Електролучно заваривање
Електролучно заваривање је спајање метала у стопљеном стању, где се стапање врши електричним луком. Оно се веома много примењује и постоји више поступака заваривања. Да би се заваривање могло изводити, потребно је створити и одржавати електрични лук у коме влада висока температура од око 4000 степени Целзијуса и помоћу кога се врши топљење шипке (Електрода ) и заваривање.
Ако се два проводника који су укључени у коло струје, додирну, створиће се кратки спој, кроз који ће струја пролазити и на месту додира ће настати загревање услед Електричног отпора. Ако затим проводнике мало размакнемо на погодно остојање, појавиће се лук који се може стално одржати. Медјутим, ако одстојање не буде правилно, појавиће се варница, која че брзо исчезнути, то јест лук се неће појавити. Услов за лук је ваздушни медјупростор.
Да би се Електрични лук за заваривање могао образовати и одржавати, потребна је довољна електрична снага, погодни укупни отпор струјног кола, интензивна јонизација ваздуха измедју електроде и предмета који се заварује и довољно јака емисија електрона из дела везаног за негативни пол генератора (катоду).
Емисију електрона може да врши само катода, пошто негативно наелектрисано тело има тежњу да избаци вишак електрона и одбија све електроне из своје околине. Анода ће привлачити електроне, а не врши емисију електрона. Да би се електрони могли одвојити од катоде, потребно је да је напон измедју катоде и аноде на потребној висини, али ако је катода довољно загрејана, она ће се истопити и испуниће зазор измедју оба дела која се заварују. Поред тога делимично ће се истопити и ивице предмета који се заварују и истопљени део ће после очвршћавања везати оба дела неразлучном везом.
Када Електродом додирнемо предмет који се заварује, струја усија врх електроде и он ће емитовати електроне.Ако се електрода мало одмакне,струја ће и даље протицати и и врх електроде ће и даље емитовати електроне. Судариће се на неутралним молекулима ваздуха који ће се јонизовати. Негативни јони ваздуха се даље крећу заједно са електронима са врха електроде и јонизују молекуле са којима се сретну. На тај начин се образује лук измедју електроде и метала ударајући на метал који се заварује.
Струја измедју електроде и метала састоји се од електрона и позитивних јона. При судару електрона са предметом који се заварује, предмет се загрева на температуру која износи до 4000 степени целзијуса. При томе се загрева и врх електроде чија је температура за 600 степени мања, али је довољна да истопи електроду. Чим врх електроде омекша због високе температуре електричног лука, магнетна сила ће дејствовати на њега, врх ће се издуживати и сужавати и претвориће се у врло фину капљицу која ће прећи у шав. Уколико су капљице ситније, и њихов број већи, утолико је заваривање боље.[1]
Поступци заваривања уреди
Електролучно заваривање има велику примену па тако постоји више поступака заваривања.
Бенардосов поступак уреди
Бенардосов поступак је најстарији поступак заваривања (1885). Код њега је плус пол везан за предмет који се заварује а електрода за минус пол. електрода је угљена шипка дебљине 15-25 мм, а шипка за заваривање се уноси у електрични лук који се ствара измедју електроде и предмета, топи се и врши заваривање. Заваривач мора једном руком држати електроду, а другом шипку што веома отежава рад.
Ако је врх електроде врло близу предмета, може доћи до угљенисања вара, због тога се препоручује дужи лук, да до тога не би дошло. Код овог поступка може се вршити заваривање и без металне шипке.
Славјановљев поступак уреди
Ово је упрошћен поступак Бернардоса. У употреби је од 1891. године. Славјанов је угљену електроду заменио металном, која је истовремено и шипка за заваривање.Тиме је заваривачу ослободио једну руку,чиме је знатно олакшао и убрзао рад.За заваривање се примењује,како једносмерна, тако и наизменична струјаод 20-65 V напона, која долази из трансформатора. Они нису осетљиви на промене и ударе струје који настају при заваривању луком. Најчешће су у примени покретни агрегати, који се састоје из електромотора и динама за заваривање. Јачина струје се управља према дебљини предмета који се заварује, од 60 до 250 А, а при топлом заваривању ливеног гвождја до 1000 А.
Ако се при заваривању челика узима Једносмерна струја, упротребљавају се и голе електроде од меког челика са мање од 0,1% угљеника, око 0,5% мангана и испод 0,4% фосфора и сумпора. Истопљени метал узима из ваздуха кисеоник и азот, а у луку сагоревају Угљеник, силицијум и манган. Пошто код једносмерне струје плус пол им већу температуру за око 500°, плус пол се везује за оно место које је највише загрејано, у овом случају је то метал који се заварује. При употреби једносмерне струје могу се користити голе и обложене електроде, док се код наизменичне струје употребљавају искључиво обложене електроде. То су електроде које су превучене или обложене масом као топитељем.
Овај поступак се примењује за израду судова до лима, котлова, конструкција, цеви и за наваривање.
Церенеров поступак уреди
Овај поступак је у употреби од 1891. године. Код овог поступка се две угљене електроде постављају под углом једна према другој и измедју њих се налази електромагнет који одбија пламени лук. Шипка за заваривање се унесе у лук, стапа се у шав и врши заваривање. Руковање овим апаратом је веома тешко, јер су електроде повезане са електромагнетом што чини поступак тежим и од Бербадос-овог. Овај поступак се мало примењује.
Аркатом поступак уреди
Овај поступак се итводи у заштитној атмосфери водоника. Он не само да штити место заваривања од утицаја кисеоника и азота него врши редукцију и уклања оксиде из вара. Апарат за заваривање састоји се из две волфрамове електроде, а постављене су на исти начин као и код Церенер-а.На врхове електрода и преко лука дува струја водоника, кја излази из прстенастих сискова. При запаљивању лука напон износи 300 V, а при заваривању 60-110 V.
Уместо волфрам електрода могу се упоребити електроде и од других метала.
Аркоген поступак уреди
Ово је обичан Салвјановљев поступак комбинван са ацетиленским загревањем. Заваривач десном руком држи ацетиленски горионик а левом голу електроду и врши заваривање. Овим поступком се убрзава рад за 50%, а место заваривања штити редукујућим пламеном смеше ацетилен-кисеоник, у коме је ацетилен у вишку и има редукујуће својство. Овде се употребљава наизменична струја, јер даје стабилан лук, а при уотреби обложене електроде, која помаже јонизацију и проводљивост, одржавање лука је још лакше.
Агронарк поступак уреди
Заваривање се изводи са једном електродом од волфрама и шипком за заваривање у струји аргона као заштитног гаса.
Хелиарк поступак уреди
Заваривање се изводи исто као и предњи само се место аргона узима хелијум за стварање заштитне атмосфере.
Елин-Хафергутов поступак уреди
Као жица за заваривање узима се јако обложена електрода, која се положи у олук за заваривање. Жица је на једном крају везана за извор струје, а други крај се запали угљеном електродом. Електрода се даље топи, слива се заједно са истопљеним ивицама лима и испуњава олук.Топљење се врши врло брзо, целом дужином жице. Да не би дошло до витоперења жице и искакања из олука услед заваривања, покрива се бакарном олученом шином. На овај начин се могу сучеоно брзо и лако заварити лимови велике дужине.
Елира поступак уреди
У овом поступку упоребљава се једносмерна струја или наизменична струја. Наизменична струја се примењује од 600-3000 А и 30-500 V напона према дебљини лима. Лимови који се заварују, засеку се да на додирним местима праве олук, и положе на бакарну шину. Олук се напуни преко ивица нарочитим прашком. Кроз олук се у прашак полаже жица за заваривање. Жица је гола, а одмотава се са једног калема који је постављен на колицима. Ради спречавања рдјања жице и бољег проводјења електричне струје она се бакарише. Жица се полаже у олук брзином од 125-840 мм/мин. Брзина се регулише тако да напон заваривања буде константан.
Овај начин заваривања има то преимућство што је аутоматизован и даје велики учинак при малој потрошњи жице за заваривање. Поступак Елира једино је могуће применити ако је рад аутоматизован, тј. ако се месту заваривања стално доводе прашак и жица за заваривање.[2]
Карактеристике машине за заваривање уреди
Карактеристика машине за заваривање је однос јачине струје и напона електричног лука у зависности од дужине лука и даје се графики представити. Приликом успостављања електричног лука потребан је знатно већи напон него при његовом даљем одржавању. Да би се избегли високи напони при успостављању лука, предмет се додирне врхом електроде и одмах удаљи на одговарајућу даљину. Код агрегата величина напона и јачина струје морају се брзо прилагодјавати променама због сталног варирања дужине електричног лука; струја кратког споја при додиру врха електроде са предметом треба да буде што мања, као и стуја у моменту преласка капљице метала са електроде на предмет. На агрегату треба да постоји могућност: регулисања напона и јачине струје у широким границама, лаког успостављања и одржавања електричног лука и постизања што бољег корисног ефекта.
За заваривање се могу употребити и једносмерна и наизменична струја.
За производњу једносмерне струје погодне за заваривање употребаљавају се углавном мотор-генератори или динамо машине, које се крећу преко трансмисије или мотором са унутрашњим сагоревањем.При везивању електроде води се рачуна о томе на који пол ће се електрода прикључити,јер је на позитивном полу већа температура за око 500°.
Наизменична струја се добија трансформаторима и периодним прекидачима, али код ње је температура иста и на позитивном и на негативном полу. Код свих машина за заваривање потребно је да дају јачину струје која се може мењати у шиоким границама и да је могуће јачину струје тачно регулисати. Већа је примена наизменичне струје за заваривање, која се добија у трансформаторима. Трансформатори при празном ходу треба да имају напон, који је исте величине као и напон електричног лука. Трансформатори морају бити такви да омогуће скраћивање времена хладјења врха електроде на најмању меру. То је потребно ради тога, јер у моменту прекидања електричног лука, тј. кад струја пролази кроз нулу и напон пада на нулу. Трансформатори за заваривање су утолико бољи уколико им је већи напон празног хода и због тога они имају мали фактор снаге, а нарочито ако се ради са електродама малог пречника. Због тога су они скупљи од осталих. Они имају боље особине за заваривање танких лимова и са њима се боље заварује са електродама са дубоком пенетрацијом.
Електроде за заваривање једносмерном струјом топе се брже неко при заварривању наизменичном струјом. Заваривач је мање изложен опасностима при раду са једносмерном струјом.
Уредјаји за наизменичну струју неравномерно оптерећују електричну мрежу. Заваривач на уредјају за заваривање наизменичном струјом је више изложен опасностима од струје, нарочито ако ради у влажним просторијама.
Шипке за заваривање-електроде уреди
Шипке за заваривање, или електроде, дају истопљен материјал који се додаје шаву, односно олуку измедју лимова који се заварују. За израду електрода узима се онај материјал који по свом саставу одговара предмету који се заварује или наварује. За челик електроде треба да имају од 0,08-0,25% угљеника.
Електроде по врсти метала уреди
- Електроде од челика
- Електроде од специјалног челика(легирани,тврди метали и сл)
- Електроде од ливеног гвождја
- Електроде за негвоздене метале
- 4.За лаке метале(алуминијум и његове легуре)
- 4.За тешке метале(бакар,бронза,монел-метал,никал итд)
Од свих су најважније челичне електроде. По спољњем изгледу електроде могу бити: голе, обложене и срчасте. Голе електроде- Су металне жице добијене ваљањем, извлачењем и ливењем. Ваљане и извлачене електроде се употребљавају за заваривање тврдих метала. Могу бити жарене, нежарене, бакарисане, поникловане итд. Ливене електроде се примењују за топло заваривање ливеног гвождја. Обложене електроде- су голе електроде обложене или оплаштене једним слојем неметалне смеше, који мора добро пријањати на основу. Да би то пријањање било боље, могу се претходно бакарисати или поникловати. Поред ових постоје и обмотане електроде које су осим тога обмотане азбестом или траком од хартије. Срчасте електроде- или електроде са језгром су у облику цеви, које су споља голе, а у средини или језгру испуњене смесом, која служи за облагање електрода.
Подела електрода може бити и по хемијском саставу, и то са малим процентима угљеника, са већим процентима угљеника и електроде легиране са другим металима: манганом, хромом, никлом, волфрамом или металоидима.
Према примени, електроде могу бити за заваривање челика одређених јачина, за наваривање, за веома глатке шавове и за сечење.
За сваку врсту електроде постоје боје распознавања, тврдоћа по Бринелу, врста електричне струје и прикључак, јачина струје у амперима, употребљивост и особине.Све је то дато у упутству или у каталозима фабрика. Заваривач се мора придржавати датих упутстава.[3]
Припрема предмета и извођење заваривања уреди
Добро заваривање може се извршити само ако је материјал правилно припремљен и направљен олук према дебљини лима. Ивице и олук морају бити очишћени од корозије и других нечистоћа, а тако да се добије чиста метална површина. Делови који се заварују постављају се на одређеном одстојању, а местимично спојени да би спајање при заваривању било правилно.
Брзина заваривања треба да буде умерена, јер ако је брзина велика, топљење и спајање ће бити непотпуно, шупљикаво, неспојено на свим местима и слабије јачине. Сувише споро заваривање довешће до прекомерног топљења и широког шава, а настају и извесне нежељене термичке последице у кристализацији материјала. Заваривач мора имати сву потребно упрему.
Поред тога, треба да познаје материјал који обрађује и апаратуру и да у сваком погледу познаје свој посао: све грешке које при заваривању настају, морају бити на време откривене и уклоњене.
При заваривању може доћи до кривљења завареног предмета услед неравномерног загревања; Изобличавање услед већег броја заварених слојева, при чему се оба или само један крак нагне према вару. Поред тога, при заваривању лимова, при крају заваривања лимова ивице могу да се поклопе и добије неправилан шав.
Све ове неправилности могу се избећи правилном припремоом и самим радом при заваривању.[4]
Заваривање челика,ливеног гвожђа,бакра,никла и локалних метала уреди
Заваривање челика уреди
Заваривање се врши са једносмерном струјом, при чему се узимају голе електроде са мање од 0,1% угљеника, око 0,5% мангана и испод 0,4% фосфора и сумпора. Истопљен метал прима кисеоник и азот из ваздуха, а угљеник, манган и силицијум изгоре. При употреби наизменичне струје, електролучно заваривање се олакшава применом обложених електрода. Облога је од графитног праха, креча у праху,борне киселине, колофонијума и др.
Заваривање ливеног гвожђа уреди
Овакво заваривање се примењује углавном при поправкама ливених предмета. Овде се разликују топло и хладно заваривање. Најбоље је, ако је могуће, да се предмети претходно загреју, да би се штетни напони избегли. При томе се употребљавају обложене електроде. Плус пол се везује за предмет, а минус пол за електроду. Када није могуће претходно загревање, тада се примењује хладно заваривање. У овом случају плус пол се везује за електроду а минус пол за предмет.
Заваривање олова,бакра,месинга,бронзе и никла уреди
У новије време могу се заваривати и остали метали електролучним заваривањем.
Олово се заварује само са угљеним електродама. Увек се испод састава лимова мора поставити подлога од гвозденог лима или азбеста.
Бакар и његове легуре су се раније заваривале Аутогеним поступком. Сада се заварују и са електролучним поступком уз употребу обмотаних бакарних електрода. Ове електроде се састоје из једне бакарне жице и четири омотача. Почетак вара мора се претходно загрејати гасом или луком.
Заваривање месинга електричним луком још се не може беспрекорно извести због тога што цинк у електричном луку због високе температуре отпарава, и због тога се добија порозан, сунђераст шав. Зато је најбоље применити аркатом поступак, који је најприближнији гасном заваривању. За заваривање се примењују исте легуре као код заваривања гасом. Шавови су без пора и згуре, имају ситнозрну структуру и могу се лако уобличити.
Заваривање бронзе За ову врсту заваривање користе се електроде у облику ливених шипки, ако се заварује лив од бронзе, од извлачене жице, ако се заварују ваљани комади.Ливене електроде су увек обложене, али се заваривање може извести и голим електродама, ако се ивице које се заварују премажу погодним средствима за заваривање. Ако се заварују предмети од ваљане бронзе, онда их је потребо загрејати. При заваривању ливене бронзе, треба водити рачуна, јер бронза у загрејаном стању има знатно мању дужину и исдужење, па је зато треба правилно подупрети.
Заваривање никла и његових легура као електроде употребљава се монел метал. Електроде могу бити голе са заштитном атмосфером или са омотачем. Заваривање је само са једносмерном струјом, са прикључком електроде на позитиван пол. Настали спојеви су чврсти и отпорни на кророзије, те се примењују за израду апарата и судова хемијске индустрије.[5]
Референце уреди
- ^ Шојић, Павле (1973). Машински елементи (III изд.). Београд: Завод за уџбенике и наставна средства. стр. 50—61.
- ^ Аренијевић, Миро (1963). Механичка технологија I (III допуњено изд.). Београд: Душан Ристић. стр. 158—162.
- ^ Арсенијевић, Миро (1959). Механичка технологија (III изд.). Београд: Завод за издавање уџбеника Социјалистичке Републике Србије. стр. 65—71.
- ^ Шојић, Павле (1973). Машински елементи (III изд.). Београд: Завод за издавање уџбеника и наставна средства. стр. 61—68.
- ^ Арсенијевић, Миро (1963). Механичка технолигија I (III допуњено изд.). Београд: Душан Ристић. стр. 160—167.
