Izvori Toplote Za Zavarivanje
-
Upload
lekinobarac -
Category
Documents
-
view
121 -
download
11
Transcript of Izvori Toplote Za Zavarivanje
1
VJEŽBA 3 – IZVORI TOPLOTE ZA ZAVARIVANJE
Strana - 1
Izvori toplote prema obliku energije1) električne (električni luk, plazma, električni otpor…),2) kemijske (mješavina oksi-acetilenskog gasa, alumino-termitska smjesa…),3) mehaničke (trenje, ultrazvuk, eksplozija,…),4) difuzijske (tvrdi i meki lem,…),5) fokusirane (optički-laser, elektronski mlaz,…).
Električni luk-REL Plazma Električni luk-TIG + Plazma
Električni otpor –tačkasto zavarivanje
Oksi-acetilenski plamen
Trenje(frikciono zavarivanje)
Meko lemljenje Laser Elektronski mlaz
Mašinski fakultet Sarajevo – Naučna oblast: Tehnike spajanja – Prezentacije auditornih vježbi iz predmeta Tehnike spajanja 1 – I. Hajro, D. Hodžić
VJEŽBA 3 – IZVORI TOPLOTE ZA ZAVARIVANJE
Strana - 2
Izvori toplote prema gustoći1) visoke gustoće: tope i isparavaju materijal (>102 - 104 W/mm2)2) normalne gustoće: tope materijal (10-1 - 102 W/mm2)3) niske gustoće: materijal se zagrijava da se olakša difuzija (<10-1 W/mm2)
- primjer za Fe-legure -
temperatura
priti
sak
1 2 3
~800 °C ~1500 °C
Podjela postupaka spajanja zavarivanjem prema radnoj temperaturi i pritisku1) zavarivanje pritiskomna niskim temperaturamaEZ- eksplozivno zavarivanje, KZ- kovačko zavarivanje, UZ- ultrazvučno zavarivanje,DZ- difuziono zavarivanje...
2) zavarivanje pritiskomna povećanim temperaturamaEOZ- elektro-otporno, FZ- frikciono zavarivanje, TL- tvrdo lemljenje, IZ- indukciono zavarivanje...
3) zavarivanje topljenjemEL- elektro-lučno zavarivanje (REL, TIG, MAG, EPP, Plazma...), LZ- zavarivanje laserom,EMZ-elektronski mlaz...
EZ
DZ
KZ
UZ
IZ
EOZ
FZ
TL
EL LZ, EMZ
Mašinski fakultet Sarajevo – Naučna oblast: Tehnike spajanja – Prezentacije auditornih vježbi iz predmeta Tehnike spajanja 1 – I. Hajro, D. Hodžić
2
VJEŽBA 3 – IZVORI TOPLOTE ZA ZAVARIVANJE
Strana - 3
Koncentrisani izvori toplote za zavarivanje – Električni luk i Električna struja
Električni luk pri zavarivanju TIG postupkom
Mašinski fakultet Sarajevo – Naučna oblast: Tehnike spajanja – Prezentacije auditornih vježbi iz predmeta Tehnike spajanja 1 – I. Hajro, D. Hodžić
Volframska elektroda
Električni luk
Osnovni materijal
Šta je to električni luk?
VJEŽBA 3 – IZVORI TOPLOTE ZA ZAVARIVANJE
Strana - 4
Koncentrisani izvori toplote za zavarivanje – Električni luk i Električna strujaElektrični luk ??? Električna struja ???
An electric arc is an electrical breakdown of a gas which produces an ongoing plasma discharge, similar to the instant spark, resulting from a
current flowing through normally nonconductive media such as air[WIKIPEDIA]
Električni luk je kontinualno električno praženjenje kao rezultat protoka električne struje kroz ne-provodljivi medij u normalnim uslovima (zrak)
Električna struja je protok naelektrisanih čestica (konvencija: protok od – ka +)
Električna struja na kontaktnim površinama uzrokuje zagrijavanje zbog povećanog električnog
otpora, ili prolaskom kroz materijal određenog električnog otpora... Joule-ova toplota
2
0( ) (1 )T
Q I R tlRA
R R T R T
ρ
α
= ⋅ ⋅
= ⋅
= = + ⋅
Toplota za zavarivanje nastaje transformacijom kinetičke energije u toplotnu, te konvekcijom i zračenjem električnog luka
Toplota za zavarivanje nastaje uslijed protoka električne energije kroz materijal
određenog električnog otpora
Mašinski fakultet Sarajevo – Naučna oblast: Tehnike spajanja – Prezentacije auditornih vježbi iz predmeta Tehnike spajanja 1 – I. Hajro, D. Hodžić
3
VJEŽBA 3 – IZVORI TOPLOTE ZA ZAVARIVANJE
Strana - 5
Izvori električne struje za zavarivanje1) Transformatori2) Ispravljači3) Agregati i rotacioni pretvarači4) Inverteri
...električni uređaji koji na mjestu zavarivanja daju električnu struju sa karakteristikama pogodnim za zavarivanje...
Karakteristike električne struje pogodne za zavarivanje
Jačina električne strujeI [A]
Napon električnog lukaU [V]
...obezbjediti stabilan električni luk, jonizacija zračnog prostora,
sigurnost zavarivača...
...obezbjediti potrebnu toplotu za topljenje osnovnog i dodatnog
materijala...
2Q I R t= ⋅ ⋅
Mašinski fakultet Sarajevo – Naučna oblast: Tehnike spajanja – Prezentacije auditornih vježbi iz predmeta Tehnike spajanja 1 – I. Hajro, D. Hodžić
VJEŽBA 3 – IZVORI TOPLOTE ZA ZAVARIVANJE
Strana - 6
Izvori električne struje za zavarivanje - TRANSFORMATORI
1 1 2
2 2 1
U n IU n I
= =
1) Električna struja na ulazu u transformator ?
2) Električna struja na izlazu iz transformatora ?
Vidi:http://www.millerwelds.com/education/basicelec/
Mašinski fakultet Sarajevo – Naučna oblast: Tehnike spajanja – Prezentacije auditornih vježbi iz predmeta Tehnike spajanja 1 – I. Hajro, D. Hodžić
4
VJEŽBA 3 – IZVORI TOPLOTE ZA ZAVARIVANJE
Strana - 7
Izvori električne struje za zavarivanje - ISPRAVLJAČI
Transformatorski dio - 1 fazapovećanje struje ismanjenje napona
Ispravljački dio - 2 fazaispravljanje naizmjenične struje
u istosmjernu
1) Električna struja na ulazu u ispravljač ?2) Električna struja na izlazu iz ispravljača ?
Filterski dio - 3 fazadodatno ispravljanjeistosmjerne struje
Vidi:http://www.millerwelds.com/education/basicelec/
Mašinski fakultet Sarajevo – Naučna oblast: Tehnike spajanja – Prezentacije auditornih vježbi iz predmeta Tehnike spajanja 1 – I. Hajro, D. Hodžić
VJEŽBA 3 – IZVORI TOPLOTE ZA ZAVARIVANJE
Strana - 8
Izvori električne struje za zavarivanje - AGREGATI1) Energija na ulazu u agregat ?2) Energija - Električna struja na izlazu iz agregata ?
Koriste se u montaži kada nema mogućnostipriključka na električnu mrežu
...znatno skuplji izvori struje u odnosu natransformatore i ispravljače... cca. 10.000 €
Izvori električne struje za zavarivanje – ROTACIONI PRETVARAČI...struju iz električne mreže posredstvom elektromotora i generatora pretvaraju u struju vrlo dobrih karakteristika za zavarivanje...Namijenjeni za uslove rada sa nestabilnim snabdijevanjem iz električne mreže...
Mašinski fakultet Sarajevo – Naučna oblast: Tehnike spajanja – Prezentacije auditornih vježbi iz predmeta Tehnike spajanja 1 – I. Hajro, D. Hodžić
5
VJEŽBA 3 – IZVORI TOPLOTE ZA ZAVARIVANJE
Strana - 9
Izvori električne struje za zavarivanje - INVERTERIIspravljački dio – 1 faza Filterski dio – 2 faza Visokofrekventni transformator – 3 i 4 faza
Ispravljački dio – 5 faza Filterski dio – 6 faza
AC 380 V50 Hz
DC 380 V AC 380 V30 kHz
AC 80 V30 kHz
Različiti tipovi struje koje se koriste za zavarivanje- izlaz iz Invertera -
Tipovi električne struje na izlazu:- istosmjerna (TIG, MIG uređaji),- visokofrekventna pulsirajuća struja (uglavnom istosmjerna, a može i naizmjenična) – (TIG i MIG uređaji)
Vidi:http://www.millerwelds.com/education/basicelec/
Mašinski fakultet Sarajevo – Naučna oblast: Tehnike spajanja – Prezentacije auditornih vježbi iz predmeta Tehnike spajanja 1 – I. Hajro, D. Hodžić
VJEŽBA 3 – IZVORI TOPLOTE ZA ZAVARIVANJE
Strana - 10
Karakteristike električne struje i električnog luka za zavarivanje
Visokofrekventna naizmjenična struja – HF AC TIG
Koristi se za iniciranje i stabilizaciju električnog luka pri TIG zavarivanju...
niskofrekventna naizmjenična struja –AC TIG
Nestabilan električni luk pri TIG zavarivanju...
Vidi:http://www.millerwelds.com/education/basicelec/
Mašinski fakultet Sarajevo – Naučna oblast: Tehnike spajanja – Prezentacije auditornih vježbi iz predmeta Tehnike spajanja 1 – I. Hajro, D. Hodžić
6
VJEŽBA 3 – IZVORI TOPLOTE ZA ZAVARIVANJE
Strana - 11
Prenos metala u električnom luku u zavisnosti od struje i napona
Short arcprenos kratkim spojem
Spray arcsprej transfer
Pulsed arcPulsirajući transfer
Dijagram napon el. luka – jačina struje - Karakteristična područja prenosa metala u električnom luku
Mašinski fakultet Sarajevo – Naučna oblast: Tehnike spajanja – Prezentacije auditornih vježbi iz predmeta Tehnike spajanja 1 – I. Hajro, D. Hodžić
VJEŽBA 3 – IZVORI TOPLOTE ZA ZAVARIVANJE
Strana - 12
Mikroprocesorski kontrolirani izvori struje za zavarivanje - Fronius “Digitalna Revolucija”Mikroprocesorki kontrolirani
parametri zavarivanjaI [A], U [V]
Prenos metala u električnom luku “dip transfer” – FRONIUS
Prenos metala je određen PULSIRAJUČOM STRUJOM
...objasniti vrijednosti jačine struje u tačkama 1, 2, 3, 4...
Dodatne funkcije uređaja za zavarivanje se ostvaruju instaliranjem
odgovarajućeg software-a...znanje je smješteno u fleksibilnom
software-u, a ne u nefleksibilnom hardware-u (klasični analogni
uređaji za zavarivanje)... Motherboard – matična pločaizvora struje za zavarivanje FRONIUS
Mašinski fakultet Sarajevo – Naučna oblast: Tehnike spajanja – Prezentacije auditornih vježbi iz predmeta Tehnike spajanja 1 – I. Hajro, D. Hodžić
7
VJEŽBA 3 – IZVORI TOPLOTE ZA ZAVARIVANJE
Strana - 13
Regulacija dužine električnog luka
Zahtjev regulacijeZadržati konstantnu dužinu električnog luka!
svrha: zadržati konstantne “predefinirane” parametre zavarivanja: I[A], U [V]ovim se osigurava kvaliteta zavarenog spoja obzirom na:geometrijske karakteristike zavara i prisustvo grešaka
Mašinski fakultet Sarajevo – Naučna oblast: Tehnike spajanja – Prezentacije auditornih vježbi iz predmeta Tehnike spajanja 1 – I. Hajro, D. Hodžić
VJEŽBA 3 – IZVORI TOPLOTE ZA ZAVARIVANJE
Strana - 14
Statička karakteristika izvora struje i statička karakteristika električnog lukaTipovi: strma (REL, TIG, MAG-MIG), ravna (MAG-MIG)...
Zavisnost struje zavarivanja i napona električnog luka nije
linearna, te na važi Ohm-ov zakon: U=I*R
Mašinski fakultet Sarajevo – Naučna oblast: Tehnike spajanja – Prezentacije auditornih vježbi iz predmeta Tehnike spajanja 1 – I. Hajro, D. Hodžić
8
VJEŽBA 3 – IZVORI TOPLOTE ZA ZAVARIVANJE
Strana - 15
INTERMITENCIJA izvora struje zavarivanjaIntermitencija izvora struje predstavlja količnik:ukupnog vremena zavarivanja i ukupnog vremena rada uređaja – izvora struje:
vrijeme zavarivanjaintermitencija izvora struje zavarivanja= vrijeme rada izvora struje
vrijeme rada izvora struje= vrijeme zavarivanja + vrijeme hlađenja (praznog hoda)Primjer:Izvor stuje ima:- intermitenciju od 30% - pri zavarivanju jačinom struje od 200 A;- intermitenciju od 100% - pri zavarivanju jačinom struje od 120 APodatke o intermitenciji izvora struje daje proizvođač uređaja (izvora struje) za zavarivanja
Napomena:...većina uređaja – izvora struje zavarivanja automatski prestaje sa radom (poćinje hlađenje) kada se dostigne radna temperatura od cca. 70 °C......zavarivanje se može ponoviti tek kada se uređaj ohladi ispod određene temperature (cca. 50 °C)...
INTERMITENCIJA pogona za zavarivanje ???
Mašinski fakultet Sarajevo – Naučna oblast: Tehnike spajanja – Prezentacije auditornih vježbi iz predmeta Tehnike spajanja 1 – I. Hajro, D. Hodžić
VJEŽBA 3 – IZVORI TOPLOTE ZA ZAVARIVANJE
Strana - 16
Bilans snage i Pogonska energija (Heat Input)
Snaga električnog luka
Snaga u metalu Gubici el. luka
el el elP = U I⋅
el el elP = U I elη⋅ ⋅ elη
el P ZP = E v⋅
el elP
Z
U IE =v elη⋅
⋅
Pogonska energija
Termički koeficijent iskorištenjapostupka zavarivanja
- električnog luka -
Efektivna energija koja se koristi za zavarivanje, odnosno topljenje uske zone
osnovnog materijala (zavarivačke kupke), te topljenje dodatnog materijala
Ostali gubici podrazumjevaju:- gubitke uslijed prskanja istopljenog materijala,- gubitke provođenjem kroz osnovni materijal,
- gubitke zračenja osnovnog materijala,- gubitke konvekcijom sa osnovnog materijala 0,21 – 0,48TIG
0,65 – 0,85MIG-MAG
0,65 – 0,85REL
0,90 – 0,99EPP
Termički koeficijenti iskorištenja postupka - ηel
Mašinski fakultet Sarajevo – Naučna oblast: Tehnike spajanja – Prezentacije auditornih vježbi iz predmeta Tehnike spajanja 1 – I. Hajro, D. Hodžić