Što je elektrolučno zavarivanje?

This article will provide an overview of the arc welding process, what arc welding is, how arc welding works, its history, types, techniques and safety considerations.

Elektrolučno zavarivanje je vrsta zavarivanja koja koristi električnu energiju za stvaranje električnog luka između elektrode i osnovnog materijala.

To je popularan oblik zavarivanja jer je relativno jednostavan za korištenje i može se koristiti na većini metala, uključujući čelik i aluminij.

What is electric arc welding?

Elektrolučno zavarivanje je postupak zavarivanja taljenjem koji koristi električnu struju (izmjeničnu ili istosmjernu) za stvaranje luka zavarivanja za topljenje i spajanje metalnih izradaka.

Električni luk se formira između elektrode (žice ili šipke) i obratka otporom, što rezultira toplinskom energijom koja topi metal i stvara zavarenu kupku koja se skrutne nakon hlađenja i stvara zavar.

Pravi se razlika između otvorenih elektrolučno zavarivanje (s elektrodama za zavarivanje kao što je SMAW), skriveno elektrolučno zavarivanje (pod posebnim zaštitnim sredstvom kao što je SAW i ESW) i elektrolučno zavarivanje ( luk gori u zasebno dobavljenom zaštitnom plinu kao što je TIG i MIG zavarivanje).

Kako radi elektrolučno zavarivanje?

Elektrolučno zavarivanje djeluje stvaranjem električnog luka između elektrode i obratka. Kada električna struja prođe kroz elektrodu, ona se zagrijava i topi metal, stvarajući nakupinu rastaljenog metala koja se hladi i skrućuje stvarajući zavar.

Električni luk koji pokreće izvor energije stvara intenzivnu toplinu koja spaja metalne dijelove. Može se voditi ručno ili mehanički duž dijelova koji se spajaju.

Toplina koju stvara luk također uzrokuje taljenje i stapanje obratka s elektrodom, stvarajući jaku vezu.

Tijekom procesa zavarivanja, elektroda se postupno troši, a materijal za punjenje može se dodati u zavar kako bi se povećala njegova čvrstoća i veličina.

Proces zahtijeva izvor energije, držač elektroda i sigurnosnu opremu kao što su kaciga za zavarivanje i rukavice.

Kako nastaje zavarivački luk?

Luk potreban za zavarivanje je električno pražnjenje između elektrode za zavarivanje i obratka.

Luk nastaje kada se razvije dovoljno veliki naponski impuls (okidač paljenja) između izradaka ili kada se elektroda za zavarivanje udari o materijal koji se zavari (kontaktno paljenje).

Luk je osnova elektrolučnog zavarivanja. Zavaruje početni materijal i dodatni materijal, čime se proizvodi zavareni šav.

Ovdje se napon prazni poput udara groma, dopuštajući struji da teče kroz zračni raspor, što rezultira stvaranjem luka koji ima temperaturu od nekoliko tisuća stupnjeva Celzijusa, pri maksimalnoj temperaturi od 10 000 stupnjeva Celzijusa (18 000 stupnjeva Fahrenheita).

Preko napajanja za zavarivanje stvara se kontinuirana struja kroz elektrodu za zavarivanje do izratka i iz tog razloga izradak mora biti uzemljen preko kabela za uzemljenje u aparatu za zavarivanje prije početka procesa zavarivanja.

Kod TIG zavarivanja, elektroda za zavarivanje je nepotrošiva volframova elektroda, a dodatni materijal se ručno unosi u zavar. Kod MIG/MAG zavarivanja, elektroda je žica za zavarivanje koja se provlači kroz plamenik za zavarivanje. Žica se topi i postaje dodatni materijal u izratku.

Kako bi se dobio gladak i izdržljiv zavar, luk zavarivanja mora biti stabilan. Stoga je važno koristiti naprezanje pri zavarivanju i odabrati brzinu dodavanja žice koja odgovara materijalu koji se zavariva i njegovoj čvrstoći.

The history of electric arc welding

Elektrolučno zavarivanje ima dugu i zanimljivu povijest, koja se može pratiti sve do kasnih 1800-ih. Ovdje su neke od ključnih prekretnica u razvoju elektrolučnog zavarivanja:

• Godine 1802. Sir Humphry Davy izumio je postupak zavarivanja ugljičnim lukom, koji je uključivao korištenje ugljične elektrode za stvaranje električnog luka koji je mogao topiti metale.
• 1880-ih Nikolay Slavyanov i CJ Holslag neovisno su razvili postupak elektrolučnog zavarivanja koji je koristio metalnu elektrodu. Ovaj se postupak koristio za zavarivanje olovnih ploča i bio je poznat kao “Slavyanovljev postupak elektrolučnog zavarivanja”.
• Početkom 1900-ih, Oscar Kjellberg razvio je obloženu elektrodu koja se može koristiti za zavarivanje čelika. Ovaj postupak, poznat kao zaštićeno elektrolučno zavarivanje (SMAW), koristi se i danas.
• Dvadesetih godina prošlog stoljeća razvijeno je elektrolučno zavarivanje izmjeničnom strujom (AC), što je omogućilo veće brzine zavarivanja i bolju kontrolu nad postupkom zavarivanja.
• U 1930-ima razvijeno je plinsko lučno zavarivanje volframom (GTAW), također poznato kao zavarivanje inertnim plinom volframa (TIG). Ovaj proces koristio je nepotrošnu volframovu elektrodu i zaštitu od inertnog plina za proizvodnju visokokvalitetnih zavara.
• U 1940-ima razvijeno je plinsko elektrolučno zavarivanje (GMAW), također poznato kao zavarivanje metalnim inertnim plinom (MIG). Ovaj proces koristi potrošnu elektrodu i zaštitni plin za proizvodnju visokokvalitetnih varova velike brzine.

Danas je elektrolučno zavarivanje naširoko korišten i važan proces u mnogim industrijama, uključujući proizvodnju, izgradnju i popravak.

Klasifikacija postupaka elektrolučnog zavarivanja

Postupci elektrolučnog zavarivanja mogu se klasificirati u nekoliko kategorija na temelju vrste korištene elektrode, metode zaštite i položaja zavarivanja.

Povezano čitanje: Klasifikacija postupaka zavarivanja.

Evo nekih uobičajenih klasifikacija:

1. Ovisno o vrsti elektrode:

• Zavarivanje zaštićenim metalnim lukom (SMAW).
• Plinsko elektrolučno zavarivanje (GMAW).
• Elektrolučno zavarivanje punjenom jezgrom (FCAW).
• Zavarivanje pod praškom (SAW).

2. Na temelju metode zaštite:

• Plinsko lučno zavarivanje volframom (GTAW ili TIG).
• Plazma zavarivanje (PAW).
• Elektrozavarivanje (ESW).
• Samozaštićeno zavarivanje (FCAW-S).

3. Na temelju potrošnog materijala:

• Nepotrošna elektroda (TIG & PAW).
• Potrošna elektroda (SMAW, MIG, SAW).

Zavarivanje zaštićenim metalnim lukom (SMAW), zavarivanje štapićem ili MMAW proces

Oklopljeno elektrolučno zavarivanje (SMAW), također poznato kao zavarivanje pomoću štapića ili ručno zavarivanje metalnim lukom (MMAW), postupak je zavarivanja koji koristi potrošnu elektrodu prekrivenu premazom topitelja.

Elektroda se drži u držaču, a električna struja prolazi između elektrode i metalnog obratka, stvarajući električni luk koji topi metal i elektrodu.

Premaz topitelja na elektrodi stvara plinski štit oko zavara, štiteći ga od atmosferske kontaminacije i dopuštajući postupno hlađenje zavara.

SMAW je svestran i široko korišten postupak zavarivanja koji se može koristiti na raznim metalima i legurama, uključujući čelik, nehrđajući čelik i lijevano željezo. Također je prenosiv i može se koristiti na udaljenim lokacijama ili u vanjskim okruženjima.

Međutim, SMAW zahtijeva česte izmjene elektroda i proizvodi trosku koju je potrebno ukloniti nakon zavarivanja. Također je sporiji od nekih drugih postupaka zavarivanja te ga je teže naučiti i svladati.

Pročitajte više: Što je štapno zavarivanje (MMAW), njegov princip, postavljanje opreme, prednosti, ograničenja i primjene.

TIG zavarivanje (zavarivanje s plinskim volframom-GTAW)

TIG zavarivanje, također poznato kao Gas Tungsten Arc Welding (GTAW), postupak je zavarivanja koji koristi nepotrošnu volframovu elektrodu za stvaranje luka koji topi metalni izradak.

Elektroda se drži u plameniku, a inertni plin, poput argona, koristi se za zaštitu područja zavara od atmosferske kontaminacije.

TIG zavarivanje proizvodi visokokvalitetne varove s izvrsnom preciznošću i kontrolom, što ga čini idealnim za zavarivanje tankih materijala, kao što su aluminij i nehrđajući čelik, te za primjene gdje su estetika i točnost važni.

Postupak se može koristiti sa ili bez dodatnog metala, ovisno o primjeni, i može se izvesti u svim položajima zavarivanja.

Međutim, TIG zavarivanje je sporije od nekih drugih postupaka zavarivanja i zahtijeva više vještine i iskustva za svladavanje.

Također nije prikladan za deblje materijale, jer možda neće osigurati dovoljan unos topline za odgovarajuću fuziju.

Pročitajte više: TIG postupak zavarivanja, njegov princip, prednosti i ograničenja te primjene.

Gas metal arc welding (GMAW)

Plinsko elektrolučno zavarivanje (GMAW), također poznato kao zavarivanje metalnim inertnim plinom (MIG) ili zavarivanje metalnim aktivnim plinom (MAG), postupak je zavarivanja koji koristi potrošnu žičanu elektrodu i zaštitni plin za zaštitu zavara od atmosferske kontaminacije.

Žičana elektroda se dovodi kroz pištolj za zavarivanje, koji također dovodi zaštitni plin. Električna struja prolazi kroz žicu, stvarajući luk koji topi žicu i metalni obradak, stapajući ih zajedno.

Zaštitni plin, koji je obično mješavina argona i ugljičnog dioksida, sprječava atmosfersku kontaminaciju i pomaže u hlađenju i učvršćivanju zavara.

GMAW je brz i svestran postupak zavarivanja koji se može koristiti na širokom rasponu metala i legura, uključujući čelik, aluminij i bakar.

Proizvodi visokokvalitetne varove s dobrim prodiranjem i minimalnim prskanjem te se može koristiti u svim položajima zavarivanja. Međutim, GMAW zahtijeva visoku razinu vještine operatera i možda neće biti prikladan za vanjske ili vjetrovite uvjete.

Također zahtijeva stalnu opskrbu zaštitnim plinom i potrošnom žicom, što ga čini skupljim od nekih drugih postupaka zavarivanja.

Elektrolučno zavarivanje punjenom jezgrom (FCAW – MIG bez plina)

Lučno zavarivanje punjenom jezgrom (FCAW) je postupak zavarivanja koji koristi cjevastu žičanu elektrodu s jezgrom talitelja za zaštitu zavara od atmosferske kontaminacije.

FCAW je sličan GMAW-u, ali žičana elektroda nije čvrsta i ne zahtijeva vanjski zaštitni plin.

Jezgra praška u žičanoj elektrodi sadrži sredstva za pražnjenje koja proizvode zaštitni plin kada se zagriju u zavarivačkom luku.

Ovaj plin štiti zavar od atmosferske kontaminacije i pomaže u njegovom hlađenju i stvrdnjavanju. FCAW se može izvesti sa ili bez vanjskog zaštitnog plina, ovisno o primjeni.

Pročitajte više: FCAW proces, njegov princip, prednosti i ograničenja i primjene.

Zavarivanje pod praškom (SAW)

Zavarivanje pod praškom (SAW) je postupak zavarivanja koji uključuje stvaranje luka između kontinuirano dovedene gole žičane elektrode i obratka.

Luk je zaštićen od atmosferske kontaminacije slojem granuliranog topitelja koji se nanosi na zavareni spoj i potpuno prekriva luk.

Kako se elektroda topi, taloži se na obradak, stvarajući zavar. Sloj fluksa koji prekriva luk pomaže u zaštiti rastaljenog metala od oksidacije i također služi kao rashladno sredstvo, sprječavajući pregrijavanje obratka.

SAW je vrlo učinkovit proces koji može proizvesti visokokvalitetne zavare pri velikoj brzini. Obično se koristi u industrijama kao što su brodogradnja, zavarivanje cijevi i proizvodnja konstrukcijskog čelika.

Pročitajte više: Proces zavarivanja pilom, njegov princip, prednosti i ograničenja i primjene.

Zavarivanje plazma lukom (PAW)

Zavarivanje plazma lukom (PAW) radi stvaranjem električnog luka između nepotrošive volframove elektrode i obratka.

Luk ionizira plin, stvarajući plazmu koja je vrlo vruća i može otopiti obradak. Plazma se zadržava i usmjerava pomoću sužavajuće mlaznice, koja povećava toplinu i gustoću luka.

Dok plazma luk topi izradak, može se dodati dodatni metal za stvaranje zavara. Proces zavarivanja je zaštićen od atmosferske kontaminacije pomoću protoka inertnog plina, kao što je argon ili helij, kako bi se rastaljeni metal zaštitio od oksidacije.

Proces se može izvesti ručno ili korištenjem automatizirane opreme, a obično se koristi u aplikacijama koje zahtijevaju visoku kvalitetu i preciznost, kao što je zrakoplovstvo, medicinska oprema i elektronika.

Pročitajte više: Proces zavarivanja plazma lukom, njegov princip, prednosti i ograničenja te primjena.

Prednosti i nedostaci elektrolučnog zavarivanja

Prednosti:

1. Svestranost: elektrolučno zavarivanje može se koristiti na širokom rasponu materijala, uključujući čelik, aluminij i nehrđajući čelik.
2. Jednostavno postavljanje i korištenje: Oprema potrebna za elektrolučno zavarivanje je relativno jednostavna i laka za rukovanje, što je čini dostupnom širokom krugu korisnika.
3. Visokokvalitetni varovi: elektrolučno zavarivanje može proizvesti visokokvalitetne varove dobre čvrstoće i izdržljivosti.
4. Isplativo: U usporedbi s drugim postupcima zavarivanja, elektrolučno zavarivanje je relativno jeftino, što ga čini popularnim izborom za mnoge industrijske primjene.

Nedostaci:

1. Zdravstveni i sigurnosni rizici: elektrolučno zavarivanje proizvodi jako svjetlo, visoke temperature i pare koje mogu biti štetne za oči, kožu i dišni sustav ako nisu pravilno zaštićeni.
2. Ograničena prenosivost: Oprema za elektrolučno zavarivanje može biti teška i glomazna, što otežava premještanje s jednog radnog mjesta na drugo.
3. Visoki zahtjevi za vještinom: elektrolučno zavarivanje zahtijeva visok stupanj vještine i iskustva za proizvodnju visokokvalitetnih zavara i možda nije prikladno za neiskusne ili neobučene operatere.
4. Priprema površine: Radni komad treba pravilno očistiti i pripremiti prije zavarivanja kako bi se osigurao čvrst i izdržljiv zavar.

FAQ

Koje sigurnosne mjere treba poduzeti prilikom elektrolučnog zavarivanja?

Prilikom elektrolučnog zavarivanja važno je nositi zaštitnu opremu, uključujući zavarivačke kacige, rukavice i odjeću. Radni prostor treba biti dobro prozračen kako bi se spriječilo izlaganje dimu od zavarivanja, a ispravno uzemljenje opreme važno je kako bi se izbjegli strujni udari.

Koji se materijali mogu zavarivati ​​elektrolučnim zavarivanjem?

Elektrolučno zavarivanje može se koristiti za zavarivanje širokog raspona materijala, uključujući čelik, aluminij i nehrđajući čelik.

Može li se elektrolučno zavarivanje koristiti na otvorenom?

Elektrolučno zavarivanje može se koristiti na otvorenom, ali vremenski uvjeti poput vjetra i kiše mogu utjecati na kvalitetu zavara. Možda će biti potrebne dodatne mjere opreza za zaštitu radnog područja od ovih uvjeta.

Open this in UX Builder to add and edit content