z avari van je 11111

Diplomski rad: Analize tehnologinosti zavarenih konstrukcija

24

2.2 ANALIZA TEHNOLOGINOSTI OBLIKA LIJEBA

Oblik lijeba izravno utjee na njegovu povrinu, a time i na masu dodatnog materijala. Kako

je masa dodatnog materijala jedan od pokazatelja trokova zavarivanja, pri ukupnoj analizi

tehnologinosti potrebno je provoditi i analizu tehnologinosti oblika lijeba.

2.2.1 Osnovni izrazi koji su vezani uz lijeb i zavareni spoj

Zavarenim spojem se naziva mjesto spajanja dva ili vie dijelova postupkom zavarivanja. Na

slici 2.9 prikazani su osnovni elementi lijeba i zavarenog spoja.

Slika 2.9 Osnovni elementi lijeba i zavarenog spoja

1. Osnovni materijal

2. Lice zavara (navara) je povrina zavara

3. Nalije zavara je povrina korijenskog dijela zavara

4. Korijen zavara je dio zavarenog spoja u korijenu lijeba

5. Granica taljenja

6. Zona taljenja (zavar, av, navar)

7. Zona utjecaja topline

1 8 3 4 5 6 7

8

Sueoni V zavar

2 6 9 11

12

10

14

10

Navar 13

1

7

2 6 9

7

9 14 10

12

9

11 2

6

Kutni zavar


25

8. Rub zavara je linija zavara (granica taljenja na povrini) izmeu lica (nadvienja) i

osnovnog materijala

9. Dubina uvara (penetracije) je dio pretaljenog osnovnog materijala

10. Nadvienje lica zavara i nadvienje u korijenu zavara

11. irina zavara

12. Debljina zavara (stvarna)

13. Debljina navara

14. Debljina zavara proraunska

2.2.2 Vrste i oblici ljebova

Rubovi materijala prije zavarivanja moraju biti odgovarajue pripremljeni. Potrebno ih je

oblikovati tako da se prilikom montae moe ostvariti potreban oblik spoja. Oblik lijeba ovisi u

najveoj mjeri o duljini materijala, postupku zavarivanja, te o dostupnosti spoja.

Kako bi se omoguilo spajanje materijala po itavoj debljini, u lijebu se ostavlja razmak.

Kada je debljina materijala vea, sam razmak nije dovoljan, ve se rubovi skoavaju kako bi se

omoguio pristup elektrode odnosno elektrinog luka donjem rubu lijeba. Zaravnanje na rubu

skoenja izvodi se radi preciznijeg odravanja zadanog razmaka meu rubovima lijeba. Zbog

razliitih zahtjeva za oblikom spoja, postupkom zavarivanja, i drugih prethodno navedenih

razloga postoje i razliite vrste i oblici ljebova. U nastavku su navedeni ee koriteni ljebovi

za zavarivanje kao i analitiki izrazi za izraunavanje teorijske vrijednosti povrine lijeba za

zavarivanje.

"I" lijeb

Priprema "I" lijeba (slika 2.9) je jednostavna uz male trokove. Volumen zavara je mali, a

prema tome mala je i potronja dodatnog materijala, odnosno trokovi zavarivanja. Ovakav oblik

lijeba omoguava zavarivanje u dva sloja, a u nekim sluajevima i u jednom sloju. To

ograniava primjenu "I" lijeba u odnosu na debljinu lima (najee do 15 mm). Zavar koji

nastaje loeg je izgleda, a poveana je i vjerojatnost stvaranja greaka zbog neprovarenog

korijena zavara.

b

Slika 2.9 Izgled "I" lijeba


26

F = b , mm2 (2.18)

gdje je: F - teorijska povrina zavara, mm2

b - irina korijena zavara, mm

- debljina, mm

"V" lijeb

"V" lijeb se primjenjuje kod debljih materijala. Trokovi izrade lijeba su mali, iako su neto

vei nego kod "I" lijeba. Povrina zavara je ljepeg izgleda nego kod "I" lijeba, a vjerojatnost

nastajanja greki je mnogo manja nego kod "I" lijeba, zbog dobrog provarivanja korijena

zavara. Ako se primjenjuje lijebljenje korijena zavara tada su trokovi zavarivanja bitno vei.

Razliite izvedbe "V" lijeba su prikazane na slici 2.10.

b

b

c

a) b)

b

c)

Slika 2.10 Izgled "V" lijeb: a) bez korijena, b) s korijenom, c) s podlogom

a) "V" lijeb bez korijena

F=2 tg (/2) + b , mm2 (2.19)

gdje je: kut otvora lijeba, o


27

b) "V" lijeb s korijenom

F = (-c)2 tg (/2) + b , mm2 (2.20)

gdje je: c visina korijena lijeba, mm

c) "V" lijeb s podlogom

F = 2 tg + b , mm2 (2.21)

gdje je: kut zakoenja, o

"X" lijeb

"X" lijeb (slika 2.11) osigurava provarivanje kroz cijelu debljinu materijala i daje lijep izgled

zavara sa obje strane. Kod veine sluajeva nema potrebe za lijebljenjem korijena zavara.

Ponekad se provodi lijebljenje zbog poveanja sigurnosti (uklanjanja nepotpuno provarenog

korijena), a to bitno poskupljuje zavarivanje.

b

b

a) b)

Slika 2.11 Izgled "X" lijeba: a) bez "nosa", b) s " nosom"

a) "X" lijeb bez "nosa"

F=0,52 tg (/2) + b , mm2 (2.22)

b) "X" lijeb s "nosom"

F =0,5 (-c)2 tg (/2) + b , mm2 (2.23)


28

"U" lijeb

"U" lijeb (slika 2.12) osigurava sigurno provarivanje cijelog presjeka spoja i primjenu kod

vrlo debelih materijala (do 100 mm). Zavarivanje se obvezatno izvodi u vie slojeva. Za izradu

lijeba su potrebni skupi strojevi za mehaniku obradu, a zbog toga je izrada lijeba vrlo skupa.

b

r

c

r

b

c

a) b)

Slika 2.12 Izgled "U" lijeba: a) jednostruki, b) dvostruki

a) Jednostruki "U" lijeb

( )[ ] [ ] +++++= brrcrrcF2

)2(2tg2

2 , mm2 (2.24)

gdje je: r polumjer zaobljenja, mm

b) Dvostruki "U" lijeb

( )[ ] ++++

= brrcrrcF2

222

tg22

222

, mm2 (2.25)


29

"K" lijeb (slika 2.13)

b

b

c

a) b)

Slika 2.13 Izgled "K" lijeba: a) bez "nosa", b) s "nosom"

a) "K" lijeb bez "nosa"

F =0,25 2 tg + b , mm2 (2.26)

b) "K" lijeb s "nosom"

F =0,25 (-c)2 tg + b , mm2 (2.27)

Veliina skoenja kod "V" lijeba ovisi o postupku zavarivanja. to je izvor topline jai

debljina dijelova koji se zavaruju moe biti vea. Kada se zavaruju deblji komadi, a pristup spoju

to omoguava, primjenjuje se "X" lijeb. Zavarivanje se u tom sluaju izvodi s dvije strane to je

nedostatak, ali se postie uteda u koliini utroenog dodatnog materijala u odnosu na "V" lijeb.

Uteda u dodatnom materijalu je jo vea ako se primjeni dvostruki "U" spoj, ali je cijena izrade

ovog lijeba vea te se on primjenjuje samo kod veih debljina.

2.2.3 Naini pripreme lijeba

Postupci za pripremu lijeba se mogu podijeliti u dvije osnovne grupe:

1. Mehaniki postupci

2. Toplinska rezanja i lijebljenja


30

Mehanikim postupcima pripreme lijeba pripadaju:

Rezanje karama (samo za "I" spoj i manje odgovorne konstrukcije)

OO (obrada odvajanjem estica)

a) tokarenje (svi oblici ljebova uz postizanje visoke tonosti)

b) blanjanje (svi oblici ljebova, ali je obrada spora)

c) glodanje

Pneumatsko sjeenje

Postupci toplinskih rezanja i lijebljenja su:

Plinsko rezanje i lijebljenje

Plazma rezanje

Rezanje i lijebljenje ugljenom elektrodom i komprimiranim zrakom

(arc-air)

Rezanje upljom obloenom elektrodom i kisikom (oxy-arc)

2.2.4 Utjecaj oblika lijeba na tehnologinost zavarenog spoja

Oblik lijeba ima znaajnu ulogu u ukupnim trokovima zavarivanja. lijeb svojim oblikom

utjee na masu zavara, a vea masa zavara uzrokuje:

veu koliinu dodatnog materijala

vie vremena za zavarivanje

vee trokove stroja (amortizacija, odravanje i dr.)

vie potrebne energije (elektrine)

vee deformacije i napetosti zbog unoenja topline u materijal

Zbog toga se tei ostvarivanju minimalne potrebne povrine zavara uz oblik koji zahtijeva

pojedini postupak, mjesto zavarivanja, debljina materijala i drugi zahtjevi, kako bi masa zavara

bila to manja.

Analizom oblika lijeba su obuhvaeni ee koriteni oblici ljebova. Postupak utvrivanja

tehnologinih oblika lijeba za pojedinu debljinu materijala se sastoji od izraunavanja povrine

i mase zavara za odreenu debljinu materijala i prikazivanja rezultata provedene analize pomou

dijagrama (slika 2.14).


31

Slika 2.14 Teorijska masa zavara G u ovisnosti o debljini lima za debljine vee od 20 mm

10

20

30

40

50

10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 11 12

60

22

60

2

60

2

2

2

20

6

2

20

6

2

1 ) 2 ) 3 ) 4 )

Debljina , mm

Teor

ijska

mas

a za

vara

G, k

g/m

1

23

4


32

Na slici 2.14 vidljivo je kako masa zavara raste sa debljinom lima za sve oblike ljebova.

Linija 2, koja predstavlja masu zavara "X" lijeba, se sijee sa linijom 4, koja predstavlja masu

zavara dvostrukog "U" lijeba, na debljini od priblino 55 mm. Prema tome "X" lijeb daje

minimalnu vrijednost mase zavara do debljine lima od 55 mm, a dvostruki "U" lijeb daje

minimalnu vrijednost mase zavara za debljine vee od 55 m. Zbog toga, pri biranju oblika lijeba

do te debljine treba izabrati "X" lijeb, a za vee debljine dvostruki "U" lijeb, ako to uvjeti

dozvoljavaju. U nekim sluajevima zavarivanje nije mogue izvesti sa dvije strane, a zbog toga

priprema dvostrukog "U" i "X" lijeba nema smisla. U tim sluajevima treba izabrati drugi

najpovoljniji oblik lijeba ("V" lijeb do debljine od 30 mm, a "U" lijeb za vee debljine

limova).

Na slici 2.15 prikazana je ovisnost teorijske mase zavara o obliku lijeba za manje debljine

lima (do 30 mm).

Najmanju masu zavara daje "I" lijeb, ali se priprema "I" lijeba izvodi samo za najtanje

limove. Razlog tome je vea vjerojatnost stvaranja pogreki kod veih debljina lima. Ovisno o

kvaliteti i pouzdanost koja se eli postii za odreeni zavareni spoj "I" lijeb se primjenjuje na

debljinama lima do 4 mm (za visoku kvalitetu i pouzdanost), kao u ovom sluaju, pa do 15 mm

(za nisku kvalitetu i pouzdanost). Tehnologino rjeenje za debljinu lima do 4 mm je priprema

"I" lijeba. Za debljinu lima od 4 mm do 15 mm najbolje rjeenje je priprema "V" lijeba sa

korijenom, a za limove debljine do 30 mm najbolje rjeenje je primjena "X" lijeba.

Utjecaj oblika lijeba i tehnologije izrade na masu zavara, a time i na trokove, prikazan je na

slici 2.16.

Na slici se lako uoava najbolji izbor oblika lijeba i tehnologije izrade za odreenu debljinu

lima. Najbolji izbor je onaj koji e rezultirati najmanjom masom zavara po metru duine. Za

debljinu lima od 20 do 30 mm to je "X" lijeb, a za debljinu 10 mm najbolje rjeenje je "V"

lijeb s korijenom.

Svi prethodno navedeni sluajevi prikazani slikama (2.14, 2.15 i 2.16) pokazuju ovisnost

teorijske mase zavara po metru duine. Stvarna masa zavara se dobije mnoenjem teorijske mase

sa korekcijskim faktorom koji se utvruje eksperimentalnim nainom. Stvarna masa je vea od

teorijske od 2 % pa do 30 % ovisno o obliku lijeba, primijenjenom postupku i o drugim

imbenicima. Tako i korekcijski faktor poprima vrijednosti od 1,02 do 1,3.


33

Debljina , mm4 10 15 20 30

0,1

0,5

1

1,5

2

2,5

0 +1

60

60

2

2

1

60

0 +2

1 )

2 )

3 )

4 )

Teor

ijska

mas

a za

vara

G ,

kg/

m

1 ) 2 )

4 )

3 )

Slika 2.15 Teorijska masa zavara G u ovisnosti o debljini lima (za debljine lima do 30 mm)

25


34

Ivice zavara obraene plinskim rezanjem

Strojno obraene ivice lijeba

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

kg m

0,61

0,808 0,636

0,531 0,447

2,13 2,32

1,62 1,5

1,22 1,32

2,30

3,17

2,74 2,51

3,13

3,86

4,99

4,55

2

60

2

60

r = 6

636,2

1

r = 8

436

60

7

8

10

339

2

60

334 2

60

349

2 r = 4

10

448

2

60

2

60

r = 4

1

r = 6

60

7

6

10

2

2

60

2 r = 4

10

2

60

2

60

r = 4 1

r = 6

60

7

5

10

60

1

60

2 2

Teor

ijska

mas

a za

vara

G, k

g/m

Slika 2.16 Utjecaj izbora oblika lijeba i tehnologije izrade na teorijsku masu zavara

2.2 ANALIZA TEHNOLOGINOSTI OBLIKA LIJEBA2.2.1 Osnovni izrazi koji su vezani uz lijeb i zavareni spoj2.2.2 Vrste i oblici ljebova2.2.3 Naini pripreme lijeba2.2.4 Utjecaj oblika lijeba na tehnologinost zavarenog spoja

z avari van je 11111

Documents