21

UNIVERZITET U BIHAUTEHNIKI FAKULTETBIHAOdsjek: MAINSKISmjer: PROIZVODNO-KONSTRUKCIONIk.god. 2014/2015

ZAVARIVANJESEMINARSKI RADGASNO ZAVARIVANJE I REZANJE

Predmetni nastavnik: Doc. Dr. Sc. Razija BegiVii asistent: Mr. Sc. Said Paali

Student: Armin Alijagi, 1150-M

1. UVODPlinsko zavarivanjeilizavarivanje plinskim plamenomspada u grupuzavarivanjataljenjem, gdje se osnovnimaterijaltopi toplinomplamena, koji nastaje izgaranjem gorivog plina (acetilen,propan,butan,vodik) s istimkisikomili kisikom izzraka. Najtopliji plamen daje izgaranje acetilena s istim kisikom (temperatura je 3 160C), uz oslobaanjeugljikovog dioksida(CO2) ivodene pare(H2O). Plinsko zavarivanje se izvodi s dodatnim materijalom, ali ponekad i bez njega. To je jedan od najstarijih naina zavarivanja i najsvestranijih postupaka zavarivanja, ali u zadnje vrijeme je sve manje zastupljen. Uglavnom se danas koristi za zavarivanjeelinihcijevii cijevi odsivog lijeva, a koristi se i za popravke. Oprema relativno nije skupa, plamen je vie raspren odelektrinog luka, uzrokujui sporijehlaenje, koje vodi veim zaostalimnaprezanjimai deformacijama. Slian postupak jeplinsko rezanje, uz dodatno dovoenje istog kisika. Kisik-acetilen plamen ima vrlo veliku industrijsku primjenu kodtvrdog lemljenja, toplinskogrezanjai lokanihtoplinskih obrada. Zavarivanje plinskim plamenom koristi se za zavarivanjeelika,sivog lijeva,bakra,aluminijai njihovih legura. Postupak zavarivanja je jednostavan, oprema jeftina, ali jebrzinazavarivanja mala, dok upaljivost ieksplozivnostrada poveavaopasnost pri radu.

Slika 1. Gasno zavarivanje i rezanje

2. OPREMA ZA GASNO ZAVARIVANJE

Oprema za plinsko zavarivanje sastoji se iz boce acetilena, boce kisika, redukcijskih ventila, cijevi za zavarivanje, plamenika i dodatnog materijala.Plinskiplamen se primjenjuje zazavarivanje, navarivanje,tvrdo lemljenje, nabrizgavanje, ravnanje,rezanje, povrinsko ienje i duge vrste povrinskeobrade materijala. Za zavarivanje se koristi acetilen (kao gorivi plin) i kisik (kao plin koji podrava gorenje). Boce za tehnike gasove spadaju u posude pod pritiskom i podleu odgovarajuem JUS. Ove boce se izrauju dubokim izvlaenjem od konstrukcionog ugljeninog ili niskolegiranog elika.

Slika 2. Oprema za gasno zavarivanje

2.1. Boca kisikaZa zavarivanje i rezanje, kisik se isporuuje u plavim bocama pod tlakom od 150 bara. Gorivi materijali oslobaaju veu koliinu topline kada sagorjevaju u istom kisiku, a ne na zraku. Kada se prazni boca kisika, mora se ostaviti odreena koliina kisika u boci da se izbjegne prodor zraka i vlage u bocu (minimalno oitanje na regulacijskom ventilu manometru je 0,5 bara). Kod rukovanja sa bocama za kisik treba paziti da su uvijek iste (ne smije biti neistoa i masti oko regulacijskog ventila), a otvaranje i zatvaranje boce mora biti paljivo najvie do pola okreta ventila za otvaranje i zatvaranje boce).

Slika 2.1. Boca kisikaKisik se dobiva frakcionom destilacijom zraka (rijee elektrolizom vode jer je skuplji postupak). Osnovni princip frakcione destilacije je da se zrak prvo pretvara u tekue stanje (to se postie tlaenjem na 40 bara i pothlaivanjem na 200 C). Prilikom zagrijavanja smjese tenosti A i B, nastae gasovita faza koja je u ravnotei sa tenom fazom. Gasovita faza bie vie obogaenaisparljivijomkomponentom, a tena faza manje isparljivom. Na ovaj nain ne dolazi do potpunog razdvajanja. Da bi se razdvajanje poboljalo, potrebno je obogaenu gasovitu fazukondenzovati, a zatim taj kondenzat ponovo destilovati. Svakim ponavljanjem se dobija gasovita faza koja je vie obogaena isparljivijom komponentom. Ovakav postupak se nazivafrakciona destilacija.[2]Kolona za frakcionisanje je duga vertikalna cijev, koja sadri niz ploa poredanih jedna iznad druge, koje se nazivaju tavanima

Slika 2.2. Laboratorijska aparatura za frakcionu destilaciju:1.plamenik; 2.balon okruglog dna; 3.kolona za frakcionisanje;4.termometar; 5.voda (izlaz); 6.hladilo; 7.voda(ulaz); 8.kondenzat

Ako se tekui zrak potom zagrije, isparit e duik koji kljua pri 196 C, tako da u aparaturi za frakcijonu destilaciju ostaje samo kisik (koji kljua pri 183 C). Specifina masa kisika pri temperaturi 20 C i tlaku 1,013 bara je 1,43 kg/m3. Priblina koliina kisika ili volumen kisika (Vkisika, m3) u boci rauna se pomou sljedee formule:

(2.1)

Koeficijent stlaenja kisika pri temperaturi 15 C je 1,078 10-5. Volumen boce je 0,04 m3. Tako na primjer u punoj boci ima kisika:

2.2. Boca acetilenaAcetilen ili etin se isporuuje u bijelim bocama pod tlakom od 15 bara. Vrlo je nestabilan i eksplozivan u smjesi sa zrakom ili kisikom. S poveavanjem tlaka eksplozivnost acetilena raste, tako da je dovoljno 3% acetilena u smjesi sa zrakom da doe do eksplozije. Isto tako pri zavarivanju ili rezanju bakra (Cu) ili srebra (Ag) dolazi do reakcije acetilena i spomenutih elemenata, te nastaju spojevi koji su eksplozivni pri udarcima ili povienim temperaturama. Iz navedenih razloga potrebno je pridravati se pravila koja vrijede za rukovanje s bocama acetilena i kisika u proizvodnji, transportu i skladitenju. Acetilen je plin iz grupe nezasienih ugljikovodika, bezbojan je i neotrovan plin karakteristinog mirisa. Otapa se u vodi u omjeru 1 : 1, a u acetonu 1 : 25 pri atmosferskom tlaku i temperaturi 20 C. Acetilen u boci se rastvara u acetonu, jer je sam acetilen kao nezasieni ugljovodonik vrlo eksplozivan na povienom pritisku. Osim toga, boca se prethodno puni poroznom masom (najee drveni umur ili meavina uglja i infuzorijske zemlje) u koju se uliva aceton, a zatim rastvara acetilen. Rastvorljivost acetilena u acetonu raste s porastom tlaka, a opada sa porastom temperature. U bocu za acetilen, koja je volumena 40 litara, pri tlaku od 15 bara i temparaturi 20 C stane 6 m3 acetilena. Na izlazu iz boce postavlja se regulator tlaka (manometar) koji sniava tlak acetilena na vrijednosti ispod 1,5 bara (ako je na izlazu iz boce tlak acetilena prelazi 1,5 bar moe doi do stvaranja mjehuria plina i spajanja sa zrakom, to moe prouzroiti eksploziju plina). Priblina koliina plina u boci ili volumen acetilena (Vacetilena, m3) moe se odrediti pomou sljedee formule:

(2.2)Koeficijent rastvorljivost acetilena u acetonu pri 15 C je 23. Volumen boce je 0,04 m3. Tako je na primjer sadraj acetilena u punoj boci:

Vacetilena = 0,35 0,004 23 15 105 10-5 = 4,8 m3

Slika 2.3. Boca kisika

Pri pranjenu boce brzina istjecanja acetilena, odnosno protok acetilena mora biti manji od 1 m3/h, da ne bi dolo do isparavanja acetona iz boce i smrzavanja redukcionog ventila (manometra). Isto tako, boca se ne smije potpuno isprazniti, ve se mora ostaviti odreena koliina acetilena koja odgovara tlaku na manometu od 1 do 1,5 bara, ovisno o vanjskoj temperaturi. Plamen acetilena i istog kisika daje maksimalnu temperaturu od 3160 C, dok plamen butana i propana s istim kisikom daje maksimalnu temperaturu 2830 C, odnosno 2850 C. 2.3. Regulacioni ventiliKako je radni pritisak znatno nii od pritiska u boci, boce je neophodno snabdjeti redukcionim ventilima za kiseonik i za acetilen, sl. 1.4. 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 nainu vezivanja za bocu kod kiseonika vezivanje je preko navrtke, a kod acetilena preko uzengije , to iskljuuje mogunost pogrenog 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 (pritisak u boci), tj. 2,5 bara (radni pritisak). Posebnu panju treba obratiti na rukovanje redukcionim ventilom za kiseonik. Kako dodir kiseonika sa mau, uljem ili nekom slinom materijom moe da izazove eksplozivno paljenje, zabranjeno je rukovanje redukcionim ventilom za kiseonik masnim ili prljavim rukavicama. Osim toga za ovaj ventil je karakteristina pojava zaleivanja usljed razlike pritisaka na ulasku i izlasku i odgovarajueg pada temperature.

Slika 2.4. Regulacioni ventili: a) za kisik, b) za acitilen

Slika 2.5. Regulacioni ventili: a) za kisik, b) za acitilOsim redukcionih ventila koriste se i tzv. suvi ventili, koji se postavljaju izmeu reduk-cionih ventila i gorionika, sl. 1.5. Princip rada suvog ventila je sljedei: kroz gumeno crjevo dotie gas u cjevni nastavak (2) ventila i otvara nepovratni ventil (4), protie kroz ventil u unutranjost poroznog uloka (5), zatim kroz njegov porozni zid u sredinu uloka, a otuda u nastavak (3) i u gorionik. U sluaju eksplozije povratni udar plamena stie do komore izmeu zida cjevi ventila (1) i uloka (5) i tu se gasi, jer se pri prolasku kroz porozni uloak ohladi ispod temperature paljenja mjeavine gasova. Poveani pritisak od eksplozije gotovo trenutno zatvara nepovratni ventil.

Slika 2.6. ematski prikaz suhog ventila2.4. Gorionici za zavarivanje i rezanje

2.4.1. Gorionik za zavarivanjeU gorionicima se dobijaju potrebne smjee kiseonika i acetilena, pri emu se zahtjeva stabilan plamen odreenog oblika i toplotne moi. Osnovni djelovi gorionika prikazani su na sl. 2.6. Koristi se vie tipova gorionika koji se djele prema pritisku napajanja (gorionik niskog i visokog pritiska) i prema regulaciji protoka (gorionik stalnog i viestrukog protoka).

Slika 2.7. Gorionik, ematski prikazPrema pritisku napajanja gorionici se djele na osnovu pritiska smjee u mlaznici i pritiska svakog od gasova. Ako je pritisak smjee manji od pritiska gasova onda se radi o gorioniku niskog pritiska, a u sluaju da je pritisak smjee vei od pritiska bar jednog gasa, onda se radi o gorioniku visokog pritiska. Prema regulaciji protoka gorionici se djele na one kod kojih je promena protoka mogua u vrlo malim granicama (gorionik stalnog protoka - bez promjene cjevi) i one kod kojih je regulacija mogua, najee izmjenom pritiska napajanja (gorionik viestrukog protoka - sa izmjenom cjevi).Osim prema svojstvima, gorionici se razlikuju i po veliini mlaznice, koja se bira na osnovu debljine osnovnog metala. Po ovoj podjeli gorionici su obiljeeni brojevima od 1 do 8, a biraju se prema debljini osnovnog metala.

Slika 2.8. Razliite vrste gorionikaPri rukovanju gorionicima treba voditi rauna o slijedeem: popravke smije da radi samo struna osoba; mlaznica se isti posebnim iglama koje daje proizvoa; za povremeno ienje injektora upotrebljavaju se posebne etke; kod zamjene cjevi 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 smjea upali, plamen se regulie (gasi se obrnutim redosljedom); kada gorionik "zvidi" to znai da plamen gori kod injektora umjesto na mlaznici; dovod gasa treba brzo zatvoriti; ako se gorionik previe zagrijao, treba ga ohladiti;U tab. 2.1. dati su najei kvarovi gorionika, njihovi uzroci i naini otklanjanja.

Tabela 2.1. Najei kvarovi u radu gorionikaKvarUzrok kvaraOtklanjanje

Plamen nee da se upali- krunasta navrtka nije stegnuta- ventil zaepljen- navrtku stegnuti- oistiti ventil

Plamen kos ili ustranu- mlaznica delimino zaepljena- oistiti mlaznicu

Plamen gori dalje od mlaznice- preveliki pritisak kiseonika- preveliki pritisak acetilena- regulusati ventile na gorioniku ili redukcionom ventilu

Plamen nestabilan, povremeno povean- voda u gumenom crevu- redukcioni ventil zamrznut- vodu iscediti- odmrznuti redukcioni ventil

Povratni plamen i pucketanje- mlaznica se u radu zagreva- premali pritisak kiseonika- mlaznica je preblizu predmetu- gorionik ne zaptiva- ohladiti gorionik u vodi- poveati pritisak- odmaknuti mlaznicu 35 mm- pritegnuti cev na spoju

Plamen "zvidi" i gori unutra (obino posle povratnog udara)- mlaznica i cev pregrejani- prljava mlaznica- oteen otvor na mlaznici- ohladiti gorionik- oistiti mlanzicu- promeniti mlaznicu

2.4.2. Gorionik za rezanjeUreaj (gorionik) za gasno rezanje je tako konstruisan da omoguava pravilno stvaranje smjese kiseonik-gorivi gas, plamena za zagrejavanje i dovoenje posebne struje kiseonika za rezanje, slika 5. Gorionici su oblikom prilagoeni za runo i mainsko rezanje. Od kljunog znaaja za uspjeno rezanje su mlaznice, koje mogu da budu veoma raznovrsne i prilagoene specifinim zahtjevima (mlaznice za razliite gorive gasove, za razliite debljine, za posebne uslove).

Slika 2.9. ematski prikaz runog i automatskog gorionika za rezanje

U koncepcijskom smislu, postoje dva tipa gorionika za rezanje: gorionici kod kojih se goriva smjea stvara unutar gorionika u tzv. mjeakoj komori i gorionici kod kojih se goriva smjesa stvara unutar mlaznice. Gorionik za runo gasno rezanje je komplikovaniji od gorionika za zavarivanje, mada su neki djelovi isti, kao npr. Dra (rukohvat). Osnovna razlika je u cjevima koje treba da obezjbede dovod smjese gorivog gasa i kiseonika i nezavisni dovod kiseonika za sagorjevanje, kao i u mlaznici ija konstrukcija treba da obezjbedi isticanje gasova. Zato se gorionik za rezanje sastoji od cjevi za dovod smjese gasova, ukljuujui mjeaku komoru i injektor, cjevi za dovod kiseonika za rezanje, propusnim ventilima za dovod kiseonika i gorivog gasa i mlaznice sa centralnim otvorom za kiseonik i perifernim otvorima za smjesu.

Slika 2.10. Runi gorionik za rezanje

2.5. Dodatni materijali i topitelji

Dodatni materijali se isporuuju u obliku ica i ipki. U sluaju zavarivanja niskouglje-ninih i niskolegiranih elika dodatni materijal je u obliku ipki duine 1000 mm ili koturova ice mase 40 kg, standardnih prenika: 2; 2,5; 3,25; 4; 5; 6,3 mm (JUS C.H3. 051/81). Oznaka dodatnog materijala se sastoji iz dva djela: opteg (slovo P) i dopunskog (slovo O, Z, Y ili cifre od 1 do 6).ice su prevuene tankim slojem bakra radi zatite od korozije.Za zavarivanje Al i njegovih legura se koriste iste ice i ipke kao za TIG postupak (JUS C.H3.061). Za zavarivanje bakra i legura koriste se ice i ipke prema JUS C. H3.071(S.CuSn1 i S.CuAg1), a za zavarivanje bronzi ipke prema JUS C.H3.072 (S.CuSn10Zn4 i S.CuSn4Zn7) i JUS C.H3.073 (S.CuSn412).

Topitelji, oblika praha ili pasta, se primenjuju pri zavarivanju livenog gvoa, obojenih metala i legura, nehrajueg elika i drugih legura. Osnovni razlog primjene topitelja su tekotopljivi oksidi koji se obrazuju pri zavarivanju navedenih materijala i svojim prisustvom sprjeavaju uspjeno zavarivanje. Nanoenjem topitelja na dodatni ili osnovni materijal postie se dvojaki efekt spreava se donekle oksidacija tenog metala, s jedne strane, i sniava temperatura topljenja oksida, s druge strane, ime se obezbeuje njihovo uklanjanje u obliku troske. Topitelji se dele prema hemijskom sastavu na kisele i bazine. Najee se koriste kiseli topitelji na bazi bora, kao to su borna kiselina, H3BO3, (prvenstveno za bakar i njegove legure), ili boraks (natrijumtetraborat Na2B4O710H2O), koji lako razgrauje okside mnogih metala (npr. Cu, Zn, Mn), i bazni topitelji, kao to su natrijum karbonat, Na2CO3, i potaa, K2CO3, (prvenstveno za sivi liv). Djelovanjem Na2CO3 na tekotopljivi oksid SiO2 stvara se teno hemijsko jedinjenje Na2OSiO2 koje prelazi u trosku i gas, CO2, koji odlazi u okolinu.

Slika 2.11. Dodatni materijal za gasno zavarivanje3. GASNI PLAMEN I GORIVI GASOVI OSOBINE I PRIMJENA

Osnovni zahtjevi koje treba da ispuni gorivi gas da bi se koristio za zavarivanje su da temperatura plamena bude znatno via od temperature topljenja osnovnog i dodatnog metala, da brzina sagorjevanja bude to vea, da se razvija dovoljna koliina toplote za topljenje osnovnog i dodatnog metala, kao i za nadoknadu gubitaka toplote, i da hemijska reakcija plamena sa osnovnim i dodatnim materijalom bude to manja.

3.1. Gorivi gasoviNajee se koriste gorivi gasovi na bazi ugljovodonika: metan (CH4), metilacetilen-propadijen (C3H4 trgovaki naziv MAPP), acetilen (C2H2), propan (C3H8), propilen (C3H6), butan (C4H10) i vodonik (H2). Za detaljniju analizu karakteristika gasova treba imati u vidu da ugljovodonici sagorjevaju u dvije faze, primarnoj i sekundarnoj, osim H2 koji sagorjeva u jednoj fazi. Pod primarnim sagorjevanjem se podrazumeva reakcija sa kiseonikom iz boce, a pod sekundarnim reakcija sa kiseonikom iz vazduha.

Slika 3.1. Plamen za gasno rezanje

Primarni plamen je neutralan kada je reakcija primarnog sagorjevanja ravnotena, a proizvodi sagorjevanja ugljen-monoksid i vodonik. U tom sluaju atmosfera primarnog plamena je redukujua. Kako sekundarno sagorjevanje zavisi od produkata primarnog sagorjevanja, to pojam neutralan treba shvatiti kao pogodan nain za definisanje koliine kiseonika potrebnog za potpuno sagorjevanje i za poreenje razliitih karakteristika gorivih gasova. Brzina sagorjevanja (brzina irenja plamena) je brzina kojom se front plamena kree upravno na njegovu povrinu kroz okolni nesagorjeli gas. Brzina sagorjevanja bitno utie na veliinu i temperaturu primarnog plamena. U tab. 1.1 su dati osnovni podaci o gorivim gasovima, kao to su maksimalna temperatura neutralnog plamena, tmax, koliina osloboene toplote kod primarnog i sekundarnog sagorjevanja (osim za H2 koji sagoreva u jednoj fazi), Qprim i Qsek, ukupna koliina toplote po jedinici zapremine i po jedinici mase, Qvol i Qmas, koliina kiseonika potrebna za potpuno sagorjevanje jedinine koliine gasa (stehiometrijska smea) oznaka O2 (ukupno) i koliina kiseonika koja se u tu svrhu dobija iz boce (ostatak se dobija iz vazduha) oznaka O2 (boca), odnos gustine gasa prema gustini vazduha (na temperaturi od 15C, atmosferskom pritisku i gustini vazduha vaz = 1,21 kg/m3), molarna masa, M, specifina zapremina, , i brzina sagore-vanja neutralnog plamena, vsag.Tabela 3.1. Osnovne osobine najee korienih gasovaacetilen propan butan metan propilen MAPP vodonik

tmax (C) 3087 2526 2300 2538 2865 2927 2655

Qprim (MJ/m3) 18,9 9,5 0,4 16,3 19,3

Qsek (MJ/m3) 35,9 83,6 37 71,9 70,4

Qvol (MJ/m3) 54,8 93,1 130 37 88,3 89,6 12

Qmas (MJ/kg) 50 51 56 49 49 120

O2 (ukupno) (mol) 2,5 5 2 4,5 4 0,5

O2 (boca) (mol) 11,3 3,5 1,5 2,6 2,5 0,30,4

/vaz () 0,91 1,52 2,10 0,62 1,48 1,48 0,074

M (g/mol) 26,0 44,0 58,1

=V/m (m3/kg) 0,91 0,54 0,39 1,44 0,55 0,55 11,77

vsag (m/s) 5,7 3,9 5,5 11

Iako je sekundarna koliina toplote vea, za zavarivanje je bitnija primarna koliina toplote jer je koncentrisana na mjestu zavarivanja. Osim nje, kao to je ve pomenuto, od najveeg znaaja za primjenu u zavarivanju je brzina sagorjevanja, koja je za neke gorive gasove (acetilen, propan, metan, vodonik) data na sl. 3.2, u zavisnosti od udjela gorivog gasa u smei. Kombinacijom ove dvije veliine, tj. proizvodom primarne koliine toplote i brzine sagorjevanja, definie se intenzitet primarnog sagorjevanja, koji se, osim tmax, koristi kao osnovni kriterijum primjenljivosti gorivog gasa. Intenzitet primarnog sagorjevanja je najvei za acetilen, sl. 3.3. Analogno se definie intenzitet sekundarnog sagorevanja, kao proizvod sekundarne koliine toplote i brzine sagorjevanja. Intenzitet sekundarnog sagorjevanja utie na temperaturski gradijent u okolini spoja, tako to smanjuje brzinu hlaenja. Kao i u sluaju primarnog sagorjevanja, najvei intenzitet sekundarnog sagorjevanja ima acetilen.

Slika 3.2. Brzina sagorjevanja nekih gorivih gasova

Slika 3.3. Intenzitet primarnog sagorjevanja nekih gorivih gasovaGustina gasa ukazuje na njegovo ponaanje u sluaju procurivanja. Gasovi sa gustinom manjom od vazduha odlaze uvis i nestaju, dok gasovi vee gustine od vazduha padaju na dno i sakupljaju se na mirnim mjestima. U prvu grupu spadaju acetilen, metan i vodonik, a u drugu butan, propan i MAPP, tab. 3.1.

3.2. Plamen acetilenkiseonikZavisno od odnosa acetilena i kiseonika, razlikuju se redukujui (manjak kiseonika), neutralni (potpuno sagorjevanje) i oksidiui plamen (viak kiseonika). Iako je teorijski smjea kiseonika i acetilena kod neutralnog plamena 1:1, u praksi se pod neutralnim plamenom podrazumjeva smjea O2:C2H2 = (1,11,2):1. Viak kiseonika se troi na sagorjevanje okolnih gasova. Kod neutralnog plamena uoljive su tri razliite zone, sl. 3.4.Jezgro oblika konusa ili cilindra (zavisno od naina isticanja gasova), u kojem se odvija dio primarnog sagorjevanja. Pri tome sagorjeva manji dio smjee gasova, dok se vei dio razlae na ugljenik i vodonik. Osloboena koliina toplote zagrijava slobodni ugljenik stvarajui svjetli omota jezgra, to daje utisak jarko bjele boje. Srednja zona, oblika klina, gdje se odvija ostatak primarnog sagorjevanja, a poinje i sekundarno sagorjevanje, odnosno oksidacija 2CO i H2 kiseonikom iz vazduha. U ovoj zoni se postie najvia temperatura plamena (do 3100C, sl. 7.6a), na 46 mm od vrha jezgre, pa se ona koristi za zavarivanje. Stoga se srednja zona zove i zona zavarivanja. Omota plamena, u kojem se odvija sekundarno sagorjevanje na raun kiseonika iz vazduha. Temperatura u zoni sekundarnog sagorjevanja je znatno nia od maksimalne, sl. 1.3. Boja u ovoj zoni prelazi od plavo-ljubiaste boje u sredini do uto-narandaste na krajevima.

Slika 3.4. ematski izgled plamena (a oksidiui, b neutralni, c redukujui)U odnosu na neutralni plamen, specifinosti oksidiueg plamena su manje jezgro koninog oblika i manji omota, sl. 1.3a. Kod redukujueg plamena jezgro i omota su vei, a oko jezgra postoji zona oblika pera, sl. 1.3c, koja je bjele boje slino jezgru, pa ih je ponekad teko razlikovati. Kolinik duine ove zone i jezgra odgovara koliniku sadraja acetilena i kiseonika. Smanjenjem sadraja acetilena ili poveanjem sadraja kiseonika u plamenu, ova zona se gubi, to se koristi pri vizuelnom podeavanju plamena.

Slika 3.5. Izgled oksidirajueg i redukujueg plamena (gornji-oksidirajui,donji-redukujui)

Gasovi koji se javljaju u omotau plamena i zoni redukcije sprjeavaju kiseonik i azot iz vazduha da dopru do rastopljenog metala, to obezbjeuje njegovu dobru zatitu. Osim toga u okviru primarnog sagorjevanja ugljenik nepotpuno sagorjeva u ugljen-monoksid, a vodonik ostaje slobodan. Nepotpuno sagorjeli ugljen-monoksid ima veliki afinitet prema kiseoniku, pa mu ne dozvoljava pristup u rastop, a ako se stvore oksidi, ugljen-monoksid ih redukuje. Stoga je veoma vano odravanje propisanog rastojanja izmeu jezgra i povrine radnog komada (35 mm), jer inae nastaju sljedee greke: ako je jezgro suvie blizu rastopljenog metala dobija se oksidirani tvrdi sloj; ako je jezgro suvie udaljeno, provarivanje je oteano, a pojava gasnih mjehurova esta. Neutralan plamen se koristi za zavarivanje elika, bakra, nikla i njegovih legura, bronze i olova. Redukujui plamen se primenjuje kada se trai porast ugljenika u zavaru kao npr. kod zavarivanja sivog liva, kao i za zavarivanje aluminijuma i njegovih legura, legura magnezijuma i navarivanja tvrdim legurama. Oksidiui plamen se izbjegava, jer reakcija kiseonika ima veoma tetno djelovanje na svojstva legura, sem kod zavarivanja mesinga gde se viak kiseonika koristi da bi se sprjeilo isparavanje cinka. Temperatura plamena sa vikom kiseonika je via od ostalih vrsta plamena zbog reakcije sagorevanja metala ili prisutnih elemenata, pa se oksidiui plamen ponekad koristi da bi se poveala produktivnost zavarivanja elika, zbog ega u metalu ava po pravilu nastaju greke tipa oksida. Prema brzini isticanja razlikuju se meki plamen (5080 m/s) i tvrdi plamen (120180 m/s), to zavisi od pritiska i protoka gasova. Meki plamen je nestabilan i osetljiv na poja-vu povratnog plamena, a koristi se za zavarivanje visokolegiranih elika, lakotopljivih metala (Pb, Zn) i za lemljenje. Tvrdi plamen je teko kontrolisati, a esta je pojava izduvavanja rastopljenog metala iz metalne kupke. Stoga se u praksi najee koristi srednji plamen sa brzinama isticanja 80120 m/s.

4. TEHNOLOGIJA GASNOG ZAVARIVANJA

4.1. Propisivanje tehnologije gasnog zavarivanja Propisivanje tehnologije gasnog zavarivanja ukljuuje izbor i nagib gorionika, izbor ice za zavarivanje, kao i izbor tehnike i parametara zavarivanja (veliina mlaznice, prenik ice, brzina zavarivanja, potronja acetilena, kiseonika i ice za zavarivanje). Veliina i jaina gorionika se bira na osnovu vrste i debljine osnovnog materijala. Jaina gorionika mjeri se protokom acetilena (l/h). Poloaj gorionika znaajno utie na stepen iskorienja toplote plamena, kao i na zatitu rastopa. Iskorienje toplote je najvee kod dranja gorionika upravno u odnosu na mesto zavarivanja, sl. 4.1. Ovakav poloaj gorionika daje dublje uvarivanje i ui zavar, to je kod debljih materijala povoljnije, kao i bolju zatitu rastopa. Odstupanje poloaja gorionika od upravnog daje znatno plie uvarivanje i iri zavar, to je povoljnije kod zavarivanja tankih materijala. Kod gasnog zavarivanja najee se koriste nagibi gorionika 6080, sem kod vrlo tankih limova, gde se koriste manji nagibi, 4560, sl. 1.10. Vrsta i prenik ice se bira u zavisnosti od osnovnog materijala i njegove debljine. Pri tome treba imati u vidu zahtev da se ica topi optimalnom brzinom, ni prebrzo ni presporo u odnosu na topljenje osnovnog materijala. Kod zavarivanja bakra, aluminijuma i njihovih legura, ica se bre topi nego kod zavarivanja elika, pa se biraju gorionici vee jaine. Iz ovog proizlazi da prenik ice u odnosu na debljinu osnovnog materijala treba da bude vei nego kod zavarivanja elika.

Slika 4.1. Uticaj nagiba gorionika na oblik zavara

4.2. Tehnike zavarivanja unaprjed i unazad

U zavisnosti od kretanja gorionika i ice postoje dvije tehnike gasnog zavarivanja: unaprijed i unazad (u smislu meusobnog poloaja ice i gorionika), sl. 4.2. Ove dvije tehnike se zovu jo i ulijevo i udesno, to je odgovarajui naziv samo ako se gorionik dri u desnoj ruci. Tehnika zavarivanja unaprijed se sastoji u sledeem, sl. 4.2.a: Plamen je usmjeren prema ivicama osnovnog metala (ljeba). ica se dri ispred plamena, njen vrh je blizu mjesta zavarivanja, povremeno se uranja u metalnu kupku i treba da bude u zatiti plamena. Nain voenje i nagibi ice i gorionika zavise od poloaja zavarivanja i debljine osnov-nog metala. U sluaju sueonog I spoja na tankom limu (do 3 mm), ica se vodi bezpoprenih oscilacija, a gorionik od jednog do drugog kraja ljeba, poprenim (cikcak) ili krunim kretanjem, dok su im nagibi oko 45. Tehnika zavarivanja unazad se sastoji u sledeem, sl. 4.2b: Plamen je usmjeren prema metalnoj kupki i ravnomjerno zagrijava i topi osnovni i dodatni materijal. ica se dri iza plamena, i nalazi se izmeu osnovnog materijala i gorionika. Vrh ice je neprestano uronjen u rastop, pomjera se u krug, i stalno mjea rastop.

Nain voenje i nagibi ice i gorionika takoe zavise od poloaja zavarivanja i debljine osnovnog metala. U sluaju sueonog V spoja na limu debljine preko 3 mm, ica je nagnuta pod 45 i pomjera se ukrug od ivice do ivice ljeba, a gorionik je nagnut 4570, zavisno od debljine, i kree se pravolinijski.

Slika 4.2. Tehnika zavarivanja a) unaprijed i b) unazad

Zavarivanje unaprjed je jednostavnije za rad, regulacija metalne kupke je laka i dobijaju se lijepi i glatki zavari, dok je kod zavarivanja unazad bolje iskorienje toplote i bolja zatita metalne kupke. Zavarivanje unaprjed je sporije, a utroak acetilena sa poveanjem debljine znatno bre raste nego kod zavarivanja unazad. Ako se materijali vee debljine zavaruju tehnikom unaprjed teko se postie jednolian korjen zavara (obino se javljaju prokapljine), a takoe je poveana mogunost pojave ukljuaka oksida. Stoga je primjena tehnike zavarivanja unaprjed ograniena na debljine do 5 mm, a za vee debljine se koristi tehnike zavarivanja unazad, jer njene prednosti tada dolaze do izraaja. S druge strane ako se ima u vidu injenica da se gasni postupak praktino ne koristi za komade vee debljine, jasno je da se tehnika zavarivanja unazad primenjuje veoma rjetko, npr. u nekim varijantama zavarivanja cjevi.

Slika 4.3. Ram zavaren gasnim zavarivanjem

5. ZAKLJUAK

Kako je gasno zavarivanje jedno od najstarijih postupaka zavarivanja, ima i iroku primjenu. Pojavom novih tehnologija u zadnje vrijeme sve je manje zastupljen. Moe se zakljuiti da gasno zavarivanje daje irok spektar prednosti i nedostataka.Osnovna prednost gasnog zavarivanja je mogunost kontrole koju zavariva ima nad brzinom unoenja toplote, temperaturom u zoni zavarivanja i oksidacijom u atmosferi metala ava. Osim toga, oblik i veliina ava mogu bolje da se kontroliu, jer se dodatni metal uvodi nezavisno od izvora toplote. U prednosti postupka se ubrajaju i niska cjena opreme, njena pokretljivost i relativno jednostavno rukovanje. S druge strane, koliina i koncentracija toplote je manja nego kod ostalih postupaka zavarivanja, pa je za gasno zavarivanje karakteristino due vrijeme zagrijavanja i hlaenja, usljed ega su strukturne promjene u ZUT izraenije i nepovoljnije. Shodno tome, ovaj postupak je pogodan jedino za zavarivanje tankih limova i cjevi, posebno manjeg prenika, kao i za njihovo reparaturno zavarivanje.

6. LITERATURA

[1] www.wikipedia.com[2] www.scribed.com[3] V.Martinovski, Noviteti u termikim postupcima obrade,[4] O. Pai, Zavarivanje, IP Svijetlost d.d. 1998.[5] Institut GOA, Postupci zavarivanja i oprema za zavarivanje

7. SADRAJ

1. UVOD..............................................................................................................................1

2. OPREMA ZA GASNO ZAVARIVANJE.......................................................................22.1. Boca kisika................................................................................................................22.2. Boca acetilena...........................................................................................................42.3. Regulacioni ventili....................................................................................................62.4. Gorionici za zavarivanje i rezanje.............................................................................72.4.1. Gorionik za zavarivanje..................................................................................72.4.2. Gorionik za rezanje.........................................................................................92.5. Dodatni materijali i topitelji....................................................................................113. GASNI PLAMEN I GORIVI GASOVI OSOBINE I PRIMJENA.....123.1. Gorivi gasovi...123.2. Plamen acetilenkiseonik........................................................................................154. TEHNOLOGIJA GASNOG ZAVARIVANJA......184.1. Propisivanje tehnologije gasnog zavarivanja..........................................................184.2. Tehnike zavarivanja unaprjed i unazad...............................................................19

5. ZAKLJUAK................................................................................................................216. LITERATURA...............................................................................................................227. SADRAJ......................................................................................................................23