Search

U radu su prikazani čimbenici koji utječu na zavarljivost, s posebnim osvrtom na zavarljivost mikrolegiranih čelika i čelika za poboljšavanje. Provedena su ispitivanja simulacijom toplinskog zavarivačkog ciklusa na simulatoru tipa Smitweld TCS 1405, te metodama Implant i Tekken u svrhu utvrđivanja sklonosti mikrolegiranih i poboljšanih čelika hladnim pukotinama. Na koncu su predloženi parametri zavarivanja koji pretpostavljaju zavareni spoj bez hladnih pukotina., The paper presents the factors that affect weldability, with special reference to the weldability of micro-alloyed and quenched and tempered steel. Tests were carried out by simulating the weld thermal cycle simulator type Smitweld TCS 1405, and methods of Implant and Tekken for the purpose of determining the propensity of micro-alloyed and quenched and tempered steel cold cracking. At the end of the proposed welding parameters which assume welding connection without cold cracks.

Čelici za poboljšavanje su velika i važna grupa konstrukcijskih nelegiranih posebnih i legiranih posebnih čelika koji su zbog kemijskog sastava podesni za očvrsnuće i koji u kaljenom i popuštenom stanju imaju dobru žilavost uz danu vlačnu čvrstoću. Garantirana svojstva čelika za poboljšavanje ranije su bila utvrđena u EN 83-70, te u HRN C.B9.021 i DIN 17200, a sada su propisana u temeljnom standardu pr EN 10083:2005, te u standardu pr EN 10277:2005. U radu je dan usporedni pregled oznaka čelika za poboljšavanje prema EN, HRN i DIN s komentarom, te pregled kemijskog sastava i svojstava čelika za poboljšavanje prema novom standardu pr EN 10277:2005-Dio 5.

Tema ovog diplomskog rada je utjecaj prokaljivosti na svojstva čelika. Diplomski rad se sastoji od teorijskog i eksperimentalnog dijela. U teorijskom dijelu opisana je prokaljivost, zakaljivost, kvantifikacija prokaljivosti i čelici za poboljšavanje. U eksperimentalnom dijelu rada provedena su ispitivanja kemijskog sastava na ispitnim uzorcima u dostavnom stanju i izmjerene su polazne tvrdoće prije početka toplinske obrade. Nakon mjerenja tvrdoća u dostavnom stanju ispitane su prokaljivosti metodom Jominy kod ugljičnog Č1530 (C45) i legiranog Č4730 (25CrMo4) čelika za poboljšavanje. nakon Jominy pokusa pristupilo se mjerenju tvrdoća po dužini Jominy uzoraka i za svaki ispitni uzorak prikazan je tok Jominy-eve krivulje tvrdoća. Izvršeno je ispitivanje metalografske strukture gašenog materijala nakon izmjerenih tvrdoća. Sve promjene uočene tijekom ispitivanja na ispitnim uzorcima opisane su i rastumačene u analizama rezultata i konačnom zaključku rada.

U prvom dijelu diplomskog rada, dana su teoretska i praktična gledišta na konstrukcijske čelike sa posebnim osvrtom na čelike za poboljšavanje i cementiranje. Iz te grupe za potrebe ovog rada odabrana su četiri tipa čelika i to dva tipa ugljičnih (C15E i C45E) i dva tipa legiranih (20MnCr5 i 42CrMo4) konstrukcijskih čelika za poboljšavanje i cementiranje. Iz dostupne literature prikupljeni su podaci o njihovim kemijskim i mehaničkim svojstvima. opisani su postupci za poboljšavanje i cementiranje kako općenito tako i za navedene čelike. kao uvod u laboratorijska mjerenja opisani su mehanizmi transformacija tj. faznih pretvorbi u čvrstom stanju čistog željeza i konstrukcijskih čelika sa naglaskom na transformaciju  ' (BCC rešetka) u  ' (FCC rešetka) područje. U praktičnom dijelu pomoću dilatometra vršeno je mjerenje točaka transformacije na 12 uzoraka navedenih čelika. Opisana je svrha postupka i parametri mjerenja a dat je i detaljan opis mjernog uređaja. Dilatacijski dijagrami su analizirani i iz njih se očitane temperature transformacije točaka Ac1 i Ac3, utjecaj kemijskog sastava, kao i neke pojave na pojedinim uzorcima zadanih čelika. Dobiveni podaci obrađeni su i uspoređeni sa podacima iz poznate literature te su doneseni određeni zaključci opisani u poglavlju 7.

Čelici za poboljšavanje koriste se u vojnoj industriji za izradu streljiva. Neke vrste tih čelika su uvjetno zavarljive, jer su sklone pojavi hladnih pukotina kod zavarivanja i u kritičnom trenutku pri opterećenju kod eksplozije može doći do loma zavarene konstrukcije u zavaru ili okolišu zavara. Kad zavarena košuljica granate pukne u zavaru ili u zoni utjecaja topline, smatra se da objekt ne služi svojoj svrsi. Za izradu košuljica streljiva odabran je čelik za poboljšanje 1534 VP. Izvršeno je ispitivanje sklonosti čelika 1534 Vp na pojavu hladnih pukotina implant testom. Eksperimenti su obavljeni zavarivanjem REL postupkom, MAG postupkom žicom punog presjeka i MAG postupkom praškom punjenom žicom. Zavareni su realni objekti košuljica granata i izvršeno je ispitivanje ekslpozijom u za to prikladnom prostoru, uz određene uvjete koji se koriste u vojnoj industriji. Postignuti su vrlo dobri rezultati koji su zadovoljili sve standarde rasprskavanja.

Ispitivanjem spojeva zavarenih laserom na čeliku s povećanim sadržajem ugljika otkriveno je da upotreba aktivnih zaštitnih plinskih mješavina ne djeluje bezuvjetno negativno na mehanička svojstva zavarenog spoja. U ovom radu obrađeno je istraživanje utjecaja vrste aktivne plinske mješavine na bazi argona s dodatkom kisika i/ili CO2 na geometriju i mehanička svojstva zavarenog spoja. U uvodnom dijelu rada, na temelju literaturnih podataka obrađene su fizikalne osnove i tehnologija laserskog zavarivanja. Obrađeni su utjecajni čimbenici na proces zavarivanja odnosno kvalitetu zavarenog spoja. \Navedene su metode kontrole kvalitete kod laserskog zavarivanja. Obrađena je prikladnost čelika za zavarivanje laserom. U eksperimentalnom dijelu, zavarivani su limovi od čelika za poboljšavanje 25 CrMo 4, 42 CrMo 4 i Ck 60 (DIN EN 10083-1). Debljina limova iznosila je 2 mm. Zavarivan je sučeljeni spoj. Zavarivanje je izvedeno pomoću cw Nd:YAG lasera srednje snage 2000 W, s vođenjem snopa pomoću optičkog vlakna promjera 600 μm i fokusne optike 120/120 mm koja omogućuje fokusiranje snopa na točku promjera 0,6 mm. Zaštitne plinske mješavine dovođene su kroz koaksijalnu sapnicu promjera 5 mm. Relativno gibanje izvođeno je pomoću robota "IGM limat RT 280-6". Namještena snaga iznosila je 1800 W, a gustoća snage 6,4•105 W/cm2. Pokusi su provedeni prema modelu pokusa s mješavinama. Zavari su ispitivani vizualnom i radiografskom metodom, izmjerene su geometrijske značajke zavarenog spoja, ispitivana je tvrdoća, čvrstoća, deformabilnost, žilavost, i dinamička izdržljivost. Provedena je statistička obrada rezultata mjerenja i matematičko modeliranje metodom odzivnih površina. Provedeno je ocjenjivanje kvalitete zavarenih spojeva prema HRN EN ISO 13919-1. Dobiveni su zavari visoke kvalitete, bez pojave pukotina. Dobiven je značajan utjecaj zaštitnih plinskih mješavina na geometrijski oblik zavarenog spoja, dok utjecaj na brzinu zavarivanja nije značajan. Utjecaj aktivnih plinskih mješavina na promjenu mehaničkih svojstava zavarenog spoja također se nije pokazao značajnim. Izuzetak je dinamička izdržljivost, gdje je dobiveno značajno poboljšanje s mješavinama Ar/O2 i Ar/CO2/O2 koje Testing of laser welded joints made in steel grades containing increased content of carbon revealed that the use of active shielding gas mixtures does not necessarily have harmful effect on mechanical properties of the welded joint. This thesis studies the effects of the type of active shielding gas mixtures based on argon with additions of oxygen and/or carbon dioxide upon the geometry and mechanical properties of the welded joint. In the introduction, based on literature data, the physical bases and the laser welding technology have been discussed. Factors affecting the welding process and the quality of the welded joint have been studied. The methods used in the quality control during laser welding have been mentioned. Also, the laser weldability of steels has been discussed. In the experimental part, the heat-treatable steels of grade 25 CrMo 4, 42 CrMo 4 and Ck 60 (DIN EN 10083-1) have been welded. The sheets of 2 mm thickness have been used. Joint configuration was of butt design, and welding was done by applying cw Nd:YAG laser unit rated at 2000 W of mean power, with laser beam guidance by means of optic fiber of 0.6 mm in diameter, applying focusing optics 120/120 mm that allows beam focusing to 0.6 mm spot. Shielding mixtures were supplied through 5 mm dia. coaxial nozzle. The relative movement of the welding head was performed by "IGM limat RT 280-6" robot. The rated power was set at 1800 W level, at power density of 6.4•105 W/cm2. Trial welding was carried out according to the experimental model with mixtures. The welded joints were inspected visually and tested by applying radiographic method. The geometric features of the joint were measured. Hardness, tensile strength, deformability, impact toughness and dynamic strength were tested as well. The obtained data were statistically processed, and mathematical modeling applying the method of response surfaces was carried out. The quality of the welded joints was assessed by applying the HRN EN ISO 13919-1 standard. The produced welds were of high quality, without occurrence of cracks. The analysis revealed a significant impact of the shielding gas mixtures upon the geometric shape of the joint, whereas the effect on the welding speed was not significant. Neither was the effect of shielding mixtures upon mechanical properties of the joint significant. The exception was recorded for dynamic strength, where significant improvement was achieved when the mixtures Ar/O2 and Ar/CO2/O2 enabling root shape with reduced notch effect were applied. daju oblik korijena zavara s manjim zareznim djelovanjem.

U radu su prikazana pokusna teorijska i praktična istraživanja parametara zavarivanja za izradu proizvoda od čelika 1534 VP. U teorijskom dijelu rada ukratko su obrađeni čelici za poboljšavanje te njihove mogućnosti zavarivanja. Posebna pozornost posvećena je hladnim pukotinama, uzrocima njihova nastajanja, ispitivanju sklonosti čelika na njihov nastanak, te prijeko potrebne mjere o tome kako preduhitriti stvaranje pukotina. Ukratko su opisani postupci zavarivanja i problemi koji se pritom pojavljuju. U praktičnom dijelu rada izvršena su opsežna istraživanja zavarivanjem čelika 1534 VP, koji se koristi u vojne svrhe. Istraživanje, s obzirom na zavarljivost, izvršeno je metodom implant, uz različite uvjete zavarivanja. Na osnovi dobivenih rezultata implant testom odabrani su parametri za zavarivanje i provedeno je zavarivanje ploča sa tri načina zavarivanja. Dobiveni rezultati mehaničkih ispitivanja obrađeni su statistički. Rezultati višečimbeničke analize varijance ukazuju na to da postoji čvrsta veza ovisnosti parametara zavarivanja i kvalitete zavarenog spoja (zavar i zona utjecaja topline). Dokazano je da se pravilnim izborom načina zavarivanja i parametara, uz njihovu strogu kontrolu tijekom proizvodnje, mogu dobiti zadovoljavajući zavareni spojevi. Ti spojevi osiguravaju da se konstrukcija neće “raspasti” po zavaru ili u zoni utjecaja topline, već relativno jednoliko po cijelom svom volumenu. Na kraju, da bi se potvrdila sva valjanost izvršenih istraživanja, izvršeno je zavarivanje stvarnog proizvoda, granata. Ispitivanje je provedeno eksplozijom u za to posebno osiguranom prostoru. Dobiveni rezultati su više nego zadovoljavajući.

Formirane su baze podataka svojstava čelika za poboljšavanje i parametara njihove toplinske obrade. Razvijen je softver za pretraživanje podataka i usporedbu čelika na temelju zadanih kriterija.