Drago Keše TIG VARJENJE. Strokovno področje: STROJNIŠTVO. Datum objave gradiva: oktober 2017

Transcript

1 Drago Keše TIG VARJENJE Strokovno področje: STROJNIŠTVO Datum objave gradiva: oktober 2017

2 KOLOFON Avtorj: Drago Keše Naslov: TIG varjenje Lektoriranje: Barbara Škorc, prof. Elektronska izdaja Založil: Konzorcij šolskih centrov Novo mesto, oktober 2017 url: Kataložni zapis o publikaciji (CIP) pripravili v Narodni in univerzitetni knjižnici v Ljubljani COBISS.SI-ID= ISBN (pdf) To delo je ponujeno pod Creative Commons Priznanja avtorstva Nekomercialno deljenje pod enakimi pogoji 2.5 Slovenija licenco

3 CIP Kataložni zapis o publikaciji

4 KAZALO VSEBINE POVZETEK O VARJENJU ZGODOVINA VARJENJA VARIVOST VARILSKA TERMINOLOGIJA VARNOST PRI VARJENJU ZVARNI ŽLEB, SPOJ IN OZNAČEVANJE ZVAROV LEGA VARJENJA OSNOVNE NAPAKE V ZVARIH PREISKAVE IN PREIZKUŠANJE ZVAROV (ZVARNIH SPOJEV) NEPORUŠITVENE PREISKAVE PORUŠITVENE PREISKAVE KAKOVOST VARILSKIH DEL TIG VARJENJE OPREMA ZA VARJENJE PRAKTIČNE SMERNICE ZA TIG VARJENJE VARNOST PRI TIG VARJENJU LITERATURA

5 KAZALO SLIK Slika 1: Energija, potrebna za varjenje... 4 Slika 2: Parametri, ki vplivajo na varivost [7]... 6 Slika 3: Vpliv vsebnosti ogljika na trdoto pod navarkom [7]... 7 Slika 4: Dopustna trdota 350 HV kot funkcija povečanja debeline varjenca [7]... 8 Slika 5: Žilavost v zvaru in TVP [3]... 9 Slika 6: Enosmerni tok in izmenični tok Slika 7: Pojmi v zvarnem spoju [12] Slika 8: Elementi žleba pri varjenju V-vara [10] Slika 9: Poimenovanje varov, oznak in grafični prikazi [5] Slika 10: Oblike zvarnih spojev [12] Slika 11: Dodatni simboli za stanje temena in korena zvara [11] Slika 12: Označevanje zvarov [11] Slika 13: Označevanje položaja zvara glede na kazalno črto [11] Slika 14: Primer označevanja prekinjenega vara [11] Slika 15: Različno označevanje debeline kotnega zvara [11] Slika 16: Dodatne oznake (levo - varjeno po celotnem obodu, sredina - varjeno pri montaži, desno - varjeno s poljubnim varilnim postopkom) [11] Slika 17: Lege varjenja na pločevini in cevi [6] Slika 18: Razpoke v sočelnem zvaru [8] Slika 19: Vključek v zvaru [8] Slika 20: Zlep in neprevarjen koren [4] Slika 21: Oblikovne napake (zamaknitev, zajeda, previsoko teme) [4] Slika 22: Ugotavljanje višine temena zvara Slika 23: Penetrantska preiskava (napaka desno) Slika 24: Razvit film pri RTG preiskavi Slika 25: Obrus pri metalografski preiskavi [13] Slika 26: Varjenje po TIG postopku [14] Slika 27: TIG gorilnik Slika 28: Stročnica za pritrjevanje volframove elektrode z elektrodo Slika 29: Jeklenka na posebnem vozičku Slika 30 Reducirni ventil Slika 31: Čelna plošča TIG varilnega aparata Slika 32: Varjenec, pripravljen s spenjalnimi varki Slika 33:Varilni tok pri pulznem varjenju Slika 34: TIG z avtomatskim dodajanjem varilne žice Slika 35: Varilske rokavice Slika 36: Varilna maska KAZALO TABEL Tabela 1: Obremenilni količnik varilnega aparata..26 Tabela 2: Elektrode za TIG varjenje [15].27 Tabela 3: Parametri TIG varjenja za nerjavne materiale [1]. 31 Tabela 4: Parametri TIG varjenja za nerjavne materiale [1]. 32 2

6 POVZETEK Gradivo je nastalo zaradi potrebe po kadrih v gospodarstvu v okviru projekta»razvoj UPD 2017«z namenom usposabljanja odraslih oseb s področja varjenja. Vključuje tako strokovno teoretične vsebine kot praktične napotke pri usposabljanju varilcev s področja TIG varjenja. V uvodnem delu so podane splošne vsebine varilskega področja, kamor sodijo definicije, pojasnila osnovnih varilskih pojmov, vsebine s področja zagotavljanja kakovosti varilskih del in specifični ukrepi za zagotavljanje varnosti in zdravja pri delu ter varovanja pred požarom. V nadaljevanju so podani praktični napotki za varjenje, kamor sodi tako priprava, kot varjenje samo. Gradivo vključuje tudi elemente t.i. e-gradiva, kot so povezave na svetovni splet in video predstavitve strokovnih vsebin. Ključne besede: varjenje, zaščitni plin, napake v zvarih, preiskave zvarov, volframova elektroda, varnost pri varjenju, varilna oprema 3

7 1. O VARJENJU Definicija varjenja pravi, da je varjenje spajanje materialov: trdnih, omehčanih ali raztaljenih na mestu varjenja s pomočjo različnih virov energije, z uporabo pritiska ali brez njega. [2] V uporabi je veliko varilnih postopkov, ki se med seboj zelo razlikujejo. Za nobenega izmed njih ne moremo trditi, da je kateri boljši, saj se skoraj vsak uporablja pri različnih pogojih dela. Postopke varjenja torej delimo na tiste s taljenjem ali s pritiskom, ki ga lahko dosežemo na različne načine. Ena izmed možnosti za delitev varilnih postopkov pa je tudi delitev glede na energijo, ki je potrebna pri postopku varjenja, kar prikazuje spodnja slika. Postopek varjenja glede na energijo Slika 1: Energija, potrebna za varjenje Za posamezne varilske postopke se uporabljajo številske oznake in mednarodne kratice, ki jih opredeljuje standard EN ISO V nadaljevanju je predstavljena številska oznaka z evropsko kratico najpogosteje uporabljenih načinov varjenja: 111, ročno obločno varjenje z oplaščeno elektrodo, MMA; 135, varjenje po MAG postopku, MAG; 136, varjenje po MAG postopku s stržensko žico, MAG; 131, varjenje po MIG postopku, MIG; 4

8 137, varjenje po MIG postopku s stržensko žico, MIG; 141, varjenje po TIG postopku, TIG; 311, plamensko varjenje s kisikom in z acetilenom, OFW; 1.1. Zgodovina varjenja Začetki varjenja segajo v stari vek, ko so Sumerci že poznali način kovaškega varjenja, a se je razvoj varjenja v pravem pomenu besede, s pomočjo električne energije, začel šele ob koncu 19. stoletja. [7] Ruska raziskovalca Bernados in Oliševski sta z grafitno elektrodo vzpostavila električni oblok, izkoristila nastalo toploto za varjenje ter postopek patentirala. Zvar je bil zaradi vdora zraka ter ogljikovih delcev, ki so izhajali iz elektrode, oksidiran in nekakovosten. Za očeta sodobnih varilnih postopkov štejemo Slavjanova, ki je namesto ogljikove elektrode uporabil kovinsko palico in tako rešil težavo z ogljikovimi delci. Leta 1907 pa je švedski metalurg Kjellberg izboljšal postopek varjenja s plaščem na elektrodi, ki je ščitil pred vdorom zraka na zvarno mesto, izboljšal pa je tudi stabilnost in vžig obloka. Razvoj se je nadaljeval do leta 1941, ko se je začelo pojavljati varjenje v zaščitnem plinu, najprej z netaljivo volframovo elektrodo, leta 1948 pa še s taljivo elektrodo v zaščiti aktivnega plina CO2. Tudi postopek plamenskega varjenja je star že več kot 100 let. Postopek se uporablja tudi danes, čeprav ga izpodrivajo modernejši in bolj avtomatizirani postopki varjenja, saj je plamensko varjenje vsestransko in energetsko neodvisno, zato se je postopka prijel izraz»avtogeno varjenje«. [7, 9] 1.2. Varivost Varivost materiala pomeni sposobnost materiala, da se da variti. Definicija mednarodnega varivostnega inštituta pravi, da je kovinski material variv po nekem postopku za določeno rabo, če lahko dosežemo kontinuiteto materiala med elementi konstrukcije s takšnimi zvarnimi spoji, da s svojimi trajnimi karakteristikami in globalnimi posledicami zadovoljujejo predvidene zahteve. Skrajšano bi torej lahko rekli, da varivost pomeni obnašanje materiala med varjenjem (operativna varivost) in po varjenju (globalna ali konstrukcijska varivost), saj pri varjenju v materialu nastanejo določene spremembe, ki so posledica toplotnih vplivov. [2] Če kovino varimo brez bojazni, da bi v materialu nastale spremembe, ki bi porušile homogenost zvarnega spoja, rečemo, da je kovina neomejeno variva. Na varivost vpliva več dejavnikov, kar prikazuje slika 2. Varivostna lastnost je odvisna od kemijske sestave materiala, metalurških lastnosti, ki jih določa postopek pridobivanja materiala, in fizikalnih lastnosti, kot so razteznost, toplotna prevodnost, tališče, modul elastičnosti Možnost izvajanja varjenja je 5

9 odvisna od priprave, izvedbe in obdelave po varjenju. Varnost varjene konstrukcije je zagotovljena, če konstrukcija v svoji življenjski dobi pri normalni uporabi ne spremeni predvidenih lastnosti. Odvisna je od konstrukcijske zasnove, stanja in vrste obremenitve, debeline materiala, obratovalne temperature in podobno. [2, 7] Slika 2: Parametri, ki vplivajo na varivost [7] Kljub dokazani sposobnosti za varjenje se lahko zgodi, da se konstrukcija ob obratovanju poruši. Vzrok za to so razpoke ali lomi. Temu se izognemo tako, da se preprečijo ostri prehodi pri spajanju različnih debelin (zvare lahko konkavno zaoblimo), izogibamo pa se tudi konstrukcijskim koncentracijam napetosti. Dober konstruktor se mora s svojo konstrukcijo znati izogniti prevelikim notranjim napetostim, ki bi porušile zavarjeno konstrukcijo. [7] Osnovni pogoj za kakovostno varjenje je kakovosten material, kar mora proizvajalec zagotavljati s potrdili, certifikati ali atesti. Treba se je zavedati, da popolnega jamstva varivosti ne more zagotoviti niti najboljši proizvajalec materiala, saj na varivost poleg sestave materiala vplivajo tudi tehnološki pogoji. Osnovo za izbiro ustreznega osnovnega in dodajnega materiala dajejo varivostni preizkusi. Glede na obseg in zahtevnost govorimo o treh vrstah preizkusov varivosti: - Smallscale test (majhni preizkušanci) se uporablja za določanje posameznih lastnosti materiala in spoja ter za določanje nagnjenosti k razpokam. - Largescale test (večji preizkušanci) simulira dejansko stanje v bodoče obremenjeni konstrukciji, pri katerem zasledujemo numerične vrednosti, ki dajejo kritično velikost napake, ter določamo kritično temperaturo obratovanja konstrukcije ali stroja. 6

10 - Fullscale test (veliki preizkušanci) se izvaja na resnični velikosti, lahko tudi v pomanjšani velikosti na modelu, kjer pod dejanskimi pogoji merimo obnašanje konstrukcije ali stroja v obratovanju. To testiranje zaradi velikih stroškov redkeje uporabljamo, upravičeno pa pri zahtevnih projektih, ko uvajamo novo varilno tehnologijo. [7] Delež ogljika v jeklu je za oceno varivosti najpomembnejši, ta za oceno dobre varivosti ne sme presegati 0,22 %, ker je to meja kaljivosti, v TVP (toplotno vplivano področje) nastajajo mehkejše in bolj žilave mikrostrukture. Na spodnji sliki je razvidno, kako ogljik vpliva na trdoto pod navarkom v TVP. Po standardu IIW (Mednarodni inštitut za varilstvo) je najvišja dopustna trdota v TVP za nosilne konstrukcije iz fino zrnatih jekel 350 HV (trdota, merjena po Vickersu). [7] Slika 3: Vpliv vsebnosti ogljika na trdoto pod navarkom [7] Na oceno varivosti vplivajo tudi drugi parametri (debelina, ostali legirni elementi, nečistoče ). Za ugotavljanje varivosti je IIW predpisal način, kako na splošno ocenimo varivost jekla. To naredimo tako, da izračunamo ogljikov ekvivalent po enačbi: C eq IIW = C + Mn 6 + (Cr + Mo + V) 5 + (Ni + Cu) 15 PRAVILA: Če je C eq IIW < 0,45, je jeklo dobro varivo, dovoljena je uporaba poljubnega dodajnega materiala. Če je CC eq IIW = 0,45 0,60, je potrebno predgrevanje med 100 in 200 o C in uporaba bazičnega dodajnega materiala. 7

11 Če je C eq IIW > 0,60, je potrebno visoko predgrevanje od 250 do 350 o C, uporaba nizkovodičnih elektrod ter termična obdelava po varjenju [7]. Slika 4 prikazuje zniževanje C eq ob naraščanju debeline materiala. Slika 4: Dopustna trdota 350 HV kot funkcija povečanja debeline varjenca [7] Na varivost vplivajo tudi drugi legirni elementi. Silicij deluje dezoksidacijsko, saj veže kisik in ga odplavlja v žlindro. Povečuje tudi odpornost proti staranju. Jeklo ga mora vsebovati med 0,15 in 0,45 %. Kljub znižanju vsebnosti ogljika z manganom povečujemo trdnost jekla, saj tako izboljšamo varivost in žilavost. Mangan veže nase žveplo in tako niža občutljivost za nastanek razpok v vročem stanju. Žveplo v jeklu ni zaželeno, saj povzroča krhkost v toplem in pri varjenju razpokljivost v vročem stanju. Običajno ga je v jeklu manj kot 0,035 %. Tudi fosfor pospešuje krhkost v hladnem, sicer pa dviguje natezno trdnost ter mejo tečenja. Količine so primerljive z žveplom. [7] Pri varjenju, torej pri segrevanju in ohlajanju, pri materialu prihaja do sprememb mikrostrukture, s tem pa tudi do sprememb lastnosti varjenega materiala. Slika 5 kaže različno strukturo materiala v TVP pri sočelnem enovarkovnem varjenju pločevine. Zaradi različne strukture je v TVP tudi različna žilavost. Najmanjša žilavost pri konstrukcijskem jeklu je dosežena v področju grobozrnate strukture. Problematično je tudi medkritično področje, kjer nastajajo MA-strukture (martenzitno-avstenitne), ki so za žilavost neugodne, ter ugodnejše MB-strukture (martenzitno-bainitne). Po nekaterih teorijah naj bi bile ravno MA-strukture povzročitelji krhkega loma. Krhkost povzročata prisilno raztopljeni ogljik v martenzitu in elastične napetosti v zaostalem avstenitu. Pri večvarkovnem varjenju nastajajo MA in MBstrukture v vseh medkritično segretih delih zvara. Zaradi večkratnega segrevanja in ohlajanja 8

12 MA in MB-strukture popustijo, s tem pa se spreminja tudi njihov vpliv. Pričakovati je ugodnejši vpliv na žilavost kot pri enovarkovnem varjenju. [3] Slika 5: Žilavost v zvaru in TVP [3] 2. VARILSKA TERMINOLOGIJA Osnovni material - je material, ki ga želimo variti. Dodajni material - je material, ki ga pri varjenju dodajamo. Lahko ga dodajamo ročno ali pa se dodaja avtomatsko. To so lahko taljive elektrode, varilne žice v obliki palice ali žice, navite na kolut. Oblok - je četrto agregatno stanje zraka, ko zrak zaradi ionizacije postane prevoden. Oblok zagotavlja energijo, ki je potrebna za taljenje osnovnega in dodajnega materiala. Nastane torej zaradi prehoda električnega toka skozi plinasti medij. Var - je material, ki je bil med varjenjem raztaljen (lahko tudi omehčan) in sestoji iz osnovnega, lahko pa tudi dodajnega materiala. Var je lahko skupek več posameznih varkov, ki nastanejo v eni potezi varjenja. Zvar - je var, ki spaja dva ali več elementov v nerazstavljivo celoto. Uvar - je tisti del vara, ki sega v globino osnovnega materiala. Navar - je var na površini osnovnega materiala z namenom dimenzijskega popravka strojnega elementa ali z namenom spremeniti mehanske lastnosti površine osnovnega materiala. Teme vara - je del varka, ki nastane na tisti strani, na kateri varimo. Koren vara - je tisti del varka, ki nastane na nasprotni strani varjenja. Zvarni spoj - sestoji iz vsaj dveh elementov za varjenje. Oblike zvarnih spojev so odvisne od medsebojnih leg elementov za varjenje. 9

13 ELEKTRIČNI TOK [A] ELEKTRIČNI TOK [A] Toplotno vplivano področje/toplotno vplivana cona (TVP/TVC) - je področje osnovnega materiala ob varu, kjer ni prišlo do taljenja, je pa bila temperatura tako visoka, da so nastale strukturne spremembe v materialu. Napetost varjenja - je potencialna razlika med negativnim in pozitivnim polom na varilnem aparatu med varjenjem, ko je vzpostavljen varilni oblok. Meri se v voltih [V]. Napetost praznega teka - je napetost, ki se pojavi takrat, ko je varilni aparat priklopljen na omrežno napetost, z njim pa ne varimo. Ta je navadno višja od napetosti pri varjenju. Varilni tok - steče skozi varilni oblok in ustvarja toploto za taljenje osnovnega in dodajnega materiala. Varilni tok je lahko enosmerni ali izmenični, kar prikazuje slika 6. + ENOSMERNI TOK + IZMENIČNI TOK ČAS ČAS - Slika 6: Enosmerni tok in izmenični tok - Predgrevanje - je segrevanje pred varjenjem. S tem se lahko izognemo težavam med samim varjenjem ali pa preprečimo nastanek razpok po varjenju. Pri večvarkovnem varjenju je pomembna tudi vmesna temperatura med posameznimi varki (medvarkovna temperatura). Lega varjenja - je položaj varjenca med postopkom varjenja. Spodnja slika predstavlja primere nekaterih pojmov v zvezi s sočelnim zvarnim spojem. Slika 7: Pojmi v zvarnem spoju [12] 10

14 3. VARNOST PRI VARJENJU Pri izvajanju varilskih del je zelo pomembno, da ne pozabimo na ustrezno izvajanje ukrepov, ki zagotavljajo varno in zdravo delo. Pomembni so tako ukrepi kolektivne varnosti kot uporaba osebne varovalne opreme, ki mora ustrezati posameznemu varilnemu postopku. Žal pa varilci prepogosto pozabljajo tudi na zahtevano požarno varnost. Do največ požarov zaradi varjenja pride na t.i. začasnih varilskih deloviščih, ko izvajalci varilskih del ne odstranijo gorljivih snovi iz okolice varjenja (vsaj 5 metrov). Po varjenju je potrebno zagotoviti tudi požarno stražo. Pri varilnem postopku so varilci izpostavljeni sledečim nevarnostim: nevarnost udara električnega toka; opekline zaradi dotika z vročim predmetom; opekline oziroma poškodbe zaradi sevanja obloka (obločni postopki varjenja); zaslepitve zaradi močne svetlobe (plamenske tehnike); zastrupitve in zadušitve; poškodbe zaradi prekomernega hrupa; poškodbe zaradi neergonomičnih delovnih mest; mehanske poškodbe pri pripravi varjencev ter obdelavi zvarov Vedno pazi na svojo varnost! Specifični ukrepi za varno in zdravo delo pri varjenju s praktičnimi napotki so opisani v nadaljevanju gradiva. 4. ZVARNI ŽLEB, SPOJ IN OZNAČEVANJE ZVAROV Pred varjenjem je pomembno pripraviti osnovni material za varjenje, kot so: priprava zvarnega žleba ter čiščenje in razmaščevanje. Za kakovostno izvedbo varjenja mora biti varjenec na mestu varjenja očiščen oksidov, barve, cinka, maščob in ostalih nečistoč. Postopek lahko izvedemo mehansko (peskanje, ščetkanje, brušenje ) in/ali kemično. Pri varjenju tankih osnovnih materialov posebne priprave zvarnega žleba (razen čiščenja) ni potrebno izvajati, kar pa ne velja za varjenje debelejših varjencev, saj moramo poskrbeti za dobro prevaritev korenskega varka. Koti posnetja zvarnega žleba ne smejo biti preveliki, saj se tako povečajo stroški pri pripravi žleba in tudi varjenja samega (večja poraba energije, časa in dodajnega materiala). Oblika zvarnega žleba je odvisna od tega, ali bomo varili enostransko ali dvostransko, pa tudi od same oblike zvarnega spoja. Elemente žleba prikazuje spodnja slika. 11

15 Slika 8: Elementi žleba pri varjenju V-vara [10] Glede na obliko priprave zvarnega žleba v varjeni konstrukciji nastajajo različni zvari. Prikazovanje spojev na risbah je določeno s standardom SIST EN ISO Nekaj oblik zvarnih spojev z oznakami in s poimenovanji zvarov je prikazanih na naslednji sliki. 12

16 Vzemi si čas in dobro pripravi zvarni rob, obrestovalo se bo. 13

17 Slika 9: Poimenovanje varov, oznak in grafični prikazi [5] Najpogosteje uporabljena zvarna spoja sta sočelni zvarni spoj in T-spoj (v slednjem nastaja kotni zvar), pojavljajo pa se še vogelni, prekrovni, robni in križni spoj. Shematsko jih prikazuje slika 10. Slika 10: Oblike zvarnih spojev [12] Poleg omenjenega pa standard SIST EN določa tudi dodatne simbole za stanje korena in temena zvara, kar prikazuje slika

18 Slika 11: Dodatni simboli za stanje temena in korena zvara [11] Omenjeni standard določa tudi označevanje zvarov v tehnološki dokumentaciji. Uporablja se poenostavljeno označevanje zvarov in zvarnih spojev. Poleg poenostavljenega označevanja lahko za»pomembnejše«zvare podrobne informacije o posameznem spoju in zvaru najdemo v opisu varilnega postopka (WPS). Slika 12: Označevanje zvarov [11] Slika 13 prikazuje označevanje zvara na delovni risbi s kazalno črto s puščico. Kadar je črtkana referenčna črta pod polno referenčno črto oziroma na nasprotni strani polne referenčne črte, 15

19 kot je simbol za zvar, pomeni, da mora biti teme zvara na tisti strani, kot prikazuje kazalna črta s puščico. V nasprotnem primeru, ko je črtkana referenčna črta nad polno referenčno črto oziroma na isti strani polne referenčne črte, kot je simbol za zvar, mora biti teme zvara na nasprotni strani, kot jo označuje puščica. Slika 13: Označevanje položaja zvara glede na kazalno črto [11] Slika 14 prikazuje primer označevanja zvara, ko ta ni varjen po celotni dolžini varjenca. Slika 14: Primer označevanja prekinjenega vara [11] Označevanje debeline kotnega zvara lahko izvedemo na več različnih načinov. Nekaj primerov ponazarja slika 15. Običajna zahteva za izvedbo kotnega zvara znaša: a = (0, 5 0, 7) t min a dimenzija kotnega zvara t min debelina tanjše pločevine 16

20 Slika 15: Različno označevanje debeline kotnega zvara [11] Poleg vsega naštetega lahko že omenjenim načinom označevanja zvarov dodamo še simbole za dodatno oznako, kot prikazuje slika 16. Slika 16: Dodatne oznake (levo - varjeno po celotnem obodu, sredina - varjeno pri montaži, desno - varjeno s poljubnim varilnim postopkom) [11] V nadaljevanju lahko prikazanemu simbolu (sliki 16, desno) dodamo pomembne parametre zvara, kot so: kakovostni razred, vrsta varilnega postopka, lega varjenja, vrsta dodajnega materiala Primer dodatne oznake za označevanje zvara, kot ga opredeljuje standard SIST EN 287-1, je podan v nadaljevanju. 111; MMA, ročno obločno varjenje z oplaščeno elektrodo P; pločevina FW; kotni zvar W01; skupina materiala RR; vrsta oplaščene elektrode t08; debelina varjenca PA; lega varjenja ss; enostransko varjenje nb; varjenje brez podložke nl; enovarkovno varjenje 17

21 5. LEGA VARJENJA Standard SIST EN ISO 6947 definira delovne lege varjenja v prostoru glede na smer varjenja. Vsako varilno lego standard poimenuje z dvočrkovno oznako. Prva oznaka»p«pomeni pozicijo, druga črka pa ponazarja posamezno lego, začenši z»a«, ki označuje vodoravno lego. Tipične varilne lege na pločevini in cevi ponazarja slika 17. [6] Slika 17: Lege varjenja na pločevini in cevi [6] 18

22 6. OSNOVNE NAPAKE V ZVARIH Lahko bi rekli, da popolnega zvara skoraj ni. Nepravilnosti se lahko pojavijo tako v zvaru kot v TVP. Zato moramo ločiti med nepravilnostmi in napakami. Nepravilnosti so odstopanja od idealnega stanja, ki so običajno še sprejemljiva, napake pa presegajo nivo sprejemljivosti nepravilnosti v zvaru. Tako kot smo v prejšnjem poglavju govorili, da je varivost odvisna od mnogih dejavnikov, je tudi pri napakah zelo podobno. Pojavijo se lahko zaradi slabo izbranega postopka varjenja glede na osnovni in dodajni material, neustrezne toplotne obdelave pred in po varjenju, slabe priprave varjencev Pogosto se napake pojavijo zaradi neupoštevanja predpisanega postopka varjenja. Nepravilnosti v zvarih podaja standard SIST EN ISO V tem standardu je vsaka napaka označena s štirištevilčno oznako. Prva številka pomeni skupino napake, ostale tri pa klasifikacijo napake znotraj skupine. Napake so v osnovi razdeljene v šest skupin. [8] V prvo skupino spadajo razpoke, ki jih štejemo med najbolj nevarne napake v zvaru ali v TVP, prikazuje jih slika 18. Pojavijo se pri hitrem ohlajevanju zvarjenca. Pogoste so pri materialu z večjo vsebnostjo ogljika, lahko pa nastanejo tudi nekaj dni po varjenju, če je v zvaru večja količina vodika. [8] Slika 18: Razpoke v sočelnem zvaru [8] V drugi skupini se nahajajo tako imenovane votlinice. Te se pojavljajo v zvaru zaradi ujetega plina, ki ni uspel priti na površje pred strditvijo taline. Navadno so črvaste oblike, pri dinamični obremenitvi obstaja nevarnost pojava razpoke [8]. V tretji skupini se nahajajo trdni vključki, ki se v zvaru lahko pojavijo kot ostanki žlindre ali pa so posledica odtaljevanja volframove elektrode oziroma bakrene podložke. Napako prikazuje slika 19. [8] Slika 19: Vključek v zvaru [8] Zelo pogosta napaka je pomanjkljivost zvarnega spoja, ki jo uvrščamo v četrto skupino napak. Med najbolj pogoste napake te skupine štejemo slabo prevarjen koren tako na sočelnem kot na kotnem zvaru. Napaka je prikazana na sliki 20. Pomanjkljivost se lahko pojavlja med samimi 19

23 varki ali med varkom in osnovnim materialom. Tej napaki z drugo besedo rečemo tudi zlep in jo štejemo med zelo nevarne varilske napake. Vzrok je pogosto nepravilna drža gorilnika ali elektrode, lahko tudi nezadostna jakost varilnega toka pri obločnih postopkih varjenja. [8] Slika 20: Zlep in neprevarjen koren [4] Peto skupino varilskih napak imenujemo oblikovne napake, ki so v veliki meri odvisne od varilca samega. Pojavijo se zaradi nepravilnega naklona gorilnika ali elektrode, slabe priprave varjenca in varilnega aparata ipd. Mednje uvrščamo previsoko ali prenizko teme, nesimetričnost zvara, zajede ob zvaru na osnovnem materialu, zamik varjenca, slabo nadaljevanje zvara in podobno. Nekaj vrst oblikovnih napak prikazuje slika 21. [8] Slika 21: Oblikovne napake (zamaknitev, zajeda, previsoko teme) [4] V šesti skupini se nahajajo varilske napake, ki jih še nismo omenili. Zelo pogosta napaka je čezmerno brizganje, vžig obloka izven zvarnega žleba, oksidirana površina zvara, napake zaradi prevelikih spenjalnih zvarkov, zabrusi in zaseki ter podobno. [8] Napaka je prekomerna nepravilnost v zvaru. 7. PREISKAVE IN PREIZKUŠANJE ZVAROV (zvarnih spojev) Nepravilnosti oziroma napake v zvarih lahko ugotavljamo na več različnih načinov. V osnovi lahko ugotavljamo napake tako, da varjenca ne poškodujemo (neporušitvene preiskave), ali tako, da varjenec oziroma zvar uničimo (porušitvene preiskave oziroma preizkusi). 20

24 7.1. Neporušitvene preiskave Na ta način preiskujemo nepravilnosti in napake v zvarih oziroma neposredni okolici na površini in v notranjosti. Ugotavljamo razpoke, pore, vključke Med najbolj razširjene metode štejemo t.i. VT (visual testing oz. vizualna kontrola). S to metodo lahko seveda ugotavljamo le nepravilnosti na površini zvara. Izvaja se tako, da pogledamo zvar z oddaljenosti največ 600 mm pod kotom največ 30. Pomagamo si z merilniki za ugotavljanje dimenzijske ustreznosti zvara, raznimi lupami, po potrebi pa tudi z dodatnimi osvetlitvami. Slika 22: Ugotavljanje višine temena zvara Zelo razširjena in relativno poceni je tudi metoda uporabe penetrantov. Preiskava poteka tako, da varjenec najprej mehansko očistimo. Po mehanskem čiščenju na zvar nanesemo čistilo. Ko se ta popolnoma posuši, nanj nanesemo še drugo komponento, navadno rdeč penetrant, ki ga pustimo pronicati v morebitne nepravilnosti približno 15 min. Rdeč penetrant s krpo in z uporabo čistila rahlo obrišemo in na zvar nanesemo še bel razvijalec, ki iz površinske napake potegne rdeč penetrant in tako na mestu napake nastane rdeč madež na beli podlagi. Najpogosteje penetrante najdemo v obliki spreja. Če so penetranti fluorescentni, moramo za ugotavljanje napak uporabiti ultravijolično svetilko. S to metodo je mogoče preiskovati tudi površinske napake na drugih materialih, ne le na zvarjencih. Slika 23: Penetrantska preiskava (napaka desno) 21

25 Z radiografsko preiskavo, to je preiskava z RTG (rentgenskimi) in ϒ- žarki (gama žarki), ki prodrejo skozi trdna telesa in tam oslabijo. Napake lahko preiskujemo na celotnem prerezu. Na mestu napake na materialu je intenzivnost sevanja skozi material manjša. Na filmu, ki ga pri tej preiskavi posnamemo, se napaka pokaže kot začrnitev. Za ugotavljanje položaja napake moramo preizkušanec presvetliti z dveh smeri. Spodnja slika prikazuje napako slabe prevaritve korena na 2 mm debeli pločevini. Napaka pri varjenju je lahko življenjsko nevarna. Slika 24: Razvit film pri RTG preiskavi Za materiale, debele nad 8 milimetrov, lahko uporabimo tudi ultrazvočno preiskavo. S to preiskavo lahko napako najdemo, jo natančno lociramo in ugotovimo velikost napake v notranjosti preizkušanca. Metoda spada med akustične metode in je primerna za preiskave materialov, ki prevajajo zvok. Pri tej metodi napake odkrivamo tako, da s sondami vzbujamo ultrazvočno valovanje, ki deluje na principu piezo-električnega elementa. Ob napaki se zvok v sprejemnik vrne nekoliko oslabljen. Z analizo zvoka določimo karakteristike napake v materialu. Ena izmed možnosti ugotavljanja napak je tudi preiskava z magnetnimi delci. S to metodo poiščemo napake na površini preizkušanca ali tik pod njegovim površjem. Slabost metode pa je, da lahko preiskujemo le feromagnetne materiale. Na površino, ki jo želimo preizkusiti, se nanese tekočina z magnetnim prahom, ta se pri vzpostavitvi magnetnega polja okoli napake odzove drugače kot pri homogenem materialu. Tako se locira in določi velikost površinske napake na zvarjencu. Pri varjenju cevovodov in tlačnih posod navadno izvedemo kontrolo tesnosti zvarov oziroma celotnega elementa. Izvajanje te metode je zelo odvisno od vrste materiala in namembnosti cevovoda. Ta preizkus lahko izvajamo s posebnimi črpalkami z uporabo tekočega ali plinastega medija Porušitvene preiskave 22

26 Bistvo teh preiskav je, da se zvarjenec oziroma zvar poruši, s tem pa se ugotavljajo mehanske lastnosti zvarjenca oziroma zvara. Seveda končni izdelek po preizkusu ni več uporaben. Lahko pa se izdelajo varilski vzorci, ki so varjeni pod enakimi pogoji kot zvari v realni zvarni konstrukciji. Tako lahko preizkušamo ustreznost varilskega postopka oziroma usposobljenost samega varilca. Med porušitvene preiskave spadajo: - Natezni preizkus, ki ga izvajamo na posebnih trgalnih strojih, v katere vpnemo etalone (narejene iz čistega vara oz. osnovnega materiala), ki jih raztegujemo do pretrganja. Pri tem spremljamo posebni diagram napetosti v odvisnosti od raztezka. - Tlačni preizkus, ki ga uporabljamo za krhke materiale oziroma za elemente, ki so večinoma obremenjeni na tlak. V stiskalnici stiskamo vzorec do nastanka prvih razpok. - Upogibni preizkus, s katerim lahko ugotovimo zlepe varjencev ali razpoke. Izdelek na podporah s posebnim valjastim pestičem upogibamo do porušitve. - Prelomni preizkus je zelo priročna metoda. V tem primeru zvar na določenem mestu nekoliko oslabimo (lahko zarežemo z rezalko) in ga prelomimo. Ugotavljamo stanje ustrezne prevaritve korena zvara, prisotnost por, vključkov in razpok. - Metalografska preiskava je ena izmed možnosti za ugotavljanje strukture zvarnega spoja. Potrebno je izdelati prerez varjenca, ki ga spoliramo in jedkamo. Pokaže se struktura površine, ki jo lahko opazujemo s prostim očesom ali pa pod mikroskopom. Primer vzorca (obrusa) prikazuje slika Kakovost varilskih del Slika 25: Obrus pri metalografski preiskavi [13] Za kakovost opravljenih varilskih del je potrebno upoštevati več dejavnikov. Zavedati se je treba, da so slabo opravljena dela lahko zelo draga in velikokrat tudi življenjsko nevarna. Na končno kakovost imajo zagotovo velik vpliv že sama izbira ustreznega varilskega postopka, izbira osnovnega in dodajnega materiala ter ustrezna tehnologija dela. Zagotavljanje kakovosti se začne že pri načrtovanju izdelka in se nadaljuje do končne kontrole. V pomoč nam je standard ISO 9001, ki temelji na načelih vodenja kakovosti nenehnih izboljšav 23

27 in s tem povečanja zadovoljstva strank. Zahteve po kakovosti pri varjenju pa določa standard SIST EN 729. Natančna navodila za varjenje so praviloma podana v popisu varilnega postopka (WPS Welding Procedure Specification), ki izhaja iz standarda EN 288. V dokumentu najdemo navodila za izbiro varilskega postopka, vrsto zvara in lego varjenja, podatke o osnovnem in dodajnem materialu, pripravi zvarnih robov ter podatke o ostalih varilnih parametrih. Kadar se varilska dela opravljajo na terenu, je potrebno voditi varilski dnevnik, kamor se vpisujejo podatki o izvedbi del. Sem sodijo tudi zapisi o kontroli. Pri zagotavljanju kakovostne izvedbe varilskih del ne moremo govoriti le o preiskavah in preizkušanju varjencev, ampak tudi o zagotavljanju sposobnosti in preizkušanju varilcev. Varilci se morajo usposabljati za varilska dela in za varjenje zahtevnih zvarov, periodično pa tudi preverjati usposobljenost za opravljanje varilskih del. V procesu preverjanja (certificiranja) morajo varilci dokazati ustrezni nivo teoretičnega in praktičnega znanja. Praktična znanja se preverjajo z varjenjem predpisanih testnih varilskih vzorcev, ki se skladno s standardi tudi preiskujejo in/ali preizkusijo. Varilcu, ki izpolnjuje pogoje, akreditirani certifikacijski organ izda certifikat kvalifikacije varilca, na katerem so podatki njegove kvalifikacije. Kvalifikacijo mora varilec periodično potrjevati vsakih šest mesecev pod pogojem, da je varilec v preteklem obdobju opravljal varilska dela, skladna z njegovo kvalifikacijo. Kvalifikacija se podaljša za dve leti, če sta v zadnjem šestmesečnem obdobju potrjevanja sprejemljivo ocenjena dva zvara (RT ali UT). Kvalifikacija je pod posebnimi pogoji (zagotavlja jih proizvajalec) veljavna toliko časa, dokler je potrjena. Potrjuje se vsakih šest mesecev. Varilec lahko podaljša kvalifikacijo tudi s ponovnim opravljanjem celotnega postopka na vsaka tri leta. Eden izmed certifikatov, ki dokazuje usposobljenost za varjenje, je certifikat nacionalne poklicne kvalifikacije, ki ima trajno veljavo, velja pa za določen način varjenja (MIG/MAG varilec, TIG varilec, plamenski varilec ). 8. TIG VARJENJE Postopek TIG varjenja spada med obločne postopke v inertnem zaščitnem plinu, ki se je razvil relativno pozno, nekje po drugi sv. vojni. Razvit je bil prioritetno za potrebe varjenja visokolegiranih jekel, aluminija in njegovih zlitin, danes pa z njim varimo vse kovinske materiale. Prednost tega varilnega postopka zagotovo ni produktivnost, zvari pa dosegajo zelo visoko kakovost. Pomembno je tudi dejstvo, da med varjenjem ni brizganja. Zelo velika prednost glede na MIG/MAG varjenje ali varjenje z oplaščeno elektrodo je tudi, da je vnos dodajnega materiala neodvisen od varilnega toka, možno je torej variti tudi brez dodajanja materiala, tako da enostavno pretalimo samo zvarne robove varjencev. Zaradi ozko 24

28 koncentriranega obloka je možno variti tudi zelo tanke materiale, celo manj kot 0,5 mm. Zaradi ozke koncentracije obloka je tudi vnos energije manjši kot pri prej omenjenih varilnih postopkih, kar ima za posledico manjše deformacije osnovnega materiala. Kratica TIG pomeni tungsten (volfram) inert gas. Oblok gori med netaljivo volframovo elektrodo in osnovnim materialom, zvarna talina, okolica zvara in volframova elektroda pa so zaščiteni z nevtralnim plinom argonom. Princip varjenja je prikazan na spodnji sliki. Slika 26: Varjenje po TIG postopku [14] Varilni oblok je visoko energetsko stanje zraka, ko ta postane električno prevoden. Pri sodobni varilni za opremi za TIG varjenje oblok vzpostavimo s pomočjo visokofrekvenčnega generatorja in praktično ne naredimo direktnega kratkega stika med volframovo elektrodo in osnovnim materialom. Zaradi iskre, ki nastane pri visokofrekvenčnem vžigu, ali kratkega stika pri kratkostični vzpostavitvi obloka, konica elektrode zažari in prične oddajati elektrone, ki potujejo od minusa k plus polu. Ostanku atoma, ki je oddal elektron, pravimo pozitivni ion. Ta ni več nevtralen, ampak je postal pozitiven in polni prostor med poloma. Elektroni se lahko pri trku z nevtralnimi atomi z njimi spojijo, pravimo jim negativni ioni in prav tako polnijo prostor obloka. V obloku so torej molekule, atomi, elektroni, pozitivni in negativni ioni. Prostor med konico elektrode in osnovnim materialom zaradi termične emisije elektronov postaja električno prevoden, pojav imenujemo tudi plinsko razelektrenje. Električni tok steče skozi prostor v obliki obloka, v njem pa nastaja temperatura, potrebna za taljenje osnovnega, lahko pa tudi dodajnega materiala. Pri sodobnih TIG varilnih napravah lahko izbiramo med varjenjem z enosmernim ali izmeničnim tokom. Slednjega, torej enosmernega, uporabljamo za varjenje aluminija in njegovih zlitin, enosmernega pa za varjenje ostalih materialov. Enosmerni tok ima oznako DC, izmenični pa AC. Pri varjenju z enosmernim tokom je elektroda navadno priklopljena na minus pol, nekatere naprave obratne polaritete sploh ne omogočajo več. 25

29 8.1. Oprema za varjenje Že v uvodu je bilo omenjeno, da lahko naprava za varjenje zagotavlja izmenični ali enosmerni tok. Izvor varilnega toka je tudi bistvena komponenta varilne opreme. Naprave, ki omogočajo varjenje z višjimi varilnimi tokovi, so lahko tudi vodno hlajene, kar pomeni, da imamo vodno hlajene tudi gorilnike. Tako kot ostale naprave za obločne postopke varjenja so tudi sodobne naprave za TIG varjenje elektronsko krmiljene, zato so bistveno lažje, predvsem pa omogočajo stabilnejši oblok. Karakteristika izvora toka je padajoča, kar pomeni, da se z daljšanjem varilnega obloka varilni tok ne spremeni veliko, varilni učinek pa zato le postane manjši, saj koncentracija energije ni več tako ozka, nastajajo pa širši in ne tako globoki uvari. Nekatere sodobne varilne naprave dopuščajo pulziranje enosmernega varilnega toka, kar je zelo primerno za varjenje zelo tankih materialov, pa tudi sicer je proces varjenja bolj pod nadzorom. Pomemben podatek za varilno napravo je tudi intermitenca ali obremenilni količnik. V naslednji tabeli so povzeti podatki za obremenilni količnik 220 A varilne naprave Fronius MagicWave 2200 Tabela 1: Obremenilni količnik varilnega aparata X (40 C) 35 % 100 % I 220 A 150 A Tabela prikazuje, da lahko s polno obremenitvijo (220 A) varimo 35 % časa od skupno 10 minut, torej varimo 3,5 minute in počakamo naslednjih 6,5 minut. Pri 150 A pa ni omejitev glede časa varjenja. Iz varilne naprave poleg priključnega vodnika izhajajo tudi masni kabel s kleščami in cevni paket, ki se zaključi z gorilnikom. V cevnem paketu se nahajajo električni vodniki za vklop varjenja, lahko pa tudi regulacijo toka, cevka za zaščitni plin, lahko pa tudi cevi za hlajenje gorilnika pri vodno hlajenih varilnih napravah. Sestavni deli gorilnika so prikazani na sliki. Slika 27: TIG gorilnik 26

30 Slika 28: Stročnica za pritrjevanje volframove elektrode z elektrodo Na gorilniku se nahaja tipka za vklop in izklop, lahko pa tudi displej za prikaz varilnega toka in tipke za nastavljanje toka. V samem gorilniku je stročnica za pričvrstitev elektrode s pritrdilno matico. Dimenzija stročnice mora biti usklajena s premerom volframove elektrode. Zaščitni plin na varilno mesto usmerja keramična šoba. Pazi, keramična šoba pri udarcu hitro poči. Elektroda za TIG postopek varjenja je 175 mm dolga palica (ko je le-ta nova), ki mora biti narejena iz materiala z zelo visokim tališčem. Takšen material je volfram, ki ima tališče nekoliko nad 3400 C. Standardni premeri elektrod so 1, 1,6, 2, 2,4, 3,2 in 4 mm. Najpogosteje se uporabljata premera 2,4 ali 3,2 mm, pri manjših varilnih aparatih tudi 1,6 mm. Kljub temu, da govorimo o netaljivi volframovi elektrodi, jo štejemo med potrošni material, saj se vseeno nekoliko obrablja. Pri normalni uporabi naj bi vzdržala vsaj 40 delovnih ur. Pri napravah s kratkostično vzpostavitvijo obloka pa se življenjska doba elektrode še nekoliko skrajša. Zaradi izboljšanja lastnosti elektrode in s tem varjenja je ta lahko legirana s torijevim, z lantanovim, s cerijevim ali cirkonijevim oksidom. Elektrode so označene z barvami. V tabeli, ki je povzeta s spletne strani podjetja INGVAR, so predstavljene tipične lastnosti najpogosteje uporabljanih elektrod za TIG varjenje. Tabela 2: Elektrode za TIG varjenje [15] Vrsta elektrode Zelene wolfram elektrode (100 % wolfram) Lastnosti Imajo najvišjo porabo v primerjavi z ostalimi tipi elektrod. Pri segrevanju zelenih wolfram elektrod se ustvari čista zaobljena konica, ki zagotavlja odlične rezultate pri AC varjenju (izmenični tok). Odlikujejo jih stabilni varilni oblok, najpogosteje se uporabljajo pri varjenju aluminija in magnezija. Za DC (enosmerni tok) varjenje se običajno ne uporabljajo. Rdeče wolfram elektrode (97,3 % wolframa in 1,8 2,2 % torija) Rdeče volframove elektrode odlikujejo jih preprosta uporaba, vsestranskost in dolga življenjska doba. S torijem se 27

31 elektrodam izboljša vzpostavitev obloka in omogoča višji tok varjenja. Ker varjenje poteka pri veliko nižji temperaturi kot je talilna točka elementov, je življenjska doba elektrod občutno daljša. V primerjavi z drugimi elektrodami rdeče wolfram elektrode deponirajo manj wolframa v zvar, kar povečuje čistost samega vara. Z razpršenostjo torija po celotni elektrodi se slednji poveča trdnost in ohranja ostrina same konice. Opomba: Torij je radioaktiven, tako da je pri uporabi potrebno upoštevanje navodil proizvajalca. Zlate wolfram elektrode (97,8 % wolframa in 1,3 1,7 % lantana) Imajo nekatere neprekosljive lastnosti pri TIG varjenju. Imajo odlične rezultate pri vzpostavitvi varilnega obloka, nizko stopnjo odgorevanja, visoko stabilnost obloka in odlične lastnosti pri ponovnem vžigu obloka. So odlična zamenjava za rdeče elektrode, saj imajo podobne lastnosti glede prevodnosti. Lahko se uporabljajo tako za AC kot DC varjenje. Lantan ohranja konico elektrode ostro, kar se pozna pri odličnih rezultatih pri varjenju nerjavnih materialov in jekla. Prav tako se lahko uporabljajo tudi za varjenje aluminija, titana, bakra, niklja in magnezija. Sive wolfram elektrode (98 % wolframa in 2 % cerijevega oksida) Modre wolfram elektrode (98 % wolframa in 2 % lantanovega oksida) Lahko se uporabljajo tako za AC kot DC varilni postopek. Slednji zagotavlja odlične rezultate pri nižjem varilnem toku. Zagotavljajo podobne rezultate kot rdeče elektrode. Enostaven in hiter vžig obloka, stabilni oblok in dolga življenjska doba so glavne prednosti modrih elektrod. Primerne so tako za AC kot DC varjenje visoko in nizko legiranega jekla, aluminija, titana, bakra, niklja in magnezija. Odlične lastnosti pri vžigu omogočajo uporabo elektrod tudi pri avtomatskem varjenju. Pri varjenju aluminija mora imeti elektroda zaobljeno konico, pri ostalih materialih pa elektrodo obrusimo v šiljasto obliko podobno kot risalno iglo. Brusimo jo lahko na univerzalnih ali specialnih brusilnih strojih. Sodobni varilni aparati imajo možnost samooblikovanja zaobljene konice, kar prikazuje video: 28

32 Optimalna lega volframove elektrode je takrat, ko med konico elektrode in šobo tvori 120, običajno je to od 2-4 mm iz keramične šobe. To izbiramo glede na premer elektrode in jakost varjenja, pri 2,4 mm debeli elektrodi izbiramo šobo med oznako 6 in 8. Ni priporočljivo, da uporabimo premajhno šobo, saj lahko povzročimo vrtinčenje plina, ki za seboj potegne zrak, kar povzroča oksidacijo zvara. Za zaščito zvarne taline se v Evropi uporablja zaščitni plin argon (Ar), ki je običajno shranjen v jeklenki pod tlakom 200 barov (nove jeklenke tudi do 300 barov) v plinastem stanju. Jeklenka ima na vratu temno zeleno barvo. Inertni ali nevtralni zaščitni plin se uporablja za zaščito zvarne taline in okolice zvara, kamor sodi tudi volframova elektroda. V Ameriki uporabljajo namesto argona pretežno helij (He). Argon daje značilno obliko uvara, to je relativno ozek, a globok uvar. Za varjenje se lahko uporabijo tudi inertne plinske mešanice Ar je plin, ki je približno 1,4-krat težji od zraka, je brez barve, vonja in okusa, v zaprtem prostoru pa zaradi svoje teže potuje na dno in ustvarja pogoje za zadušitev, zato je zelo pomembno prezračevanje prostorov. Plin je negorljiv. Pridobiva se iz zraka, njegova vsebnost v zraku je manj kot 1 %. Čistost plina za varjenje mora biti 99,996 %, oznaka čistosti je 4,6. Med transportom mora biti ventil na jeklenki vedno pokrit z zaščitnim pokrovom, da preprečimo poškodbe ventila pri morebitni prevrnitvi. Proizvajalci ponujajo tudi bolj inovativne rešitve, ki ščitijo ventile tudi med uporabo. Ena izmed rešitev je predstavljena na spletni strani SAPIO plinov: Sicer pa mora biti jeklenka, ki je v uporabi, pritrjena na varilni voziček ali kakšno drugo držalo, ki preprečuje prevrnitev ter s tem poškodbo ventila. Slika 29: Jeklenka na posebnem vozičku Na jeklenki se nahajajo manometri z nastavnim (reducirnim) ventilom, ki služi za nastavljanje ustreznega pretoka zaščitnega plina na varilno mesto, pretok je merjen v l/min. Običajno nastavimo med 6 in 10 l/min (lahko pa pretok orientacijsko uskladimo kar z notranjim premerom keramične šobe). Pri prevelikem pretoku zaščitnega plina skozi šobo lahko pride do vrtinčenja plina, ki za seboj potegne zrak, kar škodljivo vpliva na kakovost zvara. Reducirni 29

33 ventil nastavljamo tako, da s privijanjem nastavnega vijaka v smeri urinega kazalca pretok plina skozi ventil povečujemo, v nasprotni smeri torej pretok zmanjšamo. Ko pretok na nizkotlačnem manometru zmanjšamo, tega ne moremo opaziti vse do takrat, dokler tlaka ne spustimo iz cevi. Sama priprava varilne naprave za varjenje po TIG postopku je predstavljena na videu: TUKAJ! Slika 30 Reducirni ventil 8.2. Praktične smernice za TIG varjenje Za ustrezno izbiro in nastavitev varilnega aparata je zelo pomemben podatek, iz katerega materiala je narejen varjenec. Kadar varimo aluminij, magnezij ali njune zlitine, moramo poseči po varilnem aparatu z izmeničnem tokom (AC), sicer pa varimo z enosmernim tokom (DC). Pred samim varjenjem je potrebno zvarni žleb ustrezno pripraviti ter nastaviti varilne parametre. Napotke za pripravo zvarnega žleba najdemo v popisu varilnega postopka (WPS) ali drugi varilni dokumentaciji. Zelo pomembno je tudi mehansko in kemično čiščenje nečistoč z varjencev. Okvirni podatki o obliki žleba in varilnih parametrih so podani v tabeli 3 in 4. 30

34 Tabela 3: Parametri TIG varjenja za nerjavne materiale [1] Pri varjenju aluminija so parametri in priprava nekoliko drugačni kot pri nerjavnih materialih. 31

35 Tabela 4: Parametri TIG varjenja za nerjavne materiale [1] Poleg same priprave zvarnega žleba je pomembna tudi nastavitev varilnega toka in polaritete. Pri večini materialov, razen Al, je elektroda na minus polu enosmernega varilnega toka. Jakost varilnega toka se nastavlja za tri področja. Poleg glavnega varilnega toka še za začetni in končni tok, ki se nastavljata procentualno na varilnega. Na samem aparatu moramo nastaviti tudi način varjenja, ki je lahko dvo- ali štiritaktni (2T/4T). Pri 2T pritisnemo gumb na gorilniku za vzpostavitev obloka in po določenem času (nastavimo tudi čas) preide tok iz začetnega v varilnega, ko gumb spustimo, varilni tok po prednastavljenem času ugasne. Pri 4T načinu pa s pritiskom na gumb vzpostavimo oblok, ki ima jakost nastavljenega začetnega toka, ko tipko spustimo v nastavljenem času, preidemo na nivo varilnega toka. Pri ponovnem pritisku na tipko se po nastavljenem času tok spusti na nivo nastavljenega končnega toka in ko tipko spustimo, končni tok ugasne. Zaželeno je, da imamo nastavljeno tudi zapihavanje zaščitnega plina še nekaj časa po prekinitvi varjenja, dokler se talina ne strdi, in šele nato odmaknemo gorilnik. Nekateri varilni aparati omogočajo tudi predpihavanje zaščitnega plina. Oblok je torej možno vzpostaviti z visokofrekvenčnim generatorjem (z elektrodo se približamo na 2 do 3 mm do varjenca in stisnemo startno tipko na gorilniku, na varjenec preskoči iskra, ki 32

36 vzpostavi oblok) ali s kratkim stikom (z elektrodo kratko in hitro potegnemo po varjencu in tako vzpostavimo oblok). Varilne parametre nastavljamo na čelni plošči varilnega aparata. Slika 31: Čelna plošča TIG varilnega aparata TIG varjenje omogoča varjenje z dodajanjem ali brez dodajanja materiala. Na povezavi: je nabor varilne žice za TIG varjenje slovenskega proizvajalca Elektrode Jesenice, d. o. o. Dodajni material je torej varilna žica, ki mora imeti podobno kemijsko sestavo kot varjenec. Žica je običajno v obliki varilne palice dolžine 1 m in debeline od 0,5 do 8 mm, običajno pa uporabimo žico, debelo okoli 2 mm. Žica za varjenje konstrukcijskih jekel je zaradi zaščite proti koroziji tanko pobakrena. Oznaka varilne žice se nahaja na embalaži, vgravirana pa je tudi na žici sami. Gorilnik vodimo tako, da ga nagnemo v nasprotni smeri varjenja približno za 10 do 15 z vertikalne smeri. Lahko bi rekli, da varimo v levi smeri. Dodajni material točkasto dodajamo v zvarno talino pod kotom približno 90 glede na gorilnik. Zelo je potrebno paziti, da pri umikanju dodajnega materiala iz taline tega ne odmaknemo predaleč. Razžarjeni dodajni material mora biti ves čas v atmosferi zaščitnega plina, sicer oksidira in s tem poslabša kvaliteto zvara. S TIG postopkom pogosto varimo sočelne zvare na relativno tanki pločevini. Za kakovosten zvar pa je poleg varjenja samega pomembna tudi priprava, kamor sodi tudi izdelava spenjalnih varkov, ti varki preprečujejo pretirano deformacijo varjencev, s tem pa tudi spreminjanje širine špranje med varjencema. Pri tankih pločevinah so spenjalni varki dolgi približno od 2 do 4 debeline pločevine, med samimi varki pa je približno 20-kratna razdalja debeline pločevine. 33

37 Slika 32: Varjenec, pripravljen s spenjalnimi varki Tako kot pri elektroobločnem varjenju z oplaščeno elektrodo pri varjenju z usmernikom se tudi pri TIG varjenju z enosmernim tokom pojavlja pihalni učinek. To je odklon električnega obloka v smeri proti večji masi zaradi vpliva magnetnega polja, ki nastaja okoli električnega vodnika. Do tega lahko pride tudi zaradi uporabe različnih magnetnih prijemal. Učinek lahko omilimo z nagibom gorilnika ali uporabo večjih mas, ki jih damo na varjenec oziroma s premaknitvijo masnega kabla. Kadar varimo sočelne zvare, sploh pri nerjavnih materialih, je zvar na nasprotni strani zelo oksidiran, zato je vedno potrebno poskrbeti za zaščito zvarnega korena z zaščitnim plinom. Kadar varimo cevi, lahko enostavno dovajamo majhne količine plina kar v cev, ki jo z obeh strani zapremo z lepilnim trakom ali zamaškom, poskrbimo le za majhne odprtine za dovod in odvod zaščitnega plina. Pri sočelnih zvarih na pločevinah in kotnih zvarih pa si moramo pomagati s podlogami, ki zaščitni plin zadržujejo na korenu. Tako kot pri varjenju po MIG/MAG postopku sodobne varilne naprave tudi pri TIG varjenju omogočajo pulzno varjenje v enosmernem toku. Nekaj časa torej varimo z višjim in nekaj časa z nižjim tokom, saj tako lažje kontroliramo globino uvara in obliko temena. Slika 33:Varilni tok pri pulznem varjenju Varilna oprema za TIG varjenje omogoča tudi avtomatizacijo postopka. Tako kot pri MIG/MAG varjenju tudi pri TIG varjenju dovajamo varilno žico na mesto varjenja avtomatizirano. Razlika 34

38 je v tem, da je pri TIG varjenju ne dovajamo skozi gorilnik, ampak ob njem preko posebnega držala oziroma vodila. Slika 34: TIG z avtomatskim dodajanjem varilne žice 8.3. Varnost pri TIG varjenju Podobno kot MIG/MAG varjenje tudi TIG postopek predstavlja določeno mero tveganja za nastanek poškodb pri delu oziroma za razvoj poklicnih bolezni, saj prav tako spada med postopke obločnega varjenja. Varilec je izpostavljen nevarnostim udara električnega toka, sevanju obloka, dimnim plinom, požaru Zaradi omenjenega je potrebno upoštevati določene varnostne ukrepe, da tveganja ne povzročijo poškodb ali bolezni. Kot najpomembnejši ukrep za varovanje zdravja je zmanjšanje tveganja oziroma nevarnosti na mestu samem. Kljub ukrepom, ki zmanjšujejo tveganje, je potrebno uporabljati ustrezno osebno varovalno opremo, ki je posebej prilagojena za postopke obločnega varjenja. Sem sodi: Varilska delovna obleka, ki je skladna s standardom varilne (EN ISO 11611) in toplotne zaščite (EN ISO 11612). Seveda ne smemo pozabiti na zaščito rok, uporabljati moramo varilske rokavice v skladu z EN 12477, EN 388 in EN 407. Slika 35: Varilske rokavice Zelo pomembni so tudi varovalni delovni čevlji, ki naj bodo skladni s standardom CE EN ISO 20345:2011 S3 SRC HRO. Priporočljivo je, da je obutev iz usnja in ima temperaturno obstojni podplat, ki ne drsi, prav tako je priporočljivo, da je obutev 35

39 nekoliko višja, s pokritimi vezalkami, z možnostjo hitrega sezuvanja ter da ima kovinsko ali kompozitno kapico za zaščito prstov. Za zaščito oči in obraza pred ultravijoličnim sevanjem uporabljamo varilno masko z ustrezno zatemnitvijo, skladno s standardom: Oprema za varovanje oči in obraza pri varjenju in podobnih postopkih (EN 175). Uporabljajo se lahko maske z vložnimi mineralnimi stekli ali pa avtomatske varilne maske z možnostjo nastavljanja stopnje zatemnitve, pri čemer višja številka pomeni večjo zatemnitev. Za TIG postopek se uporabljajo zatemnitve od 9 do 13. Zelo intenzivno je sevanje pri varjenju nerjavnih materialov ali aluminija. Poleg ultravijoličnega sevanja, ki je nevidno in prodre v globino tkiva ter povzroči pekočo bolečino v očeh, se pri varjenju pojavi tudi infrardeče toplotno sevanje, ki je prav tako nevidno, povzroča pa toploto, po kateri se koža poti in pordeči. Zelo nevarno je tudi za oči, saj lahko povzroči odmiranje mrežnice in celo oslepitev. Utrujajoče za oči je tudi svetlobno sevanje. Pomembna je tudi zaščita oči pri pripravi zvarnih robov in obdelavi zvarov, v tem primeru uporabimo varovalna prosojna očala. Slika 36: Varilna maska Za zaščito pred dimnimi plini lahko uporabljamo respiratorje kot samostojno varilno varovalno opremo ali v kombinaciji z naglavnimi varilnimi maskami. Pri stalnih varilnih mestih je potrebno dimne pline odsesavati. Priporočljivo je odsesavanje navzdol, ki je nekoliko manj učinkovito, ali na stran, da preprečimo prehod dimnih plinov mimo glave. Pri odsesavanju navzdol obstaja nevarnost, da nam podtlak, ki nastaja zaradi sesanja, odsesa tudi zaščitni plin na robu varjenca. Za zaščito sluha pred prekomernim hrupom, zlasti pri pripravi zvarnega robu in obdelavi zvarov z brušenjem, je potrebno uporabljati opremo za varovanje sluha. Sem sodijo ušesni čepki ali naušniki. Poleg uporabe osebnih varovalnih sredstev je potrebno upoštevati tudi ostale varnostne ukrepe kolektivne varnosti. Zaradi nevarnosti udara električnega toka je potrebno preprečiti mokroto na delovnem mestu, izogibamo pa se tudi stiku volframove elektrode z golo kožo. Poškodovane električne vodnike je potrebno nemudoma popraviti. Vsako električno popravilo na varilni opremi ali inštalaciji lahko odpravi le pooblaščena oseba. Zaradi poškodb z dimnimi in ostalimi plini se je potrebno izogibati varjenju v zaprtih in utesnjenih prostorih. Če se temu ne moremo izogniti, je potrebno zagotoviti nadzor nad 36