Zavareni_spojevi

1

Predavanja „Elementi strojeva 1“ ak. god. 2008./09.

ZAVARENI SPOJEVI

Zavareni spojevi spadaju među nerastavljive veze i upotrebljavaju se prije svega za spajanje nosedih strojnih dijelova i konstrukcija. Zavarivanje je spajanje dvaju ili više elemenata dovedenom toplinom rastopljenih ili razmekšanih dijelova uz dodavanje ili bez dodavanja materijala. Zavari i dijelovi koji se zavaruju predstavljaju zavareni spoj. Prednosti zavarenih spojeva su:

U usporedbi s ostalim spojevima, nosivost zavarenih spojeva može biti približno jednaka nosivosti osnovnog materijala.

U odnosu na lijevane, kovane i zakovične konstrukcije, zavarene konstrukcije imaju tanje stjenke i do 30 % manju težinu.

Za manji broj proizvoda, zavareni spojevi su najekonomičniji. Nedostaci zavarenih spojeva su:

Zavarivanjem se bez problema spajaju samo materijali koji imaju jednaku ili približnu kvalitetu i sastav i koji su dobro zavarljivi (zavarljivost je svojstvo materijala da se spajanjem zavarivanjem njegovih dijelova dobije upotrebljiv spoj, zavarljivi su čelici s manje od 0,3% ugljika, od legirajudih elemenata Mn, Si, P, S loše utječu na zavarivost, dok Cr, Mo, Ni, Cu, V ne štete zavarivosti. Zavarljivi su konstrukcijski ugljični čelici (Č0345 – Č0545), čelici za poboljšavanje (Č1330, Č1331 uz predgrijavanje), čelici za cementiranje (Č4320, Č5420 u necementiranom stanju), čelici za prešane cijevi, čelici za topovske limove. Zavarljivi su obojeni metali – bakar, aluminij, mesing, bronca, cink, zatim plastični materijali (naročito PVC), lijevano željezo, bijeli kovkasti lijev (prethodno razugljičen), lijevano željezo).

2


Na mjestu spajanja dolazi do lokalnog zagrijavanja i neravnomjernog rastezanja i skupljanja, što prilikom hlađenja uzrokuje zaostala naprezanja.

Zavareni spojevi imaju manju sposobnost prigušenja vibracija, te manju otpornost prema koroziji,

Zavareni spojevi su zbog svoje cijene neprimjereni za velikoserijsku proizvodnju.

Postupci zavarivanja

Danas je poznato oko 200 različitih postupaka zavarivanja. Postoje razne podjele, a neke od njih su: s obzirom na vrstu energije kojom se zagrijava mjesto zavara (mehanička, kemijska, električna, snop elektrona), s obzirom na vrstu osnovnog materijala (metali, umjetni materijali), način zavarivanja (zavarivanje, navarivanje), s obzirom na nivo mehanizacije zavarivanja (ručno, poluautomatsko, automatsko), itd. Ovdje se navode samo najrašireniji postupci zavarivanja metala, svrstani u tri skupine:

zavarivanje taljenjem – dijelovi se na mjestu spajanja rastale pri čemu se miješa osnovni i dodatni materijal, a nerastavljivi spoj nastaje nakon ohlađivanja zavara u kruto stanje,

otporno zavarivanje – mjesto zavara se zagrijava toplinom koja nastaje zbog otpora nastalog zbog prolaza električnog toka preko dodirnih površina,

zavarivanje mehaničkom energijom – zavareni spoj nastaje kao posljedica sile pritiska između dijelova koji se zavaruju.

3


Vrste zavarenih spojeva Zavari se opdenito dijele na:

a) sučeone zavare, slika a. b) kutne zavare, slika b. a) c) preklopne zavare, slika c.

b) c)

4


Na slici su dane neke vrste i oblici taljenih zavara, te potrebne oznake na radioničkim crtežima.

Naziv Oznaka Izvedba Naziv Oznaka Izvedba

Sučeoni spojevi

I – zavar

X - zavar

V-zavar

Dvostruki U - zavar

Y - zavar

Dvostruki – Y - zavar

U - zavar

K – zavar

Kutni spojevi

Kutni zavar

Zavar na uglu

Rubni spojevi Rubni plosnati zavar

5


Označavanje zavara Prema standardu ISO 2553

6


Kvaliteta zavara Ovisi o tipu i količini grešaka koje u njemu nastaju pri zavarivanju. Zavareni spojevi se razvrstavaju u četiri razreda kvalitete:

1. razred kvalitete – U tom razredu moraju sve vrste sučeonih zavara imati provareni korijen, a kutni i križni zavari provarene presjeke. Upotrebljeni osnovni i dodatni materijal moraju imati atest. Zavari moraju biti bez grešaka, izvodi se 100% kontrola (radiografska, ultrazvučna). Zavar izvode samo stručno osposobljeni zavarivači s atestom za taj razred kvalitete. 2. razred kvalitete – U drugom razredu kvalitete su sve vrste spojeva i zavara. Materijali su atestirani, manje su greške dopuštene, ali u zavaru ne smije biti pukotina. Obavezna je 50% kontrola. Zavaruju zavarivači s atestom za postupke i položaje zavarivanja, koji su mogudi na konstrukciji. 3. razred kvalitete – Sučeone zavare tog razreda moraju izraditi atestirani zavarivači. Zahtjeva se 10% - na kontrola zavara s ultrazvukom, te 100% - na vizualna i dimenzijska kontrola. 4. razred kvalitete – Nema posebnih zahtjeva, vrijedi samo za jednostavne konstrukcije.

7


Oblikovanje zavarenih spojeva

a) Treba izbjegavati vlačna naprezanja u korijenu zavara, jer zbog učinka zareza dolazi do koncentracije naprezanja i smanjenja nosivosti zavara.

pravilno nepravilnoF Fmax

A

Detalj A

b) Treba izbjegavati preveliku zračnost između zavarivanih komada, jer također dolazi do učinka zareza i smanjenja nosivosti zavara.

max

A Detalj A

8


c) Treba izbjegavati promjenu toka silnica u zavaru, jer dolazi do koncentracije naprezanja u korijenu.

a) b)

F

F F

F

vlak

vlak

tlak

Zbog toga je statička, a prije svega dinamička nosivost sučeonih zavara je veda nego nosivost kutnih zavara Zato se pri oblikovanju zavarenih spojeva uvijek prednost daje sučeonom zavaru.

pravilno

nepravilno

9


Nosivi kutni zavari se po mogudnosti izrađuju s ravnim ili konkavnim licem zavara (potrebna naknadna obrada nakon zavarivanja). Tako se postiže povoljniji tok silnica i prije svega veda dinamička nosivost, slika 3.6.

a) b) c)

d) Treba izbjegavati gomilanje zavara, da bi se smanjila zaostala naprezanja koja bi nastala zbog

pregrijavanja

pravilno nepravilno

gomilanje zavara

pravilno

nepravilno

a)

10


Proračun zavarenih spojeva

Provodi se kao da su sami zavari zasebni elementi, pri čemu se određuju naprezanja u pojedinim kritičnim presjecima. Kod proračuna je najvažnije pravilno određivanje ukupne nosive površine zavara:

zv zvA a l

gdje je a računska debljina, a lzv nosiva dužina pojedinog zavara u zavarenom spoju.

Nosiva duljina zavara lzav je duljina na kojoj zavar ima punu debljinu a 2zavl l a kod zavarivanja bez

produžne pločice.

Kod kružnih zavara uzima se da je debljina zavara po cijelom obodu jednaka.

11


Sučeoni zavari

Kod sučeonih spojeva kritični presjek je okomiti presjek zavara uzduž njegove osi, pa je računska debljina zavara jednaka debljini dijelova koji se spajaju (a = t).

Kod spajanja limova različite debljine, mjerodavna je debljina tanjeg lima (a = tmin).

12


Kutni zavari

Kod kutnih spojeva površina koja prenosi opteredenje nalazi se u priključnoj ravnini. Računska debljina zavara je visina jednakokračnog trokuta upisanog u presjek zavara, koja se zatim zakrede u priključnu ravninu.

13


Naprezanja u zavarima a) Vlak, Tlak

v t

zv zv

F F

A a l

b) Smik

1 2s s zv zv

zv zv

2 2s s s

; ; F F

A a lA A

14


c) Savijanje

1 1 1 1s 1 3 2

x,zv zv zvx,zv

max

2s 2 2

zv

;

12 2 6

6

M M M M

I al allW

y

M

l a

d) Torzija (uvijanje)

t 0,zv

0,zv

t t

t

, - polarni moment otpora

(za kružni presjek zavara)

, - torzijski moment otpora

TW

W

TW

W

15


Primjeri: a)

Vlačno naprezanje u sučeonom zavaru

v

zv zv

F F

A al

16


b)

Posebno se provjeravaju naprezanja u priključnim ravninama I i II promatranog kutnog zavara Vlačno naprezanje u priključnoj ravnini I Smično naprezanje u priključnoj ravnini II

v

zvI

2 2

zvI

2

4 4

F F

A a d a

d a dA a d a

s

zvII

zvII

F F

A d a

A d a

17


c)

zv1 z

zv2 z

l l

l l

Smično naprezanje kutnog zavara: Na duljini zl - s

Na duljini zl - s

Naprezanja se računaju kao jednako vrijedna s

zv

F

A

za z zv z1,5 2z zl l A a l a l

za z zv1,5 2z zl l A a l (nosivost poprečnog zavara se ne uzima u obzir)

18


d)

Smično naprezanje kutnog zavara u prik. ravnini I Torzijsko naprezanje kutnog zavara u prik. ravnini II

os 2

zvI

o zvI

2; 2

F T

A d a

TF A d a

d

t

0II

T

W

4 4

00II

max

43

0II

2

32 322

2

2 116 2

d a dI

Wd a

dW d a

d a

19


d)

U priključnoj ravnini opteredenje zavara s obzirom na savijanje i smik

ss max

xxzv x

max

M FL FLy

IW Iy

3 4 43

x

2 2 2

12 12 12

b a b a b a bbbI

max2

by a

s z z 2 22

Fl l

b a b

Složeno stanje naprezanja – kod zavara ekvivalentno naprezanje se računa prema teoriji maksimalnog

normalnog naprezanja: 2 2e s s s

14

2

20


Dozvoljena naprezanja zavarenih spojeva

Statički napregnuti zavari

ezv,dop st zv dop,m st zv

potr

Rb b b b

bst – faktor vrste naprezanja u zavaru pri statičkom naprezanju: bst = 1 – za sučeoni zavar napregnut na vlak-tlak ili savijanje bst = 0,8 – za sučeoni zavar napregnut na smik i torziju, te za sve kutne zavare bzv – faktor kvalitete zavara ( 1,0 za 1. i 2. razred kvalitete, 0,8 za 3. razred kvalitete i 0,5 za 4. razred

kvalitete)

potr 1,5...2

Dinamički napregnuti zavari

D,zv 1,zv zv 1

zv,dop

potr potr k potr

2 2

2 1 2 1

R R b R

k r k r

Zavareni_spojevi

Documents

Transcript of Zavareni_spojevi