični čelik sa Rm<450 MPa
P-212 42G 410-470 16-22 65-80 0,1-
0,15
0,2-
0,3
0,8-
0,9
0,6-
0,8
0,2-
0,25
parni kotlovi, posude pod pritis-kom,
cevovodi i brodski limovi
Topitelji oblika praha ili pasta se primenjuju pri zavarivanju livenog gvožđa, obojenih
metala i legura, nerđajućeg čelika i drugih legura. Osnovni razlog primjene topitelja su
teškotopljivi oksidi koji se obrazuju pri zavarivanju navedenih materijala i svojim
prisustvom sprečavaju uspješno zavarivanje. Nanošenjem topitelja na dodatni ili osnovni
materijal postiže se dvojaki efekat - sprečava se donekle oksidacija tečnog metala, s jedne
strane, i snižava temperatura topljenja oksida, s druge strane, čime se obezbjeđuje njihovo
uklanjanje u obliku troske.
Topitelji se dijele prema hemijskom sastavu na kisele i bazične. Najčešće se koriste
kiseli topitelji na bazi bora, kao što su borna kiselina, H3BO3, (prvenstveno za bakar i njego-ve
legure), ili boraks (natrijumtetraborat - Na2B4O7⋅10H2O), koji lako razgrađuje okside
mnogih metala (npr. Cu, Zn, Mn), i bazni topitelji, kao što su natrijum karbonat, Na2CO3, i
potaša, K2CO3, (prvenstveno za sivi liv).
2.1.4 Tehnologija gasnog zavarivanja
Propisivanje tehnologije gasnog zavarivanja uključuje izbor i nagib gorionika, izbor ži-ce
za zavarivanje, kao i izbor tehnike i parametara zavarivanja (veličina mlaznice, prečnik
žice, brzina zavarivanja, potrošnja acetilena, kiseonika i žice za zavarivanje).
Veličina i jačina gorionika se bira na osnovu vrste i debljine osnovnog materijala. Jači-na
gorionika meri se protokom acetilena (l/h). Položaj gorionika značajno utiče na stepen
iskorišćenja toplote plamena, kao i na zaštitu rastopa. Iskorišćenje toplote je najveće kod
držanja gorionika upravno u odnosu na mesto zavarivanja, sl. 13. Ovakav položaj gorionika
daje dublje uvarivanje i uži zavar, što je kod debljih materijala povoljnije, kao i bolju
zaštitu rastopa. Odstupanje položaja gorionika od upravnog daje znatno pliće uvarivanje i
širi zavar, što je povoljnije kod zavarivanja tankih materijala. Kod gasnog zavarivanja
najčešće se koriste nagibi gorionika 60÷80°, sem kod vrlo tankih limova, gde se koriste
manji nagibi, 45÷60°, sl. 13.
Vrsta i prečnik žice se bira u zavisnosti od osnovnog materijala i njegove debljine. Pri tome
treba imati u vidu zahtev da se žica topi optimalnom brzinom, ni prebrzo ni presporo u odnosu
na topljenje osnovnog materijala. Kod zavarivanja bakra, aluminijuma i njihovih legura, žica se
brže topi nego kod zavarivanja čelika, pa se biraju gorionici veće jačine. Iz ovog proizlazi da
prečnik žice u odnosu na debljinu osnovnog materijala treba da bude veći nego kod zavarivanja
čelika.
23. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
Slika 13. Uticaj nagiba gorionika na oblik zavara
-26-
a) unaprijed
b) unazad
Slika 14. Tehnike gasnog zavarivanje
U zavisnosti od kretanja gorionika i žice postoje dvije tehnike gasnog zavarivanja:
unaprijed i unazad (u smislu međusobnog položaja žice i gorionika), sl. 14. Ove dvije teh-nike
se zovu još i ulijevo i udesno, što je odgovarajući naziv samo ako se gorionik drži u
desnoj ruci. Tehnika zavarivanja unaprijed se sastoji u sljedećem, sl. 14a:
• Plamen je usmjeren prema ivicama osnovnog metala (žlijeba).
• Žica se drži ispred plamena, njen vrh je blizu mjesta zavarivanja, povremeno se uranja u
metalnu kupku i treba da bude u zaštiti plamena.
• Način vođenje i nagibi žice i gorionika zavise od položaja zavarivanja i debljine osnov-nog
metala. U slučaju sučeonog ″I″ spoja na tankom limu (do 3 mm), žica se vodi bez
poprečnih oscilacija, a gorionik od jednog do drugog kraja žleba, poprečnim (″cik-cak″)
ili kružnim kretanjem, dok su im nagibi oko 45°.
Tehnika zavarivanja unazad se sastoji u sljedećem, sl. 14b:
• Plamen je usmjeren prema metalnoj kupki i ravnomjerno zagrijava i topi osnovni i do-datni
materijal.
24. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
• Žica se drži iza plamena i nalazi se između osnovnog materijala i gorionika. Vrh žice je
neprestano uronjen u rastop, pomjera se u krug i stalno miješa rastop.
• Način vođenje i nagibi žice i gorionika takođe zavise od položaja zavarivanja i debljine
osnovnog metala. U slučaju sučeonog V spoja na limu debljine preko 3 mm, žica je
nagnuta pod 45° i pomjera se ukrug od ivice do ivice žleba, a gorionik je nagnut 45-70°,
zavisno od debljine, i kreće se pravolinijski.
Zavarivanje unaprijed je jednostavnije za rad, regulacija metalne kupke je lakša i dobi-jaju
se lijepi i glatki zavari, dok je kod zavarivanja unazad bolje iskorišćenje toplote i bolja
zaštita metalne kupke. Zavarivanje unaprijed je sporije, a utrošak acetilena sa povećanjem
debljine znatno brže raste nego kod zavarivanja unazad. Ako se materijali veće debljine
zavaruju tehnikom unapred teško se postiže jednoličan korjen zavara (obično se javljaju
prokapljine), a takođe je povećana mogućnost pojave uključaka oksida. Stoga je primjena
tehnike zavarivanja unaprijed ograničena na debljine do 5 mm, a za veće debljine se koristi
tehnike zavarivanja unazad, jer njene prednosti tada dolaze do izražaja. S druge strane ako
se ima u vidu činjenica da se gasni postupak praktično ne koristi za komade veće debljine,
jasno je da se tehnika zavarivanja unazad primenjuje veoma rijetko, npr. u nekim
varijantama zavarivanja cijevi.
2.1.5 Izbor parametara zavarivanja
Smjernice za izbor osnovnih parametara za tehnike zavarivanja čelika unaprijed (hori-zontalan
položaj, ugaoni i sučeoni spoj, uključujući varijantu bez dodatnog metala) i za
tehniku zavarivanja čelika unazad su date u tab. 11. Podaci o potrošnji gasova i žice i
vremenu zavarivanja su dati u odnosu na 1 m šava.
Tablica 8. Parametri gasnog zavarivanja čeličnih limova
-27-
Debljina
lima
Veličina
mlaznice
Prečnik
žice
Vrijeme
zavarivanja
Brzina
zavarivanja
Potrošnja
acetilena
Potrošnja
kiseonika
Potrošnja
žice
[mm] [-] [mm] [min] [m/h] [l] [l] [g]
Horizontalni sučeoni spoj - tehnika zavarivanja unaprijed
1 1 2 5 12 8,5 10 20
2 2 3 10 6 35 42 50
3 3 3 15 4 75 90 90
Horizontalni ugaoni spoj - tehnika zavarivanja unaprijed
1 1 2 6 10 12 14 25
2 2 3 10 6 42 50 48
4 3 4 20 3 160 210 200
6 4 4 30 2 375 450 440
10 6 5 50 1,2 1000 1200 1100
Horizontalni sučeoni spoj - tehnika zavarivanja unaprijed- bez dodatnog metala
1,0 1 - 3 20 5 6 -
1,5 2 - 4,30 14 11 13 -
2,0 2 - 5 12 18 22 -
Horizontalni sučeoni spoj - tehnika zavarivanja unazad
5 4 3 20 3 165 198 206
6 4 3 24 2,5 240 288 290
8 5 4 32 1,85 486 580 580
10 6 5 40 1,5 665 800 800
15 7 6 60 1,0 1500 1800 1800
25. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
2.1.6 Podešavanje plamena acetilena [5]
Gorionici za zavarivanje:
Slika15. Gorenje acetilena u vazduhu nije pogodno za zavarivanje.
Slika 16. Redukujući plamen, metal šava ključa i nije čist.
Slika 17. Neutralan plamen, pogodan za većinu zavarivanja.
Slika 18. Oksidacioni plamen, metal šava pjeni, varniči i sagorijeva
-28-
26. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
-29-
Gorionici za zagrijavanje:
Slika 19. Redukujući plamen, ne preporučuje se za brzo zagrijavanje
Slika 20. Neutralni plamen, najčešće se koristi.
Slika 21. Oksidacioni plamen, ne preporučuje se.
Gorionici za rezanje:
Slika 22. Redukujući plamen sa protokom kiseonika za rezanje, pogodan
za rezanje livenog gvožđa.
27. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
Slika 23. Neutralan plamen sa protokom kiseonika za rezanje, pogodan za čelike
Slika 24. Neutralan plamen bez kiseonika za rezanje, podešen za rezanje čelika
Slika 25. Oksidacioni plamen sa protokom kiseonika za rezanje, ne preporučuje se
2.1.7 Podešavanje plamena za rezanje MAPP gasom [5]
-30-
Jednodijelne mlaznice
Slika 26. Redukujući plamen
28. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
Slika 27. Neutralni plamen, za mašinsko rezanje
Slika 28. Slabo oksidacioni plamen, za ručno rezanje ili brzo počinjanje
rezanja i za izradu kosih rezova
Slika 29. Oksidacioni plamen za predgrijavanje, nepreporučuje se za rezanje
-31-
Dvodijelne mlaznice:
Slika 30. Redukujući plamen za predgrijavanje
29. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
Slika 31. Neutralni plamen za predgrijavanje, za mašinsko rezanje
Slika 32. Oksidacioni plamen za predgrijavanje
Modeli zvijezde za podešavanje MAPP gasa:
Držati mlaznicu ravno uz lim bez uključivanja kiseonika za rezanje. Ova metoda se ne
koristi za acetilen.
Slika 33. Neutralni plamen za predgrijavanje, za rezanje
Slika 34. Veoma slab oksidacioni plamen
Slika 35. Slab oksidacioni plamen, predgrijavanje za bušenje rupe
-32-
30. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
2.2 SPECIJALNI GASNO-PLAMENI POSTUPCI
Pod specijalnim gasno-plamenim postupcima se podrazumeva čišćenje plamenom,
ispravljanje plamenom, zavarivanje pod pritiskom gasa i predgrijevanje. Neki aspekti i
primjene navedenih postupaka su prikazani na sl. 36 i 37.
Slika 36. Dejstvo plamena na ploče i profile
-33-
31. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
Slika 37. Ispravljanje dugačkih profila
Primjer termičkog ispravljanja deformisanog zavarenog spoja je dat na sl. 37, gdje je
prikazano ispravljanje dugačkog "I" profila, savijenog oko horizontalne ose usljed podužnog
zavarivanja vertikalne i horizontalnih stranica, sl. 37a. Da bi se ovako savijeni profil
ispravio treba brzo zagrijati srednji dio (osjenčena oblast, sl. 37b) do temperature crvenog
usijanja, a zatim ga ohladiti na vazduhu, posle čega će se dio profila ispraviti, sl. 37c. Da bi
se cio profil ispravio, potrebno je ponoviti ciklus zagrijavanje-hlađenje na dovoljnom broju
mjesta, sl. 37d.
-34-
a)
b)
c)
d)
32. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
2.3 E (REL) POSTUPAK – RUČNO ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE
OBLOŽENOM ELEKTRODOM (111)
Ručno elektrolučno zavarivanje obloženom elektrodom je postupak spajanja metala
topljenjem obložene elektrode i dijela osnovnog metala u električnom luku koji se uspostav-lja
i održava između radnog komada (osnovnog metala) i elektrode, sl. 38. Topljenjem jez-gra
elektrode obezbjeđuje se dodatni materijal za popunu žlijeba, a topljenjem,
sagorijevanjem i isparavanjem obloge obezbjeđuje se zaštita metalne kupke od okolnih
gasova i vazduha. Istopljeni sastojci obloge se miješaju sa rastopljenim metalom, prije nego
što isplivaju na površinu jer imaju manju gustinu od metalne kupke, i očvrsnu u obliku
troske. Troska štiti metal šava od uticaja okoline i usporava njegovo hlađenje, a nakon
zavarivanja se uklanja čekićem.
Slika 38. Šematski prikaz E postupka zavarivanja
-35-
2.3.1 Primjena postupka
S obzirom na jednostavno rukovanje i relativno nisku cjenu uređaja i dodatnog materi-jala
s jedne, a dobar kvalitet spoja s druge strane, ručno elektrolučno zavarivanje obloženom
elektrodom je donedavno primjenjivano više od svih ostalih postupaka zajedno. Njegovoj
širokoj primjeni doprinose još i činjenica da su ograničenja u vezi sa oblikom predmeta i
vrstom materijala koji se zavaruje, kao i položajima zavarivanja, manja od svih ostalih
postupaka zavarivanja. S druge strane, zbog nedostataka E postupka u novije vrijeme se
umjesto njega sve češće koriste ostali elektrolučni postupci. Osnovni nedostaci E postupka
su mala produktivnost usljed česte zamjene elektroda i uklanjanja troske (brzina topljenja
dodatnog metala je 1-2 kg/h), komplikovana i dugotrajna obuka zavarivača, uticaj
zavarivača na kvalitet šava, blještava svjetlost i štetni gasovi nastali sagorijevanjem troske.
Ručno elektrolučno zavarivanje obloženom elektrodom može da se primjenjuje za
spajanje velikog broja uobičajenih materijala, kao što su ugljenični, niskolegirani i visoko-legirani
čelici, livena gvožđa, bakar, nikl, aluminijum i njihove legure. Takođe je moguće
spajanje materijala različitih po hemijskom sastavu, ali metalurški kompatibilnih. Ovaj
postupak se ne primjenjuje na materijale kod kojih je zaštita gasnim produktima obloge
nedovoljna, kao što su Ti, Zr, Cb, Ta, Mo.
Ograničenja u primjeni po pitanju debljine su prije ekonomskog i praktičnog
značaja, nego što su vezana za sam proces zavarivanja obloženom elektrodom. Kao donja
33. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
granica može da se postavi debljina od 2 mm, jer se kod manjih debljina javljaju
prokapljine, što može da se spriječi specijalnim tehnikam rada, npr. korišćenjem podloški.
Kao gornja granica debljine može da se postavi 40 mm, jer se preko te debljine po pravilu
ne isplati primjena ovog postupka. Međutim, u slučaju nepravilne konfiguracije koja znatno
otežava primjenu automatskih postupaka zavarivanja, zabilježene su primjene E postupka i
za debljine do 250 mm.
Jedna od glavnih prednosti E postupka je mogućnost primjene u svim položajima.
Naravno, ne treba zaboraviti da je horizontalni položaj najlakši i da ga treba koristiti kad
god je moguće, jer omogućava korišćenje elektroda većeg prečnika i struja veće jačine, tj.
veću produktivnost zavarivanja. U prinudnim položajima treba posvetiti pažnju izboru
parametara zavarivanja i tehnici rada.
Konačno, značajna prednost u primjeni E postupka je i u njegovoj prilagodljivosti
mjestu zavarivanja. Naime relativno je jednostavno doći do nepristupačnih mjesta kao što su
velike čelične konstrukcije (mostovi, zgrade, hale, brodovi), cjevovodi i rezervoari, jer je
dovoljno imati dugačke i savitljive provodne kablove i izvor struje nezavisan od gradske
mreže.
2.3.2 Obložene elektrode za E postupak
Elektroda za E postupak zavarivanja ima metalno jezgro, koje je obloženo sem na
slobodnom kraju, sl. 39. Jezgro obložene elektrode kao dio strujnog kola prenosi struju
(slobodni kraj je povezan držačem elektrode za izvor struje), a istovremeno služi kao
dodatni materijal. Osnovne uloge obloge elektrode su:
- zaštita zone zavarivanja od okolnog kiseonika, azota i vodonika;
- stabilizacija i jonizacija električnog luka;
- usporavanje hlađenja metala šava;
- prečišćavanje i legiranje metala šava;
- omogućavanje zavarivanja u prinudnim položajima.
d - prečnik, l1 - slobodni kraj, L - dužina, D - prečnik obloge
Slika 39. Obložena elektroda
Zaštita zone zavarivanje od okolnih štetnih gasova (prvenstveno kiseonik, vodonik i
azot) se ostvaruje gasovitim i čvrstim produktima topljenja i sagorijevanja obloge. Ova
uloga obloge se ostvaruje višestruko:
- rastopljena kap dodatnog materijala je zaštićena troskom koja je okružuje pri njenom pre-lasku
-36-
u metalnu kupku;
- metalna kupka je zaštićena troskom koja pliva na njenoj površini;
- gasovi okružuju mjesto zavarivanja i ne dozvoljavaju pristup štetnim okolnim gasovima.
34. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
Stabilizacija i jonizacija električnog luka se postiže dodavanjem soli natrijuma, bariju-ma,
kalcijuma i kalijuma u oblogu, koje stvaraju gasove sa velikom sposobnošću jonizacije,
čime bitno povećavaju sposobnost vazduha da provodi struju.
Troska, obrazovana od očvrslih delova rastopljene obloge prekriva metal šava i uspo-rava
njegovo hlađenje, jer ima znatno manju toplotnu provodljivost. Poslije zavarivanja
-37-
troska se uklanja čekićem.
Da bi se obavila dezoksidacija metala šava oblozi se dodaju elementi sa velikim afini-tetom
prema kiseoniku kao što su Ti, Al, Si, Mn, a da se pri tom obrazovani oksidi lako
uklanjaju iz metala šava. Prečišćavanje ostalih nečistoća metala šava se ostvaruje na sličan
način kao dezoksidacija. Radi se prvenstveno o uklanjanju vodonika iz metala šava, čemu
služi CaF2, zatim fosfora i sumpora, čemu služe CaO i MnO, kao i svih ostalih štetnih ele-menata,
npr. azota. Legiranje metala šava je potrebno da bi se nadoknadio sagorjeli udio
pojedinih elemenata ili da bi se poboljšala svojstva metala šava. U tom cilju najčešće se
dodaju Mn, Si i Ni.
Uloga obloge u omogućavanju prinudnih položaja zavarivanja (npr. nadglavni) se ost-varuje
povećanjem njene viskoznosti (ljepljivosti), što se postiže prvenstveno dodavanjem
baznih i celuloznih sastojaka.
Prema sastavu obloga je u metalurškom smislu kisela, bazna, celulozna i rutilna, a u
novije vrijeme se često koriste mješovite obloge kao što su rutilno-kisela, rutilno-bazna i
rutilno-celulozna. Hemijski sastav i osobine ovih obloga su dati u tab. 10. Osim navedenih
postoje i specijalne vrste obloge.
Tabela 10. Hemijski sastav i osobine osnovnih obloga čeličnih elektroda
Obloga Hemijski sastav Osobine
kisela oksidi Fe i Mn,
alumosilikati, feromangan
smanjen viskozitet troske, lijep izgled i loše
mehaničke osobine metala šava
rutilna rutil, alumosilikati, ferolegure lijep izgled i
dobre mehaničke osobine šava
bazna karbonati, fluoridi, oksidi,
hematit
dobra mehaničke osobine šava,
posebno žilavost (nizak sadržaj H)
celulozna celulozna vlakna, rutil, silikati,
dezoksidatori
svi položaji, visok sadržaj H,
korjeni zavari cjevovoda
Prema odnosu ukupnog prečnika (uključujući oblogu), D, i prečnika jezgra, d,
elektrode se dijele na tanko obložene (D/d<1,2), srednje obložene (1,2<D/d<1,4) i debelo
obložene (D/d>1,4).
Na način prenosa dodatnog metala kod E postupka najviše utiču debljina i vrsta obloge
i jačina struje. Povećanjem debljine obloge i dodavanjem sastojaka koji smanjuju površinski
napon pospješuju se prenos sitnim kapima. Jača struja takođe omogućava prelaz od krupnih
ka sitnim kapima, jer pojačava dejstvo pinč efekta i pritiska gasova.
2.3.2.1 Označavanje elektroda
Da bi se olakšala identifikacija elektroda uvedeno je standardizovano označavanje, i
35. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
to posebno za pojedine vrste konstrukcionih materijala, tab. 11. Osim navedenih materijala,
postoje i elektrode za zavarivanje drugih metala. Sem standardne oznake elektroda treba
imati u vidu i oznake proizvođača (npr. PIVA 150 B za debelo obloženu baznu elektrodu,
namenjenu zavarivanju ugljeničnih i niskolegiranih čelika čvrstoće do 510 MPa i sitnozrnih
čelika napona tečenja do 380 MPa, označenu po EN 499 kao E 515 B 120 262H). Oznake,
sastav, mehanička svojstva, osnovne karakteristike i primjene obloženih elektroda su date u
katalozima proizvođača.
Oznake elektroda po EN su date na sl.40, 41, 42 i 43.
-38-
Tabela 11. Standardi za obložene elektrode
Oznaka EN Namena
EN 499 niskougljenični i niskolegirani čelici i čelični liv
prEN 1599 čelici otporni na puzanje
prEN 1600 nerđajući i visokolegirani čelici
EN 499 livena gvožđa (sivi liv, nodularni liv i temper liv)
navarivanje čelika
prEN 757 mikrolegirani čelici povišene čvrstoće
40. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD- Elektro d.o.o. DOBOJ .
2.3.2.2 Čuvanje i skladištenje elektroda
Proizvođač je obavezan da elektrode tako pakuje da su zaštićene od atmosferskog
uticaja. Na svakom paketu moraju biti označeni podaci o vrsti, dimenzijama i broju šarže,
kao i znak proizvođača. Ovi paketi se moraju uskladištiti tako da su zaštićeni od
atmosfeskog uticaja, posobno vlage, a takođe mora da bude osigurano da ne dođe do
oštećenja obloge i zamjene pojedinih vrsta elektrode.
Elektrode koje su dobro zatvorene u pakete ili u zalemljene limene kutije (sprečeno
pristustvo vazduha) ne treba naknadilo sušiti. Ostale elektrode prije upotrebe treba sušiti,
naročito ako se zahtjeva povišen kvalitet zavarenih spojeva. To se posebno odnosi na
bazične elektrode koje su veoma higroskopne. Već nakon 4 sata neke vrste bazičnih
elektroda u otvorenoj kutijii se mogu smatrati vlažnim i treba ih naknadno sušiti.
Sušenje elektroda se obavlja u posebnim pećima za sušenje sa mogućnošću regulacije
temperature. Sem toga svaki zavarivač bi morao na radnom mestu da ima posebnu priručnu
peć-sušionik za održavanje temperature, najčešće izmedju 60-900C, kako bi se spriječilo
vlaženje elektroda za vrijeme rada. Temperatura i vrijeme sušenja zavisi od vrste elektrode.
Rutilne i kisele elektrode po pravilu ne treba sušiti, sem u slučajevima primjetnih
znakova vlažnosti. Tada ih treba sušiti na temperaturi l200C u trajanju 2 časa.
Bazične elektode i pored dobrog skladištenja treba u većini slučajeva sušiti, a naročito
ako se zavaruju mikrolegirani čelici ili debeli limovi neumirenog čelika. Ove elektrode se
suše po pravilu na temperaturi 300 do 3500C u trajanju od najmanje 2 časa. Na temperaturi
od 3500C elektrode mogu da se drže najduže 10 časova, jer bi inače došlo do oksidacije
obloge. Elektrode sa bazičnom oblogom za zavarivanje čelika napona tečenja manjeg od 360
MPa mogu da se suše i na temparaturi od 2500C. Ovako osušene elektrode mogu da se prije
upotrebe ohlade do temperature 150 do 2000C i odlože u peć za jednodnevnu upotrebu ili
ručne sušionike.
Elektrode za visokolegirane čelike treba sušiti na temperaturi između 200 i 2500C u
trajanju 3 časa. Preporučuje se postepeno zagrijavanje i hlađenje.
Vlažne elektrode se lako prepoznaju i prema zvuku pri udaru jedna o drugu: suve
elektrode daju oštar i visok zvuk, a vlažne dubok. Pri zavarivanju vlažnim elektrodama čuju
se male eksplozije i pucketanja, a sa površine može da se primjeti isparavanje vlage.
Sušenje elektrode rutilnog tipa, u nedostatku drugog načina, može da se obavi i
neposredno prije zavarivanja uključivanjem elektrode u kratak spoj.
Obložene elektrode vremenom stare, što može da se primjeti po malim bjelim kristalima
na oblozi. Ovo je rezultat hemijskih reakcija sastojaka iz obloge. Ovakve elektrode ne smiju
da se koriste. Konačno, treba paziti da se koriste samo elektrode bez mehaničkog oštećenja
ili zamašćenja obloge.
2.3.3 Izvođenje spoja
Kada se traži potpuno provarivanje, a pristup je moguć samo sa jedne strane, često se
koristi podloška koja služi kao osnova za prvi sloj metala šava (korjeni prolaz), odnosno
sprečava curenje metalne kupke. Postoje četiri osnovna tipa podloške:
- 43 -
41. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD- Elektro d.o.o. DOBOJ .
- 44 -
(1) Položna traka
(2) Bakarna podloška
(3) Nemetalna podloška
(4) Podložni zavar.
Položna traka
Položna traka je metalna traka postavljena ispod žljeba, sl. 44. prvi zavar povezuje obe
ploče osnovnog metala, a takođe i podložnu traku, koja može nakon zavarivanja da ostane
ako ne smeta ili da se skine mašinskom obradom.
Popuna šava
Podložni zavar
Slika 44.Položna traka Slika 45. Podložni zavar
Podložna traka treba da bude napravljena od materijala koji je metalurški kompatiblan
sa osnovnim i dodatnim materijalom. Ponekad je moguće iskoristiti neki drugi konstruktivni
element kao podložnu traku, sl. 44(B). U svakom slučaju podložna traka mora da bude dobro
pripremljena kako u smislu stanja njene radne površine, tako i u smislu njene geometrije, da
ne bi nastale greške tipa poroznosti i uključaka, odnosno procurivanje metalne kupke.
Bakarna podloška
Osnovni razlog za primjenu bakra kao materijala za podlošku je njegova velika toplotna
provodljivost, čime se sprečava da metalna kupka rastopi podlošku. Treba ipak voditi računa
o dovoljnoj debljini bakarne podloške. U slučaju serijske proizvodnje treba predvidjeti
mogućnost hlađenja bakarne podloške vodom da bi se spriječilo lokalno topljenje bakra koje
može da utiče na konačni sastav metala šava. Bakarna podloška može da bude profilisana da
bi se dobila željena kontura korjena ili ojačanje.
Nemetalna podloška
Za nemetalnu podloška se koristi zrnasti materijal koji pravi trosku ili keramički
materijal.
Zavar-podloška
Koreni zavar takođe može da posluži kao podloška. sl. 45.
Startne pločice
U nekim slučajevima neophodno je da se sa zavarivanjem počne na tzv. startnim
pločama, sl. 46. Time se izbjegavaju sve greške inače tipične u početku rada (npr. pri
42. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD- Elektro d.o.o. DOBOJ .
uspostavljanju luka), a često se ista tehnika primjenjuje pri zaustavljanju procesa, tj. na kraju
ploča koje se zavaruju.
Startna pločica
Slika 46. Startna pločica
2.3.4 Vrste i izvori struje, uređaji i oprema za E postupak
Uređaj za E postupak se sastoji od izvora struje, dovodnih i odvodnih kablova, drža-ča
elektrode, stezaljke za masu, a u dodatnu opremu spadaju zaštitna odeća, maska za-varivača
i njegov ručni alat. Za E postupak koriste se obje vrste struje, jednosmjerna i
naizmjenična, pri čemu izbor prvenstveno zavisi od vrste obloge i obično je preporučen od
strane proizvođača elektrode. Pri izboru vrste struje treba voditi računa o sljedećem:
(1) Pad napona. Manji pad napona se dobija primjenom naizmjenične struje (NS), što je
čini pogodnijom u slučaju zavarivanja na većim rastojanjima od izvora struje.
(2) Male jačine struje. Kod elektroda manjeg prečnika, odnosno pri korišćenju manjih
jačina struje, jednosmjerna struja (JS) daje stabilniji luk.
(3) Uspostavljanje luka. Po pravilu lakše je sa JS, posebno kod elektroda manjeg
- 45 -
prečnika.
(4) Dužina luka. Zavarivanje kraćim lukom je lakše JS. Ovo je bitno, osim kod obloga
sa željeznim praškom.
(5) Skretanje luka. Može da bude značajan problem kod JS.
(6) Položaj zavarivanja. Za prinudne položaje bolja je JS, jer može da koristi manje
jačine struje.
(7) Debljina osnovnog materijala. Zavarivanje tankih limova može da bude
problematično sa NS zbog smanjene stabilnosti luka pri korišćenju struja manje
jačine.
Bez obzira na vrstu struje, koristi se izvor sa strmopadajućom statičkom karakte-ristikom,
jer on obezbjeđuje malu promjenu jačine struje pri slučajnoj promjeni dužine luka,
koja je neminovna kod ručnog zavarivanja.
Na sl. 47 je pokazano kako se mijenja jačina struje (Ir1 i Ir2) i napon (Ur1 i Ur2) pri
povećanju dužine luka (l1 na l2). Kao što se vidi sa sl. 47, promjena napona je značajna, dok
je promjena jačine struje mala. Kako promjena napona ne utiče bitno na ostale parametre
zavarivanja, strmopadajućom karakteristikom je obezbjeđeno dovoljno kvalitetno
zavarivanje, jer se parametri procesa koji najviše zavise od jačine struje održavaju u uskim
granicama.
43. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD- Elektro d.o.o. DOBOJ .
Slika 47. Promjena radne tačke kod strmopadajuće karakteristike [8]
Napon praznog hoda, U0, je napon pri uključenom izvoru struje, ali bez električnog
luka. Napon praznog hoda se smanjuje uspostavljanjem luka, zavisno od dužine luka i vrste
elektrode, i postaje napon luka. Tipične vrijednosti napona praznog hoda su 50-100 V, a
napona luka 17-40 V. Veći napon praznog hoda obezbjeđuje lakše uspostavljanje luka, ali je
opasan za zavarivača. Neki izvori struje imaju mogućnost promjene napona praznog hoda,
ali ne svi. Pri izboru izvora struje treba da se vodi računa o sljedećem:
1. Potrebnoj vrsti struje
2. Potrebnoj jačini struje
3. Intermitenciji izvora
Izbor vrste struje prvenstveno zavisi od vrste elektrode i vrste zavarenog spoja. Za NS
koriste se transformatori, dok se za JS koriste ispravljači (uz transformator) ili pretvarači
(motor-generator). Ako je potrebno imati obje vrste struje na raspolaganju koriste se
jednofazni transformatori-ispravljači ili alternator-ispravljač, a u novije vrijeme sve češće se
koriste invertori zbog male mase.
Držač elektrode je s jedne strane provodnik koji obezbjeđuje provođenje struje od
izvora do elektrode, a s druge strane izolator, koji obezbeđuje siguran rad zavarivača jer
odvaja izoluje njegovu ruku od struje. Čeljusti držača, koje su u dirketnom kontaktu sa
elektrodom, moraju da budu u dobrom stanju i ne smiju da prave veći otpor struji da se ne bi
pregrijavale.
Zavarivački kablovi spajaju izvor struje sa radnim komadom i sa elektrodom. Provodni
dio kabla je upletena bakarna ili aluminijumska žica, koja je odvojena od omotača zaštitinim
izolacionim slojem. Zavarivački kablovi se proizvode u različitim veličinama, koje se koriste
zavisno od potrebne jačine struje i radnog ciklusa zavarivanja.
Zaštitna odjeća i maska zavarivača, kao i druge mjere zaštite su bitne kod svih elektro-lučnih
postupaka zavarivanja, a posebno kod E postupka. Opasnosti pri elektrolučnom
zavarivanju su udar struje, prejaka svjetlost, zagađena atmosfera i prskanje troske i metala.
Da bi se spriječili udari struje uređaj mora da bude atestiran, uz strogu periodičnu provjeru
zaštitne izolacije i uzemljenja.
Zaštitna odjeća se sastoji od specijalnog radnog odjela, kecelje, rukavica, potkoljenice i
nadlaktice, a najvažniju ulogu ima zaštitna maska bez koje električni luk ne smije da se
gleda. Na zaštitnim maskama nalaze se stakla različitog zasjenjenja, pri čemu se stepen
zasjenjeja izražava brojevima ( do 14). U daljem tekstu dat je pregled neophodnih
zasjenjenja stakla pri zavarivanju E postupkom različitih debljina elektroda:
- 46 -
44. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD- Elektro d.o.o. DOBOJ .
- Elektrode prečnika do 4 mm, (do 200 A) ............................. zasjenjenje 10.
- 4 do 6 mm, (do 400A )............................ 12.
- preko 6 mm, (preko 400A)......................... 14.
= gdje su:
- 47 -
Intermitencija izvora
Rad izvora napajanja obično protiče u naizmjeničnim uključivanjima za zavarivanje i
isključivanjima radi zamjene elektrode, pregleda i čišćenja zavara, predaha i dr. , a
karakteriše se odnosom trajanja opterećenja (zavarivanja) i trajanja pogonskog ciklusa. Pod
trajanjem pogonskog ciklusa podrazumjeva se ukupno vrijeme(trajanje opterećenja i pauze,
odnosno praznog hoda). Odnos između trajanja opterećenja i trajanja pogonskog ciklusa
naziva se intermitencija (i):
t
( ) 100(%)
0 ⋅ = ⋅
+
t
100 %
t
t t
i
0
c
0 ph
- i intermitencija;
-t0 vrijeme trajanja opterećenja (zavarivanja);
-tph vrijeme trajanja praznog hoda;
-tc vrijeme trajanja pogonskog ciklusa.
Dakle, izvor napajanja se nalazi u tkz. intimitirajućem pogonu, tj. naizmjenično se
smjenjuju rad pod opterećenjem (zavarivanje) i pauza (rad na praznom hodu). Za vrijeme
opterećenja (t0) izvor napajanja ne može postići maksimalnu temperaturu, a ne može se ni
potpuno ohladiti za vrijeme praznog hoda (tph). Zbog toga se izvori napajanja ne moraju
termički dimenzionisati na maksimalne vrijednosti, tj. za i=100%, već na neke manje
vrijednosti, zavisno od pogonskog ciklusa, odnosno namjene izvora napajanja. Izvori
napajanja se dimenzionišu za intermitirajući pogon, a intermitencija je određena
standardima. Za trajan rad transformatora (automatizovano zavarivanje) intermitencija iznosi
100%, a za ručno zavarivanje 60%. Intermitencija izvora napajanja za servisne radove iznosi
35% , a za izvore za poluautomatizovano zavarivanje 70%-80%.
Za ručno elektrolučno zavarivanje trajanje pogonskog ciklusa određeno je standardom i
iznosi 5 min. Ako izvor ima intermitenciju i=50%, to znači da mi ne možemo njega opteretiti
da u 2 sata radi 1 sat neprekidno, već on može biti maksimalno neprekidno opterećen 2,5
min (maksimalnom strujom) i nakon pause (rada na prazom hodu) od 2,5 min može ponovo
raditi (zavarivati) neprekidno 2,5 min i tako naizmjenično.
U tehničkim podacima o svakom izvoru napajanja dati su podaci o njegovoj
intermitenciji i maksimalnoj jačini struje koja se može primjeniti pri toj intermitenciji. Treba
se pridržavati nazivne intermitencije izvora napajanja, jer je izvor napajanja konstruisan
prema njoj i svako forsiranje izvora izvan granica intermitirajućeg pogona može dovesti do
njegovog uništenja.
Ako su poznate intermitencija izvora (i) i maksimalna jačina struje (Imax) pri toj
intermitenciji, onda se može pomoću formule:
I = I ⋅ i [A]
,
tz max 100
izračunati jačina struje zavarivanja koju bi izvor napajanja mogao trajno (kontinualno)
45. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD- Elektro d.o.o. DOBOJ .
davati. U prethodnoj formuli su:
- Itz jačina trajne struje zavarivanja;
- Imax maksimalna jačina struje zavarivanja;
- i intermitencija.
Npr., izvor sa maksimalnom strujom zavarivanja od 400 A i intermitencijom od 60%
može se trajno opteretiti strujom zavarivanja jačine :
I 400 60 tz = ⋅ = ≈
309,8 310 [A]
- 48 -
100
Sa maksimalnom jačinom struje zavarivanja 400A i intermitencijom 60%, vodeći računa o
standardizovanom vremenu pogoskog ciklusa tc=5 min, izvor napajanja bi radio:
t 0,60 5 3 [min], 0 = ⋅ =
a potom bi morao praviti pauzu (rad na praznom hodu) od 2 min i tako naizmjenično.
2.3.5 Tehnologija zavarivanja
Tehnologija zavarivanja obuhvata pripremu osnovnog materijala, izbor elektrode, izbor
parametara i tehniku zavarivanja. U pripremi osnovnog materijala najvažnije je oblikovanje
žlijeba, a ponekad je potrebno i čišćenje okolnih površina do metalnog sjaja. Pri izboru
oblika i dimenzija žlijeba, osim o debljini osnovnog materijala treba da se vodi računa o
pristupačnosti korjenu, sprječavanju pojave prokapljina, deformacijama zavarenog spoja i
što manjem utrošku dodatnog materijala. Rješenje sa najmanjom masom šava je po pravilu i
rješenje sa najmanjom deformacijom zavarenog spoja, jer se unosi najmanje toplote. Pris-tupačnost
korijenu i sprečavanje pojave prokapljina zahtijevaju suprotne mjere: u prvom
slučaju razmak u korjenu treba da bude što veći, a u drugom slučaju što manji.
Rubni šav je pogodan samo za limove tanje od 2 mm i priprema se savijanjem i
stezanjem ivica, "I" žlijeb je pogodan za limove debljine od 3 do 5 mm i priprema se ravnim
odsjecanjem ivica, a "V" žlijeb je pogodan za limove debljine od 3 do 20 mm i priprema se
zakošenjem ivica, najčešće pod uglom 60°. Razmak u korjenu treba da bude što veći da bi se
omogućio pristup elektrodi, ali je ograničen zahtjevom za minimalnom potrošnjom dodatnog
metala i što manjim deformacijama zavarenog spoja. Za predmete većih debljina koristi se
"Y" žlijeb, tj. "V" žlijeb sa zatupljenjem u korjenu, čime se smanjuje opasnost od
prokapljina. S druge strane, ovakvim oblikom žlijeba se povećava opasnost od uključaka
troske u metalu šava, pa se po pravilu "Y" žlijeb radi dvostrano, tako što se korjen ižlijebi,
pa ponovo zavari sa druge strane. Takođe, za predmete većih debljina se koristi "X" žlijeb,
tj. dvostrani "V" žlijeb, čime se smanjuju deformacije, posebno ugaone, koje se inače jav-ljaju
kod debljih i dužih limova sa "V" žlijebom. Osim toga, površina "X" žlijeba je bitno
manja od odgovarajućeg "V" žlijeba, pa su uštede dodatnog metala značajne. Osnovne pre-poruke
za izbor oblika i dimenzija žljebova su date u standardu ISO 9692-1:
Prečnik i vrste obloge elektroda se biraju prema osnovnom materijalu i specifičnim zah-tjevima
konkretnog problema zavarivanja. Prečnici elektroda su standardizovani prema
sljedećem nizu: 2; 2,5; 3,25; 4; 5; 6; 8 i 10 mm, a biraju se tako da se uzima najveći prečnik
koji veličina žlijeba dozvoljava. U slučaju višeprolaznog zavarivanja, za korjen šava se ko-riste
elektrode prečnika 2,5÷4 mm, a za popunu žlijeba se koriste elektrode većeg prečnika,
46. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD- Elektro d.o.o. DOBOJ .
zavisno od debljine osnovnog materijala. Osim osnovnih preporuka za izbor prečnika
elektrode, treba uzeti u obzir vrstu struje, položaj i redosled zavarivanja.
Položaj zavarivanja značajno utiče i na izbor obloge elektrode. Za prinudne položaje
se uglavnom biraju elektrode sa tankom oblogom ili oblogom srednje debljine, a da bi se
sprečilo curenje tečnog metala šava koriste se rutilne ili celulozne obloge. Osnovne smernice
pri izboru obloge elektrode su sljedeće:
- Ugljenični i niskolegirani čelici: čvrstoća metala šava treba da bude ista ili veća nego kod
osnovnog metala. Ako se traži posebno dobra žilavost koristi se bazna obloga, kao i u
slučaju većih debljina i krutosti konstrukcija.
- Kombinacija ugljeničnih i niskolegiranih čelika: kod sučeonih spojeva elektroda se bira
prema čeliku manje čvrstoće, a kod ugaonih prema čeliku veće čvrstoće.
- Visokolegirani čelici: metal šava treba da ima čvrstoću bar kao osnovni metal.
- Obojeni metal i legure: elektroda se bira prema osnovnom materijalu jer po pravilu ne pos-toje
različite elektrode za jedan materijal.
Pri izboru parametara treba imati u vidu prvenstveno vrstu, polaritet, jačinu i napon
struje, dužinu električog luka, ugao nagiba i pravac kretanja elektrode i brzinu zavarivanja.
Vrsta struje se bira u zavisnosti od vrste obloge elektrode. Za kisele, rutilne i oksidne
obloge najčešće mogu da se koriste naizmjenična ili jednosmjerna struja direktne
polarnosti (JSDP)(minus pol na elektrodi), dok se kod baznih, po pravilu, koristi
jednosmjerna struja indirektne polarnosti (JSIP)(plus pol na elektrodi). Zavisnost oblika
šava od vrste struje prikazana je na sl. 48, gde se vidi da je dubina uvarivanja najveća za
JSIP, a najmanja za JSDP, uticaj na nadvišenje je obrnut, a na širinu šava zanemarljiv.
Pogrešan izbor vrste i polariteta struje dovodi do grešaka tipa poroznosti, nestabilnog
električnog luka i većeg razbrizgavanja dodatnog metala tokom zavarivanja.
JSIP NS JSDP
Slika 48. Zavisnost oblika šava od vrste i polariteta struje [8]
Jačina struje značajno utiče na oblik šava i mehaničke osobine spoja. Pri povećanju
jačine struje nadvišenje i dubina uvarivanja se povećavaju, dok je širina šava praktično
nepromenjena, sl. 49. Suviše velika jačina struja daje grubozrnu strukturu metala šava i po-većava
sagorijevanje legirajućih elemenata, a nedovoljna jačina struja malu dubinu uvariva-nja
i slabu vezu šava i osnovnog metala. U oba slučaju česta je pojava troske u očvrslom
metalu šava, kao posljedica turbulencije rastopa i njenog povlačenja u dubinu kod suviše
jake struje, odnosno lijepljenja za stranice žlijeba kod suviše slabe struje. Stoga je pravilan
izbor jačine struje od presudnog značaja za dobijanje kvalitetnog spoja. Pri zavarivanju u
prinudnim položajima jačina struje se smanjuje za oko 20%, dok se za visokoproduktivne
elektrode koristi jača struja.
- 49 -
⎯⎯→ I
Slika 49. Zavisnost oblika šava od jačine struje [8]
47. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD- Elektro d.o.o. DOBOJ .
Povećanjem prečnika elektrode povećava se odvođenje toplote i smanjuje gustina struje,
što sužava šav i povećava dubinu uvarivanja, sl. 50.
- 50 -
⎯⎯→ d e
Slika 50. Zavisnost oblika šava od prečnika elektrode [8]
Povećanjem brzine zavarivanja smanjuje se količina rastopljenog dodatnog i osnovnog
metala, što utiče na dimenzije šava tako da se širina šava smanjuje, dubina uvarivanja raste
do neke vrijednosti, pa onda opada, a nadvišenje prvo opada, pa raste, sl. 51. Nedovoljna
brzina zavarivanja uslovljava greške tipa naljepljivanja i uključaka troske, a prebrzo
zavarivanje daje preveliko nadvišenje šava.
⎯⎯→ v
Slika 51. Uticaj brzine zavarivanja na oblik šava [8]
Napon luka ima mali uticaj na oblik šava, posebno ako se ima u vidu mali raspon pro-mjene
kod E postupka, 22-32 V. Povećanjem napona luka povećava se širina šava, a pro-mjene
dubine uvarivanja i nadvišenja su neznatne.
Povećanjem dužine luka povećava se širina šava, a dubina uvarivanja i nadvišenje sma-njuju,
sl. 52. Suviše kratak luk "uranja" u rastop, povećavajući turbulenciju tečnog metala
koji "bježi" prema nezagrijanim površinama žlijeba, što daje loš kvalitet spoja sa greškama
tipa naljepljivanja i uključaka troske. S druge strane, predugačak luk je nestabilan i
rasprskava dodatni metal.
Treba imati u vidu i uticaj vrste obloge na izbor dužine luka. Kod kiselih i rutilnih
obloga preporučuje se dužina približno jednaka prečniku elektrode, a kod baznih obloga i
kod elektroda od obojenih metala preporučuje se dvostruko manja dužina, uglavnom radi
bolje zaštite metalne kupke.
Slika 52. Zavisnost oblika šava od dužine luka
Nagib elektrode u ravni upravnoj na ravan predmeta koji se zavaruju utiče prvenstveno
na dubinu uvarivanja, a u manjoj meri na širinu i nadvišenje šava. Najveća dubina se postiže
pri uglu od 90o, odnosno kada je elektroda upravna na površinu zavarivanja, sl. 53. Izbor
48. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD- Elektro d.o.o. DOBOJ .
nagiba elektrode zavisi od osnovnog materijala, obloge elektrode, položaja zavarivanja i
vrste spoja.
Slika 53. Uticaj nagiba elektrode na oblik šava
- 51 -
2.3.5.1 Tehnika zavarivanja
Uspostavljanje električnog luka je osim dodirom i odmicanjem (sl. 54a), moguće i
povlačenjem vrha elektrode, uz prelazak na potrebno rastojanje (sl. 54b). Drugi način ima
prednost, jer se luk uspostavlja bez oštećenja obloge, a dužina luka se reguliše povećanjem,
a ne njegovim smanjenjem, što je daleko lakše.
a) b)
Slika 54. Uspostavljanje luka (a) primicanje-odmicanje (b) povlačenje
Prekidanje električnog luka je najbolje izvesti povlačenjem elektrode unazad (sl. 55b)
na očvrslu trosku i udaljavanjem nakon toga. Pri direktnom podizanju elektrode (sl. 55a)
može da nastane greška u šavu tipa poroznosti.
a) b)
Slika 55. Prekidanje električnog luka a) nepravilno; b) pravilno
Posebnu pažnju treba posvetiti nastavku prekinutog šava, s obzirom na krater koji može
pri prekidu da nastane na kraju zavara. Da bi se izbjeglo popunjavanje kratera "na hladno",
primjenjuju se posebne tehnike, zavisno od vrste zavara (korjeni ili popuna), kao što je u
dvije projekcije prikazano na sl. 56. U prvom slučaju (korjeni zavar - sl. 56a), luk se
uspostavlja na 15 do 20 mm od kraja zavara, na već izvedenom korjenom zavaru, poslije
čega se prelazi u korjen, radi popune žlijeba. U drugom slučaju (zavar popune - sl. 56b), luk
49. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD- Elektro d.o.o. DOBOJ .
se uspostavlja na donjem dijelu (prethodni zavar) ili na stranici žlijeba, zatim se vraća nazad
na aktuelni zavar i tek onda se nastavlja sa daljom popunom žlijeba.
a) korjeni zavar
- 52 -
b) zavar popune
Slika 56. Nastavljanje zavarivanja
Često se kod izvođenja E postupka koristi tzv. njihanje elektrode, tj. popunjavanje
žlijeba njenim poprečnim kretanjem (a ne samo podužnim), sl. 57.
Slika 57. Prikaz osnovnih načina njihanja elektrode
50. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
2.4 MAG/MIG POSTUPAK-ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE TOPLJIVOM
ELEKTRODNOM ŽICOM U ZAŠTITI GASA
Elektrolučno zavarivanje topljivom elektrodnom žicom u zaštiti gasa je postupak spa-janja
metala topljenjem i očvršćavanjem dijela osnovnog metala i dodatnog metala (elek-trodna
žica) pri čemu se za zaštitu rastopljenog metala koriste inertni i aktivni gasovi, ili
njihove mješavine. Elektrolučno zavarivanje topljivom elektrodnom žicom u zaštiti gasa je
šematski prikazano na sl. 58. U zavisnosti od vrste zaštitnog gasa elektrolučno zavarivanje
topljivom elektrodom se skraćeno obeležava kao MAG (Metal Aktivni Gas) ili MIG
(Metal Inertni Gas), pri čemu se kod MAG postupka kao zaštita koristi CO2 (ugljen
dioksid) ili mješavina gasova koja se ponaša kao aktivni gas, a kod MIG postupka Ar, He
(argon, helijum) ili mješavina gasova koja se ponaša kao inertni gas.
Slika 58. Elektrolučno zavarivanje topljivom elektrodom u zaštiti gasa [4]
• Prednosti postupka su:
– univerzalna primjena sa tačke gledišta osnovnog materijala,
– velika brzina topljenja,
– velika brzina zavarivanja,
– relativno jednostavna obuka zavarivača (za nelegirane i niskolegirane čelike),
– jednostavna mehanizacija postupka,
– primjenljiv u prinudnim položajima,
– mali investicioni troškovi (za standardnu varijantu).
• Mane postupka su:
– opasnost od grešaka u početku zavarivanja,
– opasnost od grešaka pri sporom zavarivanju, zbog isticanja tečnog metala ispred električ-nog
- 53 -
luka,
– relativno komplikovana obuka zavarivača (za visokolegirane čelike i obojene metale),
– teškoće pri zavarivanju na otvorenom (strujanje vazduha).
Danas približno 60% svetske potrošnje dodatnog materijala otpada na elektrodne žice
za MIG-MAG. Osnovna primjena - metalna industrija, metalne konstrukcije, brodovi,
posude pod pritiskom, motorna vozila.
51. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
- 54 -
2.4.1 Prenos dodatnog materijala
Osnovni načini prenosa dodatnog materijala su prenos u mlazu, kratkospojeni prenos i
prenos u krupnim kapima, sl. 59. Osim njih, u novije vrijeme je razvijen čitav niz novih
načina prenosa dodatnog materijala, od kojih je najpoznatiji impulsni, rotirajući, STT
prenos.
Prenos u mlazu je moguće postići strujom jačine veće od neke granične vrijednosti,
i to prvenstveno u zaštiti Ar (ili He), jer se u zaštiti CO2 dodatni materijal rasprskava (kod
čelika je potrebno bar 80% Ar u smješi, a kod neželjeznih materijala čist Ar). Prenos u
mlazu je pogodan za zavarivanje debljih limova, jer koristi velike jačine struje.
Slika 59. Načini prenosa dodatnog materijala: a) prenos u mlazu; b) prenos krupnim kapima
u dugom luku: b1 - formiranje kapi, b2-ekscentrično potisnuta kap; c) kratkospojeni prenos:
c1-formiranje kapi, c2-prenos kapi [8]
Kratkospojeni prenos se postiže primjenom najmanjih jačina struje i najmanjih preč-nika
žice. Na ovaj način se dobijaju zavari malog presjeka, koji se brzo hlade, što je
pogodno za spajanje tankih limova. Osim toga, kratkospojeni prenos je pogodan za
spajanje većih otvora žlijeba, i za spojeve kod kojih se zahtjevaju što manje deformaci-je,
jer se ovakvim lukom unosi mala količina toplote.
Prenos u krupnim kapima je po svim karakteristikama između prethodna dva. Ovakav
prenos dodatnog materijala se javlja prvenstveno pri upotrebi CO2, a jačina struje i napon
luka čine "međuoblast" u odnosu na prethodna dva načina prenosa. Kvalitet spoja je po
pravilu lošiji zbog nedovoljnog uvarivanja.
Najveći uticaj na način prenosa dodatnog materijala imaju parametri struje (vrsta i ja-čina,
karakteristika izvora), zaštitni gas, sastav dodatnog materijala i slobodna dužina
elektrodne žice. Povećanjem jačine struje prenos dodatnog materijala se mijenja od
kratkospojenog do prenosa u mlazu, ali samo sa Ar kao zaštitnim gasom. Pri tom treba imati
u vidu da struja suviše velike jačine, u kombinaciji sa povećanom dužinom slobodnog kraja
elektrodne žice, može da proizvede rotaciju rastopljenog dodatnog materijala i njegovo
skretanje van metalne kupke sl. 60, što ograničava izbor jačine struje.
52. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
a) δ=15mm, I=280A b) δ=40mm, I=280A c) δ=40mm, I=450A d) δ=60mm, I=280A
Slika 60. Uticaj jačine struje (I) i slobodne dužine elektrodne žice (δ) na način prenosa [4]
U slučaju zaštite Ar, prenos u mlazu može da se postigne dovoljnom jačinom struje,
koja zavisi od prečnika elektrodne žice. Uticaj jačine struje je sličan i kod ostalih zaštitnih
gasova, ali zavisi i od drugih faktora. Od svih zaštitnih gasova samo Ar, pri dovoljnoj jačini
struje, garantuje prenos u mlazu. Helijum, iako inertan kao i Ar, po pravilu daje prenos u
krupnim kapima, nezavisno od jačine i vrste struje. S druge strane, He obezbjeđuje veću
dubinu uvarivanja od Ar, a prenos u mlazu može da se postigne dodavanjem bar 20% Ar,
što ujedno znatno smanjuje eksplozivnost He i daje značajnu praktičnu primjenu ovakvim
mješavinama. Prenos u mlazu je kod MAG postupka moguće postići samo indirektnom
polarnošću koja se najčešće i koristi (+ pol na žici), i to ako su ispunjeni još neki uslovi
(npr. dodatak natrijuma i cezijuma u zaštitnom premazu elektrodne žice). Očigledno je da
aktivni gasovi, CO2 i N2 (azot), imaju sličan uticaj na prenos dodatnog metala kao He, uz
dodatne probleme, posebno kod direktne polarnosti.
Pri zavarivanju čelika inertni gasovi pokazuju izvjesne mane kada je prenos dodatnog
metala u pitanju (skretanje luka van ose, rasprskavanje dodatnog metala), što može da se
smanji ili otkloni dodatkom O2, ili drugih aktivnih gasova, npr. CO2, koji smanjuju
površinski napon kapi dodatnog metala. Pozitivni efekti dodavanja O2 i CO2 su primetni i u
vrlo malim količinama, ali su u praksi najčešće mešavine sa 1-5% O2 i do 20% CO2.
U slučaju mješavine Ar sa više od 25% CO2 situacija je različita. CO2 disocira na
≈3000°C, toplotna i elektroprovodljivost na toj temperaturi mu je veoma dobra. Za
provođenje struje dovoljna je mala užarena tačka na vrhu žice. Toplota se prenosi samo u toj
tački na vrhu žice. Slobodni kraj žice je znatno zagrijaniji od udaljenih djelova žice, pa je
prenos dodatnog metala nepravilan, često u kratkom spoju, sa velikim rasprskavanjem.
Osim ova tri načina prenosa dodatnog metala, sve veću primjenu ima impulsni pre-nos,
koji po kvalitetu može da dostigne TIG zavarivanje. Osnovna odlika ovog načina pre-nosa
je mogućnost regulisanja veličine kapi u zavisnosti od učestalosti (frekvencije)
kapanja. Luk je bez kratkog spoja i ostvaruje se impulsnom strujom iz pomoćnog izvora.
Učestalost impulsa, a time i broj kapi u određenom vremenskom periodu, može da se
podešava. Iskustvo je pokazalo da optimalna učestalost impulsa odgovara učestalosti
gradske mreže od 50 Hz, a u praksi se koriste učestalosti u opsegu 20-120 Hz. Izvor struje
treba da obezbjedi dva nivoa jačine struje, osnovni nivo, koji treba da bude dovoljno nizak
da onemogući prenos u mlazu, i pulsirajući nivo sl. 61, koji je znatno iznad nivoa
potrebnog za prenos. Stoga se u jednom ciklusu prenese samo jedna kap, a kako je moguće
podesiti vremenski period ciklusa i jačinu struje, time je omogućeno dobijanje potrebnog
kvaliteta spoja. Koristeći opisani princip u novije vrijeme je razvijeno nekoliko
modifikovanih varijanti impulsnog prenosa, posebno u slučaju primjene invertorskog
- 55 -
53. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
izvora struje, koji postaju dominantni u primjeni MAG/MIG postupka, jer daju najbolji
kvalitet zavarenog spoja.
- 56 -
⎯→vreme
Slika 61. Karakteristika struje pulsirajućeg prenosa
Primjena načina prenosa dodatnog materijala (vrste luka)
• Kratak luk – tanki limovi, prinudni položaji, korjeni prolaz pri maloj jačini struje.
Prenos metala kroz luk - u kratkom spoju sa malim brojem kapi, sl. 62. Frekvencija
kratkog spoja 20 do 120 Hz.
Slika 62
• Srednji luk - za limove srednje debljine - u mješavinama na bazi Ar, srednja jačina struje.
Prenos u velikim kapima, ali sa manjim rasprskavanjem nego kod dugog luka u CO2.
Preporuka: izbjegavati!
• Dugi luk - za debele ploče, velike jačine struje, zaštita CO2. Prenos u velikim kapima,
sa rasprskavanjem. Preporuka: izbjegavati!
• Luk sa prenosom u mlazu sl. 63. - za debele limove, velike jačine struje , Ar ili mješa-vina
na bazi Ar. Prenos u sitnim kapljicama (mlaz), bez kratkog spoja, vrlo malo ras-prskavanje.
• Rotirajući luk sl. 64.- vrlo velike debljine, vrlo velike jačine struje, spec. mješavine Ar i He.
• Impulsni luk sl.65. - opšte, za svaku jačinu struje, mešavina na bazi Ar (ne može CO2).
Prenos metala bez kratkog spoja, kontrolisana veličina kapi i učestalost. Najmanje
moguće rasprskavanje.
54. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
Slika 63. Prenos u mlazu Slika 64. Rotirajući luk Slika 65. Impulsni luk
- 57 -
2.4.2 Zaštitni gasovi
Kao zaštitni gasovi najčešće se koriste: argon, helijum, ugljen-dioksid, azot, te
kiseonik i vodonik (u manjim količinama) u mješavinama. Najčešće korišćeni zaštitni
gasovi, prema EN 439, i njihove mješavine prikazani su tab. 12, zajedno sa podacima o
ponašanju, primjeni i svojstvima. Uticaji nekih zaštitnih gasova na tehnološke
karakteristike postupka date su u tab. 13.
Tabela 12. Zaštitni gasovi i njihove smješe - primjena i svojstva
gas simbol ponašanje primjena karakteristika luka
Ar (99,998%) I1 inertno svi metali, osim čelika najveća stabilnost
He (99,99%) I2 inertno Al, Mg, Cu povećana toplotna moć
Ar+(25÷75%)He I3 inertno Al, Mg, Cu između I1 i I2
N2 (99,9%) aktivno Cu povećana toplotna moć
Ar+(25÷30%)N2 inertno Al, Mg, Cu povećana toplotna moć
Ar+2,5%CO2 M1-1 prakt. inertno visokolegirani Cr-Ni čelici prenos u mlazu
Ar+(1÷3%)O2 M1-2 prakt. inertno visokolegirani Cr-Ni čelici prenos u mlazu
Ar+(4÷8%)O2 M2-3 oksidirajuće ugljenični i niskoleg. čelici prenos u mlazu
Ar+(1÷15%)H2 R2 redukujuće visokolegirani čelici, Ni velika dubina uvarivanja
CO2 (99,9%) C oksidirajuće ugljenični i niskoleg. čelici moguće rasprskavanje
Ar+(26÷40%)CO2 M3-1 oksidirajuće ugljenični i niskoleg. čelici moguće rasprskavanje
Ar+6÷13%CO2+3÷5%O2 M3-2 oksidirajuće ugljenični i niskoleg. čelici malo rasprskavanje
CO2+20%O2 oksidirajuće ugljenični čelici moguće rasprskavanje
TIME Gas: 26.5% He, 8% CO2, 0,5 % O2, Ar ostatak
Primjena aktivnih gasova zahtjeva posebnu pažnju zbog pojave oksidacije. Ova poja-va,
koja je i inače karakteristična za konvencionalne postupke zavarivanja, je posebno
izražena kada se CO2 koristi kao zaštitni gas, jer se tada odigrava sljedeća hemijska reak-cija:
55. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
2CO2⇔2CO+O2
Smjer ove reakcije zavisi prvenstveno od temperature tako što se na višim tempera-turama
odvija disocijacija (razlaganje gasa), a na nižim temperaturama asocijacija (spajanje
gasova). Zbog toga sastav gasne smješe zavisi od temperature sl. 66., tako da ispod
1600°C postoji jedino CO2, a sa porastom temperature se povećava udio CO i O2, tako da
na 3800°C ostaje svega 7% CO2, uz 62% CO i 31% O2. Stoga je oksidacija daleko najizra-ženija
u središnjem dijelu električnog luka, gde je temperatura najviša, a najmanje izražena
na površini metalne kupke, gde je temperatura znatno niža. Prema tome osnovni problem
kod MAG postupka je kako smanjiti oksidaciju kapi dodatnog metala tokom njihovog
prenosa kroz električni luk.
Tabela 13. Zaštitni gasovi i njihove smješe - tehnološke karakteristike
Karakteristika Ar/CO2 Ar/O2 CO2
- 58 -
Dubina uvarivanja
Normalni položaj
Prinudni položaj
Dobra,
sigurnija zaštita sa
povećanjem % CO2
Dobra,
može da postane kritična
zbog curenja ispred metalne
kupke povećane tečljivosti
Dobra,
sigurna
Termičko opterećenje
pištolja
smanjuje se sa
povećanjem % CO2 Veliko malo (zbog dobre
termičke provodnosti)
Brzina oksidacije Raste sa većim % CO2 Velika
(specijalno pri 8% O2) Velika
Poroznost Opada sa većim %
CO2 Velika Mala
Rasprskavanje Raste sa većim % CO2 Bez rasprskavanja Najveće, raste sa
povećanjem snage luka
Uvedena toplota
Raste sa povećanjem
% CO2, manjom
brzinom hlađenja,
smanjuje se opasnost
od prslina
Najveća,
velika brzina hlađenja,
opasnost od prslina
Velika,
Mala brzina hlađenja,
Mala opasnost od
prslina
Mehaničke i tehnološke
karakteristike
Dobre, srednje pri
CO2 >30%
Dobre,
srednje pri CO2 >12 Srednje
Mogućnosti popune
zazora u korjenu
Raste sa smanjenjem
%CO2 dobra Manja nego kod
mešavina gasova
Prenos materijala kroz
luk
Kratak luk
Srednji luk
Impulsno (CO2<20%)
Rotirajući luk
Kratak luk
Srednji luk
U mlazu
Impulsno
Rotirajući luk
Kratak luk
Dugi luk
0C
Sastav smješe %
Slika 66. Sastav gasne smješe kod MAG postupka [8]
56. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
Argon je inertan gas, bez boje, mirisa i ukusa. Iako nije otrovan, treba imati u vidu da
Ar u zatvorenoj prostoriji može da smanji koncentraciju kiseonika. Argon je stan-dardizovan,
gde je propisan kvalitet, upotreba, metoda ispitivanja i način isporuke. Argon
se proizvodi u četiri kvaliteta, zavisno od čistoće: A (najmanje 99,999% Ar), B (99,99%
Ar), C (99,96% Ar) i D (85% Ar). Za zavarivanje se koristi Ar kvaliteta C, a za specijalne
slučajeve kvaliteta B. Argon se isporučuje u čeličnim bocama označenim žutom bojom,
zapremine 40 l i pritiska do 200 bara, pri čemu u bocu staje 6 Nm3, odnosno 10 kg argona.
Boce sa Ar se ne prazne do kraja, već se uvjek ostavlja dovoljan natpritisak da se sprječi
prodiranje vazduha u bocu.
Ugljendioksid je gas bez boje i mirisa, kiselkastog ukusa. Do koncentracije 2,5% CO2
nije opasan za udisanje (kraće vrijeme), ali u većoj koncentraciji ili pri dugotrajnijem dej-stvu
može da bude štetan. Ugljendioksid je standardizovan, skladišti se u čeličnim bocama,
označenim tamnosivom bojom, zapremine 40 l i pritiska od 70-100 bara, tako da u svaku
bocu staje 15 Nm3, odnosno 30 kg CO2. Standardom su definisana tri kvaliteta CO2:
tehnički, čisti i čvrsti (suvi led). U zavarivanju se primjenjuje čisti CO2 najmanje
koncentracije 99,8%.
- 59 -
2.4.3 Žica za zavarivanje
Elektrodne žice se proizvode u koturovima mase 1 - 100 kg u nizu prečnika od 0,8 do
1,6 mm sa korakom 0,4 mm, a izuzetno 2,4 i 3,2 mm, pri čemu se žice manjeg prečnika (do
1,2 mm) obično koriste za prenos krupnim kapima, a žice većeg prečnika (preko 1,2 mm)
za prenos u mlazu i impulsni prenos. U industriji motornih vozila se koristi još i žica φ 0,9.
U slučaju zavarivanja čelika elektrodna žica treba da ima povećan sadržaj Si i Mn u
cilju dezoksidacije metala šava i nadoknade sagorjelih elemenata u osnovnom materijalu. U
cilju sprječavanja nastanka poroznosti u metalu šava i zakaljenja, sadržaj ugljenika je og-raničen
na 0,12%. Pri izboru dodatnog materijala treba uzeti u obzir hemijski sastav i
mehanička svojstva osnovnog materijala, stanje i čistoću osnovnog materijala, položaj
zavarivanja i oblik prenosa dodatnog materijala.
Elektrodne žice za zavarivanje i navarivanje standardizovane su po EN 440.
2.4.4 Izvori struje i uređaji za zavarivanje
Uređaj za zavarivanje se sastoji od komponenti: Izvor struje, uređaj za dotur (dovod)
žice, električni kablovi i gorionik, komandni sistem za zaštitne gasove, rashladni
sistem,opšti komandni sistem , boca sa zaštitnim gasom
57. SAOBRAĆAJNI FAKULTET DOBOJ i BCD-Elektro d.o.o. DOBOJ .
Slika 67. Šema uređaja za elektrolučno zavarivanje topljivom elektrodom u zaštiti gasa
Gorionik se sastoji od kontaktne vođice, mlaznice za zaštitni gas i elemenata za
fiksiranje, sl. 68. Tokom rada, temperatura može da dostigne 700oC (čak i pri
kratkotrajnom zavarivanju), usljed čega se na gasnoj mlaznici lijepi troska. Da bi se to
spriječilo, posebno kod većih jačina struje, koriste se gorionici hlađeni vodom. Pri tome
treba voditi računa o sljedećem:
• gasovi bogati Ar termički više opterećuju gorionik u odnosu na CO2 ,
• prečnik kontaktne vođice da bude veći za 0,2 mm (za čelik), tj. 0,5 mm (za Al) od
- 60 -
prečnika žice,
• kontaktne vođice treba da budu od E-Cu, CuCr ili CuCrZr. Zamjena kontaktne vođice
zbog habanja pri zameni kotura žice (≈15 kg) se smatra normalnom. Izbor materijala
kontaktne vođice zavisi od primjene - E-Cu ima najbolju elektroprovodnost, ali se brzo
habaju, dok je situacija obrnuta kod pomenutih legura,
• ako treba smanjiti trenje između kontaktne vođice i žice da bi se obezbjedilo nesmetano
klizanje, odnosno dotur žice, preporučuje se korišćenje teflonskog umetka,
• dužina paketa crijeva (kablovi za struju, gas i rashladnu vodu) treba da bude što manja.
Slika 68. Gorionici za MIG/MAG postupak [8]