Zavarivanje

1. UVOD

Zavarivanje

je proces izrade nerazdvojivog spoja uspostavljanjem me

uatomskih

veza izme

u delova koji se zavaruju, pri kome se pojedina

no ili kombinovano koristi toplot-

na i mehani

ka energija, a po potrebi i dodatni materijal. Postupci zavarivanja, koji se naj

eš

koriste u praksi, zasnovani su na lokalnom zagrevanju materijala iznad temperature topljenja,
kada zavareni spoj nastaje o

vrš

avanjem (elektrolu

no), ili na lokalnom zagrevanju materi-

jala do temperature topljenja, kada zavareni spoj nastaje uz dodatno delovanje pritiska (elek-
trootporno). Zavarivanjem je mogu

e spajanje metala sa metalom, nemetala sa nemetalom i

metala sa nemetalom, ali se u prakti

nom smislu podrazumeva spajanje metala sa metalom.

Zavarivanje je jedan od najvažnijih tehnoloških procesa u savremenoj industriji,

posebno u mašinogradnji, gra

evinarstvu, brodogradnji i procesnoj industriji. Naj

eš

a prime-

na zavarivanja je za izradu nose

ih metalnih konstrukcija spajanjem pojedinih delova – limova

i profila, za izradu procesne opreme – posuda i cevovoda pod pritiskom, i za popravku
polomljenih ili istrošenih metalnih delova. Izrada odgovornih konstrukcija složenijeg oblika je
mogu

a i zakivanjem i livenjem, ali se primenom zavarivanja ostvaruju višestruke prednosti.

Tako se, u odnosu na zakovane konstrukcije, zavarivanjem postiže ušteda u materijalu oko
20%, a u odnosu na odlivke 20–50%, pri

emu se skra

uje vreme izrade. Prednosti zavarenih

spojeva nad zakovanim spojevima u nose

im konstrukcijama mogu da se objasne primerom

na sl. 1.1. S obzirom na to da se kod zakovanog spoja sila koja deluje u jednom limu preko
zakivaka prenosi na drugi lim, jasno je da je kod nose

ih spojeva potreban ve

i broj odgovara-

e raspore

enih zakivaka, što komplikuje njihovu izradu. Osim toga, da bi se ostvarila

kvalitetna zakovana veza potreban je relativno veliki preklop, što pove

ava masu konstrukcije.

Zavareni spoj je stoga bolje tehni

ko rešenje, pod uslovom da je dobro izveden, što nije uvek

jednostavno posti

Slika 1.1. Primer a) zakovanog; b) zavarenog spoja

Teško

e koje se javljaju pri izradi zavarenih konstrukcija su prvenstveno posledica

primene toplotne energije, odnosno termo-deformacionog ciklusa zavarenog spoja. Me

utim,

tehnologije spajanja materijala kod kojih se toplotna energija ne koristi ili se koristi u manjoj
meri (zavarivanje pritiskom ili kombinacijom pritiska i toplote, lemljenje i lepljenje) ne daju
spojeve dovoljne

vrsto

e za primenu u odgovornim konstrukcijama, ili su suviše skupe, pa se

koriste samo u specifi

nim konstrukcijama. Stoga se za izradu odgovornih konstrukcija koristi

zavarivanje topljenjem, pri

emu se posebno vodi ra

una o ponašanju materijala tokom termo-

deformacionog ciklusa.

Istorijski posmatrano, neki postupci zavarivanja su stari koliko i otkri

e metala, kao

npr. kova

ko zavarivanje gvož

a. Me

utim, razvoj savremenih postupaka zavarivanja po

inje

krajem XIX veka, a njihova zna

ajna primena sredinom XX veka.

Prvi uspešni pokušaji elektrolu

nog zavarivanja netopljivom grafitnom elektrodom su

bili 1881. godine u Francuskoj (Demeriton – spajanje olovnih akumulatorskih plo

a) i 1882.

godine u Rusiji (Benardos – zavarivanje

elika strujom iz akumulatora). Primena Benardos-

ovog postupka je ostala na nivou ograni

ene reparature i navarivanja zbog dva problema: prvi,

zbog prisustva

estica ugljenika od delimi

no istopljene grafitne elektrode, usled

ega se dobi-

jao tvrd i krt spoj, i drugi, zbog apsorpcije gasova (prvenstveno kiseonika i azota iz vazduha),
što je nepovoljno uticalo na kvalitet spoja.
Slede

i zna

ajan korak napravio je ruski inženjer Slavjanov, koji je 1889. godine

uspešno primenio topljivu elektrodu u elektri

nom luku jednosmerne struje, dobijene poseb-

nim generatorom. Time je otklonjen prvi od navedenih problema, što je omogu

ilo kvalitetnije

spajanje dva metalna predmeta. Drugi problem je rešio švedski inženjer Kjelberg 1907. godine
uvo

enjem obložene elektrode, što je omogu

ilo da sredinom dvadesetih godina ru

elektrolu

no zavarivanje postane osnovni postupak zavarivanja. S druge strane, u cilju zaštite

od okolne atmosfere i postizanja stabilnijeg luka, tridesetih godina u SAD i SSSR su razvijeni
postupci elektrolu

nog zavarivanja topljivom elektrodnom žicom pod praškom,

ime je ujedno

zna

ajno pove

ana i proizvodnost. Postupci elektrolu

nog zavarivanja u zaštiti inertnih gasova

su 1941. godine (netopljiva volframova elektroda) i 1948. godine (topljiva elektrodna žica)
uvedeni u SAD, dok je aktivni gas (ugljen-dioksid) prvi put primenjen 1953. godine u SSSR.
Su

eono elektrootporno zavarivanje je prvi put primenio Tomson u SAD 1886. godi-

ne, dok je ta

kasto zavarivanje osvojeno 1905. godine, a šavno 1922. godine.

Gasno zavarivanje je poznato još od 1894. godine, a njegova šira primena po

inje

1902. godine, kada je prona

en jeftin postupak dobijanja kiseonika iz vazduha, dok je acetilen

dobijen još 1892. godine u Kanadi. Nešto kasnije, 1911. godine, u SAD je acetilenski plamen
koriš

en za rezanje

elika.

Specijalni postupci zavarivanja su uvedeni u praksu uglavnom posle II Svetskog rata,

u skladu sa tehnološkim razvojem i potrebama njihove primene. Tako se zavarivanje plazmom
koristi od 1955. godine, zavarivanje trenjem od 1956. godine, zavarivanje elektronskim
snopom od 1957. godine, difuzno zavarivanje od 1959. godine, zavarivanje laserom i zavari-
vanje eksplozijom od 1960. godine. Danas se smatra da je 98 postupaka zavarivanja osvojeno
i primenjeno u praksi, uklju

uju

i lemljenje, prema klasifikaciji Ameri

kog društva za zavari-

vanje (AWS – American Welding Society).
Osim

konvencionalnih

(elektrolu

no, elektrootporno i gasno) i specijalnih postupaka

zavarivanja, i ve

pomenutih postupaka srodnih zavarivanju (rezanje, lemljenje i lepljenje),

treba pomenuti i navarivanje, kao proces identi

an zavarivanju, koji se ne koristi za spajanje

materijala, ve