zavarivanje pod troskom.docx

8/13/2019 zavarivanje pod troskom.docx

1/13

UVOD

U ovom seminarskom radu se opisuje proces zavarivanja pod troskom, ukljuujudiosnove o materijalu, oprema, sigurnost, potroni materijal, aplikacije, kontrole kvalitete,kvalifikacija, obuke u rjeavanju problema i definicije povezane s procesom.

Proces je patentiran od strane Robert K Hopkins u USA u februaru 1940. U ranim1950. godinama ruski naunici sa Instituta za elektrino zavarivanje Paton su najavili razvojstrojeva koji su koristili princip elekro provodljivih ljaka kako bi dobili vertikalan zavaru jednom prolazu. Nakon dodatnog rada u ehoslovakoj na Institutu za zavarivanje strojeviza zavarivanje pod troskom su 1958. godine proireni na zapadnu Europu a godinu kasnije ina USA trite gdje je i nalo veliku primjenu od strane GMC (General Motors Corporation).Godine 1968. Hobart Brothers, Ohio, objavio je niz strojeva za uporabu u brodogradnji,

mostogradnji i velikih konstrukcija za industriju fabrika. Dvije od najviih zgrada uKaliforniji su zavarene, koristeizavarivanjem pod troskom - Bank of America zgrada u SanFranciscu, i dva tornja Security Pacific u Los Angelesu. Northridge potres i Loma Prieta

potres su bili test u "stvarnom svijetu" radi usporedbe svih postupaka zavarivanja. Dobro

jepoznato da vie od jedne milijarde dolara potroeno u popravak pukotina, nakon potresaNorthridge. Popravak se odnosio na konstrukcije zavarene gasnim zavarivanjem. Niti jedan

lo zavar ilijedna pukotina je pokrenuta u bilo kojoj od stotine hiljada zavarenih ploapostupkom zavarivanja pod troskom.

Sam proces zavarivanja pod troskom mozemo podijeliti na dva slina procesazavarivanja:

Elektro-zavarivanje pod troskom (ESW-Electroslag welding) Elektro-lunozavrivanje pod troskom (EGW-Electrogas welding)Glavna razlika izmeuova dva procesa je da se luk u elektro-lunomzavarivanju ne gasi

i da se stvara na drugom mjestu od elektro-zavarivanja.


2/13

Elektro zavarivanje pod troskom

Elektro-zavarivanje pod troskom je vrlo produktivan u jednom prolazu postupak zavarivanja

za debele limove (vee od 25 mm do oko 300 mm), materijal je u vertikalnom ili blizuokomitom poloaju.Pri zavarivanju pod troskom, toplina se izdvaja pri prolasku elektrine

struje kroz rastaljenu trosku (slika 1).

Slika 1. Shematski prikaz zavarivanja pod troskom

Zavarivani elementi su postavljeni vertikalno, meusobno razmaknuti za 20 - 40 mm i to bezzakoenja njihovih ivica. Radi oblikovanja ava, spreavanja isticanja taline i rastaljenetroske, slue bakarni ograniavai taline koji se hlade vodom. Proces zavarivanja se izvodi uvertikalnom poloaju odozdo prema gore, uz upotrebu ulazne i izlaznih ploica.

Slika 2. Zavarivanje pod troskom sa jednom elektrodom


3/13

Prvo se praak za zavarivanje pod troskom naspe u najnii dio ulazne ploice (slika 3.). Zatimse uspostavlja elektrini luk izmeu elektrodne ice i dna ulazne ploice. Kada se praakrastali, obrazovana rastaljena troska plavi i gasi luk pa proces prelazi u zavarivanje pod

troskom (elektrinog luka vie nema). U toku daljeg procesa zavarivanja, struja prolazi krozrastaljenu trosku (izmeu elektrodne ice i taline), pri emu se izdvaja toplina koja odrava

njenu visoku temperaturu. Dubina rastaljene troske iznosi od 25 - 70 mm. Temperaturarastaljene troske je via od temperature topljenja metala. Zbog toga se topi elektrodna ica iosnovni materijal obrazujui talinu ispod rastaljene troske.

Slika 3. Odvijanje procesa zavarivanja pod troskom

Na slici 4. prikazani su primjeri pripreme ivica limova, postavljanja ulazne i izlaznih ploica.Kod ovog postupka zavarivanja utroak praka je 15- 30 puta manji nego pri zavarivanju pod

prakom. av se obrazuje uglavnom od rastaljenog metala elektrodne ice. Pri zavarivanjusa jednom elektrodnom icom mogu se zavariti elementi do 60 mm debljine, a ako se vrhelektrodne ice popreno kree i do 150- 200 mm.

Slika 4. Primjeri pripreme ivica limova pri zavarivanju pod troskom


4/13

Ukoliko se istovremeno zavaruje sa vie elektrodnih ica, mogu se zavariti elementi i do 2000mm debljine (slika 5). Obino se koristi elektrodna ica prenika 2,5 ili 3 mm, naizmjeninastruja 600 - 900 A (za jednu elektrodnu icu) i radni napon 30 - 50 V, dok koeficijenttopljenja iznosi 25 - 35 g/Ah. Radi povedanja produktivnosti rada, koriste se elektrodne ice

prenika 5 - 6 mm. Ukoliko se koriste elektrodne ice u obliku trake debljine 10 - 12 mm i

irine do 120mm, tada nije potrebno popreno kretanje vrha elektrodne ice. Meutim, uovom sluaju su potrebni vrlo snani izvori struje. Zavarivanje pod troskom je ekonominopri spajanju limova debljine iznad 30 mm. Koristi se za zavarivanje elika i livenog gvoa,zatim aluminijuma, bakra, titana i njihovih legura. Zavarivanje se izvodi u jednom prolazu

zavarivanja.

Slika 5. Zavarivanje pod troskomistovremeno sa vie elektrodnih ica


5/13

Usporeno zagrijavanje i hlaenje zone utjecaja topline onemogudava pojavu kaljenja.Meutim, dugi boravak metala na temperaturama iznad 1000 C dovodi do rasta zrna, postojemeutim, mogunosti poboljanja svojstava zavara dok je irina zone uticaja toplote nekoliko

puta vea nego kod elektrolunog zavarivanja. Zbog toga se poslije zavarivanja vrinormalizacija zavarenog spoja.

1. ica2. Bakarni podmetai3. Taljena troska4. Taljeni metal5. Voda za hlaenje6. Povrinski slojtroske7. Zavar8. Razmakna ploa9. Brener ili baklja10.Toplinski obraena zona

Slika 6. Normalizacija procesa zavarivanja pod troskom

Isto kao kod elektrolunog zavarivanja, postupak elektro-zavarivanja takoer karakteriziravelika koliina rastaljenog metala - istovremeno sa niskom stopom grijanja i hlaenje. Zbog

brzog hlaenja pojave pukotine su mogue, da bi se izbjegle te pojave mogue je izagrijavanje zavarene troske. Da bi izbjegli pukotine i ostale greke razvijeno je elektro-zavarivanje sa kontinuiranom normalizacijom za ploe debljine do cca. 60 mm, slika 6.


6/13

2. Oprema za zavarivanje pod troskom

Glavne komponente za elektro-zavarivanje su:

Dovod elektrine energije(transformator) Dovod ice Cijevni vodi elektrode Kontrolna ploa Zavarivaka glava Oscilator Bakarane papue

Slika 7. Komponente zavarivanja pod troskom


7/13

2.1. Napajanje

Izvori napajanja obino su stalni naponski transformatori - ispravljai tipa 750 do 1000 A(slika7.). Izvori napajanja sline onima koje se koriste za potopljeno (vodeno) elektrolunozavarivanje. Naponi openito rasponu 30 - 55 V, dakle, najmanji otvoreni strujni krug napona

izvora napajanja treba biti 60 V konstantnog napona. Odvojeni izvori napajanja su potrebni zasvaku elektrodu. Izvor napajanja obino je opremljen sa sklopkama, sredstvima za daljinskoupravljanje izlaznog napona, sredstvima za balansiranje instalacija za vie elektroda, glavni

prekida, ampermetar, voltmetar.

Slika 8. Izvor napajanja-transformator za zavarivanje pod troskom

2.2. Dovod ice

Funkcija ureaja za dodavanje ice je dostaviti icu - elektrodu pri konstantnoj brzini odopskrbe - kotura kroz vodi - cijev do mjesta taljenja troske. Dodava ice obino je montiranna glavu za zavarivanje. Openito, svaku icu pokree vlastiti motorni pogon i kotai. Duplimjenja za pogon dvije elektrode od jednog motora moe se koristiti, ali to neobezbjeujejednakost hranjenja ice u samom procesu. U sluaju vie elektrode zazavarivanje, neuspjeh jedne jedinice za pogon ice ne mora znaiti kraj procesa zavarivanjaako se korektivna mjera doziranja moe brzo ostvariti. Treba naglasiti, meutim, da zauspjeno elektro-zavarivanje vrlo je bitno da se izbjegne proces gaenja samog procesa, jer

popravci vara mogu biti veoma skupi. Motorni pogon hranjenja ice su slini u dizajnu i raduonima koji se koriste za druge procese sa kontinuiranim dovodom ice, kao to su gasnoelektroluno zavarivanje. Valjci se obino nalaze u paru i oba imaju svoj vlastiti motorni

ponogn. Konfiguracija valjaka moe se razlikovati, ovisno o toga da li se koriste vrste ilipunjene elektrode. Uz icu, mora se voditi rauna da je dovod bez klizanja, ali ne i tolikovrsto da pone da se drobi u procesu.


8/13

2.3. Cijevni vodi elektrode

Kod konvencionalnih metoda zavarivanja pod troskom cijevni vodi vodi icu od kotura dosamog procesa taljena. Takoe slui kao elektrini kontakt elekrode. Cijevni vodii suuglavnom izraeni od legura bakra i berilijuma, zbog svojih dobrih osobina na povienim

temperaturama. Cijevi su izolirane trakama kako bi se sprijeiilo kratko spajanje prizavarivanju. Openito cijevi su manje od ili 13mm u preniku.

2.4. Kontrolna ploa

Elektro zavarivanje pod troskom se sastoji od konzole montirane u blizini zavarivanja koja

sadri sljedee komponente:

Alarmni sustavi za opremu ili sustav kvarova Ommetar, voltmetar i daljinska skolpka koja osigurava kontrolu za svaki od izvora

napajanja

Kontrola brzine za svaki pogonski motor dovoda ice Oscilator kontrole za primicanje vodia cijevi, natrag i naprijed u toku zavarivanja Kontrola za vertikalni uspon zavarivake glave (konvencionalnom metodom jedino).

Vrsta kontrole ovisi o tome da li se aktivira runo ili automatski. Senzori se mogukoristiti za automatsko upravljanje vertikalnog poloaja zavarivanja, senzor jeusmjeren na taku ispod vrha bakarnih papua i prilagoen da detektira vrh taljenatroske. Kada se vrh podigne iznad ciljane take, pogon se aktivira i podie zavarivakuglavu i bakrene papue do vrha take taljenja koja se vie ne detektuje. U zavisnostiod debljnine pola ova brzina se moe regulisati tako da se mogu zavarivati debljikomadi.

Slika 9. Model kontrolne ploe


9/13

2.5. Zavarivaka glava

Zavarivaka glava ukljuuje dodava ice, struja za elektrodu, cijevni vodi ice, elektrineveze vodia cijevi, te sredstva za prikljuivanje na rad. Tu se takoer moe sadravati odredbeza rad s vie elektroda i pogon oscilacija elektrodnih jedinica. Gdjeje mobilnost vana,

dodava ice i struja za elektrode mogu biti locirane na maloj udaljenosti od glave zazavarivanje, kao poluautomatsko gasno zavarivanje metala.

Slika 10. Model zavarivakeglave

Tabela 1. Specifikacije zavarivake glave

Karakteristike modela

Elektro-

zavarivanje pod

troskom

HS1-600

Primjenjivani promjeri

icemm 1.6 solid wire

Struja zavarivanja A 60-630

Dijametar oscilovanja mm 50

Brzina dodavanja ice m/h 140-1280Vrijeme boravka na obje

stranes 0-7

Baklja naprijed-

nazad

Raspon mm 100

Ugao - 50

Baklja lijevo-

desno

Raspon mm 100

Ugao - 50

Baklja unutar-

vanRaspon mm 150


10/13

3. Zavarivaki ureaj za zavarivanje pod troskom

Ovi ureaji su automati konstrusani za rad sa 1, 2, 3 ili vie elektrodinih ica ili traka.Ureajima elektrini izvor sa konstantnom ili blago padajuom karakteristikom. Zaobrazovanje ava i intenzivnije hlaenje i spreavanje isticanja tenog metala i troske

primjenjuju se bakarne ploe hlaenetekudom vodom. Niz mehanizama i elektrinih aparataugraeni su na ureaj za dovoenje i bono pomjeranje i njihanje elektrodne ice, zaregulaciju jaine struje i napona itd. Njihanjem elektrodne ice poveava se toplotni uinak ido 80% zbog ravnomjerne raspodjele toplote.

Slika 11. Ureaj za zavarivanje pod troskom

Postupak zavarivanja pod troskom i njemu slinim EPP postupkom ima slijedee prednost:

Manju potronju elektrine energije za oko 30% Produktivnost veu od 15 puta zbog vede brzine zavarivanja (2-8 puta) Za dijelove vedeg presjeka (s > od 100 mm) koristi se vei broj elektrodnih ica Zavarivanje se izvodi jednoslojno i bez pripreme stranica ljeba neovisno od debljine

Manji urtoak praka i elektrodne ice

Nedostatak je velika cijena ureaja i ograniena priprema samo na dijelove relatvino velikedebljine.


11/13

4. Dodatni materijal za zavarivanje pod troskom

Prema osnovnom materijalu bira se praak za zavarivanje i elektrodni materijal. Pomousastojaka praka moe se uticati na njegovu temperaturu topljenja, viskoznost i elektriniotpor koji je od presudnog znaaja za uspjean tok zavarivanja. Praak za zavarivanje pod

troskom ustvari je smjesa okisida Si, Al, Ca, Mn i Ti, i dodatka elektro provodljivih sastojakado 3% (npr. FeO), kao i poveanog sadraja CaF2 u odnosu na praak za EPP postupak.Poveanjem sadraja CaF2 smanjuje se viskoznost, temperatura topljenja i elektrini otpor. Itako udio sastojka ne mora biti uvijek isti, moe se kao primjer navesti sastav praka zazavarivanje niskougljeninih elika: 35% SiO2, 40% MnO, 5% Al2O3, 7% CaO, 5% CaF2,3%FeO, 3% TiO i 1% Na2O.

Koliina praka potrebnog za zavrivanje pod troskom odreuje se pod uslovom da dubinatroske bude od 40-50 mm, to prosjeno odgovara 1kg praka za 20kg dodatnog materijala. Utoku procesa zavarivanja praak se troi veoma malo, uglavnom se lijepi za bone ploe iliizmeu njih propada i po potrebi se dodaje radi odravanja traene dubine troske. Ako troska

jako pjeni dubina je mala pa treba dosuti praak, dok sasvim mirna troska ukazuje na

preveliku dubinu.Elektrodne ice treba da sadre to manje neistoa, sumpora i fosfora, jer ovi elemnti jakosniavaju udranu ilavost ava. Slino djeluje i azot, jer se preko tene troske u metalu avamoe rastvoriti prekomjerna koliina azota. Osim toga, neistoe sumpra i fosfora uveavajuiskolonost ka prslinama. Pri zavarivanju u normalnim uslovima nije mogue sprijeitirastvaranje sumpora, fosfora i azota, ali se udarna ilavost moe poveati normalizacionimarenjem poslije zavarivanja. Za zavarivanje pod troskom najee se upotrebljavaju ice

prenika 3 mm, a rijee prenika sa 2, 4, 5 mm. U zavisnosti od debljine dijelova koji sezavaruju moe se koristit vie elektroda, 2 ili 3, a za presjek debljine 1000 mm ak 16. Osimelektrodnih ica, mogu se pri zavarivanju, a naroito navarivanju pohabanih radnih povrina,upotrijebiti eline trake.Dodatne elektrode, ice sadre veu koliinu dezoksidanasa, naroito mangana. Iako naimstandardima dosad nisu obuhvaeni dodatni materijali za zavrarivanje pod troskom uoptenose moe rei da za zavrivanje niskolegiranih elika odgovaraju ice slinog sastava kao iosnovni matrijal, ali sa snanim sadrajem ugljenika.

Slika 12. Vrste praka za zavrivanje po troskom


12/13

5. Tehnika izvoenja zavarivanja pod pritiskom

Ovaj postupak, uglavnom se izvodi na sueonim i T-spojevima, a samo izuzetno ugaoni irubni av.Prije spajanja dijelovi se postavljaju na odreeno rastojanje (20- 35 mm) zavisnood debljine lima, kao i broja ica, njihovog prenika, naina kretanja i sl.

Osnovni parametri procesa su:

Prenik elektrodne ice (de=2,5 do 3 mm) Broj elektrodnih ica Jaina strujezavarivanja (400-4000 A) Napon zavarivanja (35-50 V) Brzina dodavanja elektrodne ice (150-300 m/h) Brzina zavarivanja (0,5-1.5 m/h)

Brzina zavarivanja se moe izraunati po izrazu:

Gdje je: n-broj elektrodnih ica; r-poluprenik elektrodne ice; v-brzina dodavanja ice; A -povrina poprenog presjeka ljeba.

Broj elektrodnih ica bira se orijentaciono prema debljini materijala i nainu njihovog

kretanja, npr. Jedna ica se koristi za debljine 40-50 mm bez bonog kretanja ice, a u sluajunjihanja mogu se zavariti dijelovi debljine 60-150 mm; sa dvije elektrode bez njihanja

zavaruju se dijelovi 60-100 mm, a sa njihanjem od 100-150 mm, itd.

Na kraju se kao osobnost postupka zavarivanja moe istai njegova dvostruka pripadnost; sjedne strane grupi postupaka elektrolunog zavarivanja a s druge elektrootpornoj grupi. Ucilju zapoinjanja procesa zavarivanja pod troskom, potrebno je istopiti odreenu koliinumetala i praha. Praktino se to ostvaruje uspostavljanjem i kratkovremenim djelovanjem lukasa neto veim naponom (35-50 V) nego pri EPP zavarivanju (25-32 V). Prelazak sakratkovremenog zavarivanja elektrinim lukom na proces zavarivanja pod troskom praen je

padom napona i promjenom ostalih parametara zavarivanja. Ostali parametri zavarivanja kao

to su jaina struje, brzina kretanja elektrodne ice, dubina metalne kupke i brzina zavarivanjadaju se u zavisnosti od debljine zavarivanih dijelova.


13/13

zavarivanje pod troskom.docx

Documents

Transcript of zavarivanje pod troskom.docx