Kako funkcionira zavarivanje?
Neboderi, egzotični automobili, lansiranja raketa - određene stvari jednostavno privlače vašu pažnju. Zavarivanje , očigledno, nije jedno od njih. Možda ste proveli cijeli život a da niste razmišljali o toj temi. Sigurno ćete biti iznenađeni činjenicom da, prema nekim procjenama, zavarivanje utiče na čak 50 posto bruto nacionalnog proizvoda Sjedinjenih Američkih Država. Bez zavarivanja, nijedan od tih nevjerovatnih nebodera, automobila ili raketa ne bi postojao.
Zavarivanje je u svojoj srži jednostavno metoda spajanja dva komada metala zajedno. Iako postoje i drugi načini spajanja metala (zakivanje, lemljenje...), zavarivanje je postalo prvi izbor zbog svoje snage, efikasnosti i svestranosti .
Postoji mnogo različitih metoda zavarivanja , a nove se otkrivaju. Neki procesi koriste toplinu kako bi u suštini rastalili dva komada metala zajedno, često dodajući "punilo" spoju koji djeluje kao vezivno sredstvo. Druge metode se oslanjaju na pritisak za spajanje metala, a neke koriste kombinaciju topline i pritiska. Za razliku od lemljenja, gdje metalni dijelovi koji se spajaju ostaju nepromijenjeni, proces zavarivanja uvijek mijenja materijal koji se spaja.
Ovo može izgledati pomalo nevažno, ali je ključno za razumijevanje zašto zavarivanje proizvodi tako jake spojeve. U procesima lemljenja i lemljenja, dva komada metala se spajaju uvođenjem trećeg materijala (sa nižom tačkom topljenja) u smjesu. Dodavanje tog trećeg materijala između površina originalnih komada povezuje komade zajedno. Veza je, međutim, jaka samo onoliko koliko je čvrsta veza. Zavarivanje, s druge strane, eliminira posrednika i spaja originalne dijelove direktno jedan s drugim. Rezultat je jaka, kohezivna veza koja je često jaka kao i sam materijal.
U ovom članku ćemo detaljnije pogledati kako tačno funkcionira zavarivanje . Također ćemo ispitati neke od mnogih situacija u kojima se koristi zavarivanje,sa stručnošću i opremom potrebnom da se sve to ostvari. Ali prije nego to učinimo, pogledajmo gdje je sve počelo.
S obzirom na svu mašineriju uključenu u procese zavarivanja, možda mislite na zavarivanje kao na relativno nov proces. U stvarnosti zavarivanje postoji hiljadama godina. Rani primjeri zavarivanja pronađeni su na lokacijama u rasponu od Irske do Indije, a neki datiraju iz bronzanog doba. Naravno, ove civilizacije nisu imale ogromnu količinu alata i mašina kojima zavarivači sada imaju pristup. Kako su uspjeli zavariti?
Proces koji su koristili je poznat kao kovanje. Da bi započeli proces, kovači bi grijali metal sve dok ne bi bio jarko crvene boje (ali još uvijek ne tečan). Kovači bi tada ta dva komada, malo preklopljena, stavljali na nakovanj i spajali ih zajedno. Zakivanje ima nekoliko ograničenja. Samo relativno meki metali se mogu zakivati jedan za drugi i proces je veoma naporan. Na mjestima bez struje, međutim, postupak se i dalje koristi.
Kovanje je bilo jedina mogućnost do 19. stoljeća. Međutim, s početkom industrijske revolucije, brojna otkrića potaknula su razvoj zavarivanja. Istraživanja električne energije donijela su elektrode i električne lukove. Rudimentarne baklje razvijene su sredinom stoljeća. Oba otkrića će značajno uticati na metode zavarivanja sledećeg veka.
Do kasnih 1800-ih, zavarivanje je postalo pokretačka snaga u proizvodnji. Međutim, metode ovog doba nisu bile savršene. Oksidacija (proces vezivanja metala u česticama kiseonika u atmosferi) se dešavala tokom procesa zavarivanja i zavareni spojevi su bili porozni i krti. Takvi zavari predstavljaju ozbiljan rizik za radnike. Na primjer, u periodu od 1895. do 1905. godine, loše izgrađeni kotlovi su svakodnevno eksplodirali, uzrokujući hiljade smrtnih slučajeva. Jasno je da je postojala hitna potreba za boljim metodama zavarivanja. U nastavku ćemo naučiti više o novim i poboljšanim metodama, počevši od bližeg pogleda na specifičnosti zanata.
Zavarivanje na moru i u svemiru
Zavarivači ronioci rutinski popravljaju brodove i naftne platforme, obično koristeći elektrolučno zavarivanje (negirajući korištenje plamena). Zavarivanje u svemiru je na drugom kraju spektra. Vakuum prostora stvara idealno okruženje za zavarivanje jer nema gasova koji bi stupili u interakciju sa mestom zavarivanja.
Zavarivanje izvan Zemljine atmosfere omogućilo je Međunarodnu svemirsku stanicu.
Specifičnosti zavarivanja 
Kao i šah , zavarivanje je lako naučiti, ali je teško savladati. Profesionalni zavarivači imaju veliki broj različitih varijabli koje treba uzeti u obzir prilikom obavljanja posla. Bez obzira koliko je posao bio komplikovan, potrebne su samo tri stvari da se završi: oprema za zavarivanje , materijal za zavarivanje i sigurnosna oprema . Najosnovnija oprema za zavarivanje, za povremenu upotrebu u kućnoj radionici, može se naći za manje od 100 eura. Uobičajeno je da su ovi uređaji namijenjeni za elektrolučno zavarivanje (REL) ili zavarivanje elektrodama. Mnoge jedinice imaju samo prekidač za uključivanje/isključivanje u smislu kontrola, što ih čini lakim za rukovanje. Međutim, neki uređaji (kao što su oni koji se koriste u laserskom zavarivanju) su toliko skupi i složeni da se koriste samo u velikim industrijama. Što se tiče materijala, neke je lakše zavariti od drugih. Čelik može biti odličan izbor zbog svoje čvrstoće, dostupnosti i zavarljivosti. U pravilu, što je čelik jači, to je teže zavariti. U skladu s tim, nekoliko čeličnih legura je razvijeno zavarivanjem. Naravno, gotovo svaki metal se može zavariti, uključujući liveno gvožđe, bronzu, aluminijum, pa čak i titanijum, iako je za potonje potrebna visoko zaštićena atmosfera jer je metal visoko reaktivan. Šta god da zavarite, zapamtite:
sigurnost na prvom mjestu . Ako ste ikada lično vidjeli zavarivanje, možete svjedočiti zasljepljujućem svjetlu koje proces stvara. Gledanje direktno na mjesto zavarivanja bez zaštite može izazvati bolnu upalu rožnjače s osjećajem poput pijeska u oku. Nije ni čudo da je dobra maska za zavarivanje preduvjet za svaku zaštitnu opremu. Maske za zavarivanje dolaze u mnogim stilovima. Najjednostavniji su oni koji imaju zatamnjenu ploču kroz koju zavarivač gleda tokom zavarivanja.Naprednije maske automatski potamne kako mjesto vara postaje svjetlije. Osim zasljepljujuće svjetline, zavarivanje može stvoriti temperature do 5.500 stepeni Celzijusa i brojne iskre, što zahtijeva rukavice i duge rukave.
Konačno, odgovarajuća ventilacija je ključna, ovisno o metodi zavarivanja. Zavarivači mogu biti izloženi štetnim tvarima kao što su olovo, živa i ugljični monoksid. Ventili za odzračivanje mogu spriječiti nakupljanje isparenja u radnom području.
Kako funkcionira zavarivanje
Spremni smo za početak zavarivanja. Većina zavarenih spojeva danas spada u jednu od dvije kategorije: elektrolučno zavarivanje i plinsko zavarivanje.
Elektrolučno zavarivanje koristi električni luk za topljenje radnih materijala kao i materijala za punjenje zavarenih spojeva. Elektrolučno zavarivanje uključuje pričvršćivanje žice za uzemljenje na materijal za zavarivanje ili drugu metalnu površinu. Druga žica se postavlja na materijal koji se zavari. Nakon što se žica malo odvoji od materijala, stvara se električni luk. Izgleda kao kada izvučete kablove za paljenje iz akumulatora. Luk tada spaja radne dijelove zajedno s materijalom za punjenje koji pomaže da se dijelovi drže zajedno.
Unošenje punila u spoj zahtijeva mirnu ruku i oko za detalje. Kako se štap topi, zavarivač mora kontinuirano unositi dodatni materijal u spoj malim, sigurnim pokretima. Ovi pokreti su ono što zavarenim spojevima daje poseban izgled. Prebrzo ili presporo kretanje, ili držanje luka preblizu ili predaleko od materijala može stvoriti loše zavarene spojeve.
REL zavarivanje, zavarivanje inertnim gasom (poznato kao metalni inertni gas, ili MIG, zavarivanje) i zavarivanje volframovim lučnim gasom (često se naziva zavarivanje inertnim gasom od volframa ili TIG, zavarivanje) su elektrolučno zavarivanje.
Ove tri uobičajene metode imaju svoje prednosti i nedostatke. Zavarivanje elektrodama, na primjer, je jeftino i lako se uči. Takođe je sporiji i manje svestran od nekih drugih metoda. Nasuprot tome, TIG zavarivanje je teško naučiti i zahtijeva posebnu opremu za zavarivanje. TIG zavarivanje, međutim, proizvodi visokokvalitetne šavove i može zavariti materijale koje druge metode ne mogu.
Plinsko zavarivanje je još jedna popularna metoda zavarivanja. Ovaj proces obično koristi acetilenski/kiseonički plamenik za topljenje radnog materijala i šipke za zavarivanje. Zavarivač istovremeno kontroliše gorionik i šipku, stvarajući potpunu kontrolu nad zavarenim spojem. Iako je plinsko zavarivanje manje uobičajeno u industriji, još uvijek se često koristi za održavanje i popravke, kao i na skulpturama (više o tome kasnije).
„ Ekstremno zavarivanje“
Užareni električni lukovi i baklje nisu dječja igra, ali postoje ekstremniji načini zavarivanja. Eksplozijsko zavarivanje koristi pritisak koji stvara snažna eksplozija za spajanje metala. Zavarivanje laserskim snopom oslanja se na snažne lasere za spajanje metala. Ultrazvučno zavarivanje koristi visokofrekventne vibracije koje uzrokuju da molekuli metala rezoniraju i tako se spajaju.
Dobar zavar je teško pronaći
Možemo se prisjetiti historije zavarivanja i da su lomljivi, porozni zavari uzrokovali ozbiljne sigurnosne probleme u industrijskim primjenama. Veliki dio problema s tim prvim zavarenim spojevima proizlazi iz oksidacije. Kako je nauka o zavarivanju napredovala, tako su napredovale i metode za zaštitu mjesta zavarivanja od kisika. Kod zavarivanja elektrodama, na primjer, elektroda je obložena zaštitnim premazom. Ova zaštita ima nekoliko različitih namjena, od kojih je jedna stvaranje plinskog štita za mjesto zavarivanja. MIG i TIG zavarivanje idu tako daleko da se koriste rezervoari za gas koji neprekidno obavijaju mesto zavarivanja inertnim gasovima. Zaštita mjesta zavarivanja od oksidacije neophodna je za formiranje čvrstog zavara.
Sam proces pripreme je možda jednako važan za proizvodnju jakih zavara. Osiguravanje da radni materijali budu bez masnoće, prljavštine i prašine samo je prvi korak u pravilnoj pripremi zavarenog spoja. Odabir pravog tipa spoja je ključan za kvalitetan zavar.
Nakon zavarivanja, kvalitet vara možete provjeriti na nekoliko načina. Vizuelni pregled može pokazati da je zavarivač radio pogrešnom brzinom ili amperažom, stvarajući pukotine i duge nepravilnosti. Zavarivači također mogu kontrolirati svoj rad ispitivanjem magnetnim česticama, penetracijom tekućine, ultrazvučnim ispitivanjem, rendgenskim ispitivanjem, ispitivanjem pod pritiskom ili drugim metodama.Bez obzira koji se test koristi, osiguravanje da je zavar jak i siguran je važan korak u procesu.
Zavarivanje u industriji i umjetnosti
Većina poslova zavarivanja vezana je za proizvodnju u industriji. Automobilska industrija, brodogradnja, komercijalna gradnja, gradnja mostova - lista poslova zavarivanja se nastavlja u nedogled.
Iako su većina zavarivača muškarci, hiljade žena zarađuju za život od zavarivanja. Zavarivači su igrali ključnu ulogu u brodogradnji tokom Drugog svjetskog rata.
Jedna od zanimljivijih primjena zavarivanja dolazi iz umjetničke zajednice. Neki od prvih primjera zavarivanja ikada bili su umjetnička djela, poput željeznog stupa u Delhiju, Indija, i zlatnih zdjela i čepova koji datiraju prije više od 1000 godina. Strukture poput lukova sv. Louis Gateway (192 metra visok i izgrađen da traje 1.000 godina) i Atomium u Briselu ilustruju koliko je daleko stigla umjetnost zavarivanja.
Tradicija umjetničkog zavarivanja ostaje jaka, jer zavarivanje stvara masivne skulpture koje teže nekoliko tona. Iako umjetnici čine samo mali segment industrije zavarivanja, oni mogu pokazati potencijal zavarivanja milionima drugih.
