mini|desno|300px|Ručno elektrolučno zavarivanje obloženom elektrodom je najčešći oblik elektrolučnog zavarivanja.

mini|desno|300px|Zavarivanje MIG postupkom ili elektrolučno zavarivanje taljivom žicom u zaštiti neutralnog plina.

mini|desno|300px|Zavarivanje ugljenom elektrodom.

mini|desno|300px|Zavarivanje TIG postupkom ili elektrolučno zavarivanje netaljivom elektrodom u zaštiti neutralnog plina.

mini|desno|300px|Električni luk kod elektrolučnog zavarivanja.

mini|desno|300px|Uspostavljanje zavarivačkog električnog luka kratkim spajanjem kod ručnog elektrolučnog zavarivanja obloženom elektrodom.

mini|desno|300px|Oprema za plinsko zavarivanje.

mini|desno|300px|Kovačko zavarivanje je najstarija vrsta zavarivanja metala.

mini|desno|300px|Oprema za točkasto elektrootporno zavarivanje.

mini|desno|300px|Osnovni dijelovi "V" žlijeba.

mini|desno|300px|Sučeljni spoj, preklopni spoj i kutni spoj.

mini|desno|300px|Križni spoj, kutni rubni spoj i prirubni spoj.

mini|desno|300px|Presjek kroz zavareni spoj, koji se sastoji od zone taljenja (ZT), zone utjecaja topline (ZUT) i osnovnog metala.

mini|desno|300px|Daleko najopasnije greške u izradi zavarenih konstrukcija su pukotine.

mini|desno|300px|Rotacioni pretvarači su takvi izvori struje za zavarivanje koji struju iz električne mreže posredstvom elektromotora i generatora pretvaraju u struju vrlo dobrih karakteristika pogodnih za zavarivanje. Namijenjeni su za rad u terenskim uvjetima i na mjestima s nestabilnom električnom mrežom (velike i česte oscilacije napona). Iako je to vrlo rijetko u praksi, iza generatora može slijediti ispravljački dio, pa se na mjestu zavarivanja može imati pored izmjenične i istosmjerna struja.

mini|desno|300px|Obložene elektrode koje se koriste kod ručnog elektrolučnog zavarivanja.

mini|desno|300px|Podvodno zavarivanje.

Zavarivanje je spajanje dvaju ili više, istorodnih ili raznorodnih materijala, taljenjem ili pritiskom, s ili bez dodavanja dodatnog materijala, na način da se dobije homogeni zavareni spoj. Zavarivanje je drukčije od lemljenja (spajanja taljenjem legure s nižim talištem od materijala predmeta koji se spajaju).

Zavarivati se mogu: metali, termoplastični polimeri, staklo, neke vrste keramika i termoplastičnih kompozita.

Za zavarivanje se mogu koristiti različiti izvori energije: mlaz vrućih plinova (plamen, mlaz plazme, mlaz vrućeg zraka), električni luk, tok nabijenih čestica (mlaz elektrona ili iona u vakuumu), tokovi zračenja (laser), električna struja (elektrootporno zavarivanje), aluminotermijska reakcija, trenje, ultrazvuk i sl.

Zavarivanje se može obavljati u radionici, na otvorenom prostoru, u vodi ili u zrakopraznom prostoru bestežinskog stanja u svemiru.

Sve do kraja 19. stoljeća jedino poznato zavarivanje bilo je kovačko zavarivanje metala kojim su kovači stoljećima spajali željezo i čelik grijanjem i udaranjem čekića, te zavarivanje stakla. Elektrolučno zavarivanje i plinsko zavarivanje metala bili su među prvim postupcima koji su se razvili u 20. stoljeću. Nakon toga su se razvili mnogi procesi, ali je među najzastupljenijim metodama ostalo ručno elektrolučno zavarivanje. "Povijest zavarivanja", Dr.sc. Ivan Samardžić, izv. prof., Strojarski fakultet u Slavonskom Brodu, 2012.

Povijest zavarivanja

Povijest spajanja zavarljivih tvari započela je prije nekoliko tisuća godina, u brončanom i željeznom dobu, na prostorima današnje Europe i Bliskog istoka, razvijanjem zavarivanja bronce, zlata, bakra, željeza i njihovih legura. Razvilo se kao sastavni dio vještina kovača, zlatara i ljevača pri izradi oruđa za rad, oružja, posuda, nakita i građevina.

Arheološki nalazi upućuju da se prvo zavarivanje stakla odvilo u prvom stoljeću prije nove ere na prostoru današnje Sirije (Sidon, Alepo, Hama i Palmira) u svrhu proizvodnje uporabnih i dekorativnih predmeta za izvoz u Rimsko carstvo.

U srednjem vijeku razvilo se kovačko zavarivanje čelika gdje su se dva dijela koja su se spajala dovodila do bijelog usijanja na kovačkoj vatri i, ako je bilo potrebno, posipala topiteljima (tvarima koje uklanjaju oksidirani sloj s površine koja se zavaruje i sprječavaju ponovnu oksidaciju tijekom zavarivanja). Čekićanjem spoja istiskivali bi se s dodirnih površina rastaljeni oksidi ili troska, čime bi se se sučeljavale čiste metalne površine pri čemu počinju djelovati međuatomske sile dvaju dijelova i dolazi do čvrstog spoja. Najbolji mačevi iz čelika u srednjem vijeku bili su rađeni iz niskougljičnog čelika (do 0,4 % ugljika), a na njihove rubove su kovački zavarivane (udarcima čekića u toplom stanju) trake od visokougljičnog čelika (od 1,0 do 2,1 % C), koje su uz određenu toplinsku obradu davale tvrde i oštre bridove. Mačevi, vrhovi strijela i koplja, noževi i drugo, kod kojih su primjenjivali kovačko zavarivanje, bili su poznati u Grčkoj, Franačkoj državi, Kini, Japanu, Indoneziji, te u Siriji. Poznata je bila tehnika spajanja traka iz različitih vrsta željeznih materijala kovanjem kao “damasciranje” (od Damask, Sirija), a u cilju postizanja posebnih dobrih svojstava za mačeve i puške.

1802. godine ruski znanstvenik Vasilij Petrov istražuje električni luk za opću namjenu i predlaže primjenu za zavarivanje."Historical essay on the 200 years of the development of natural sciences in Russia"

1882. godine ruski izumitelj Nikolaj Nikolajevič Benardos prvi koristi električni luk između ugljene elektrode i metala, uz dodavanje žice u metalnu kupku.

1888. ruski izumitelj Nikolaj Slavjanov je predložio postupak elektrolučnog zavarivanja metalnom elektrodom.

1885. godine englesko-američki inženjer i izumitelj Elihu Thomson dobiva patente za metode elektrootpornog zavarivanja.

1893. godine njemački kemičar Hans Goldschmidt otkriva aluminotermijski postupak, a nakon patenta 1895., počinje se koristiti za zavarivanje tračnica i popravak odljevaka. U isto vrijeme prvi put se zavaruje plinskim plamenikom koji je koristio kisik i vodik.

Oko 1900. godine razvija se praktično koristan oksiacetilenski plamenik, a inženjer Arthur Percival Strohmenger patentira metalnu elektrodu obloženu glinom i vapnom.

1907. godine švedski izumitelj i industrijalac Oscar Kjellberg patentira i primjenjuje obloženu elektrodu proizvedenu uranjanjem gole žice u otopinu karbonata i silikata, a od 1936. obloga se nanosi ekstrudiranjem.

1919. godine američki izumitelj Claude Joseph Holslag dobiva patent za zavarivanje izmjeničnom električnom strujom.

1920. godine P. O. Nobel izumljuje zavarivanjem automatskim vođenjem elektrodne žice.

1924. godine W. Richter u Velikoj Britaniji i H. Klopstock u Sovjetskom savezu patentiraju zavarivanje linearnim trenjem.

1925. godine kemičar i fizičar Langmuir i inženjer Alexander razvijaju elektrolučno zavarivanje u atmosferi vodika, a zatim propuhivanjem vodika kroz luk između ugljičnih i kasnije volframskih elektroda, pri čemu se dobivala temperatura do 4000 °C (zavarivanje nascentnim/atomskim vodikom).

1926. godine H. M. Hobart i P. K. Devers patentiraju elektrolučno zavarivanje pod zaštitom argona i helija.

Od 1930. godine u brodogradnji SAD-aCary and Helzer, p 7 primjenjuje se automatsko elektrolučno zavarivanje pod praškom.

1932. godine sovjetski inženjer Konstantin Konstantinovič Hrenov razvija prvo zavarivanje i rezanje metala pod vodom.

Pred, a posebno poslije Drugog svjetskog rata, počinje razvoj i primjena zavarivanja u zaštitnom plinu – zavarivanje TIG postupkom.

1940. godine R. K. Hopkins dobiva patent za elektrootporno zavarivanje pod troskom.

1948. godine počinje se primjenjivati zavarivanje MIG postupkom i hladno zavarivanje pod pritiskom.

1951. godine počinje zavarivanje pod troskom.

1953. u Sovjetskom Savezu K.V. Ljubavskij i N.M. Novožilov prvi put primjenjuju zavarivanje MAG postupkom s ugljikovim dioksidom kao zaštitnim aktivnim plinom, a u Sjedinjenim Američkim državama Robert M. Gage patentira zavarivanje plazmenim lukom.

1956. godine sovjetski strojarski tehničar A.I. Čudikov eksperimentira zavarivanjem rotacijskim trenjem.

1957. godine u Francuskoj je predstavljeno zavarivanje elektronskim snopom u vakuumu.

1962. godine MTI i Caterpillar Incorporated razvijaju zavarivanje inercijom trenjem.

1965. godine Robert Soloff i Seymour Linsley dobivaju patent za ultrazvučno zavarivanje termoplastičnih polimera, izumljeno 1940-ih godina. Iste godine bio je prvi uspješan pokus zavarivanja laserskim snopom.

1967. godine počinje industrijska upotreba zavarivanja magnetnim pulsom. U SSSR-u Klimenko patentira koncept zavarivanja trenjem miješanjem.

1969. godine sovjetski astronauti misije Sojuz 6 izvode prvo zavarivanje u uvjetima bestežinskog stanja u orbiti.

1984. godine sovjetski astronauti misije Saljut 7 izvode prvo zavarivanje u otvorenom svemiru.

Postupci zavarivanja

Uobičajena osnovna podjela postupaka zavarivanja je na postupke zavarivanja uz djelovanje pritiska i postupke zavarivanja taljenjem. Zavarivanje uz djelovanje pritiska je spajanje metalnih dijelova pritiskom, bez ili uz lokalno ograničeno zagrijavanje, uglavnom bez korištenja dodatnog materijala. Zavarivanje taljenjem je spajanje metalnih dijelova u rastaljenom stanju na mjestu spajanja, s korištenjem ili bez dodatnog materijala, bez djelovanja pritiska ili udaraca.

Postupci zavarivanja taljenjem Zavarivanje taljenjem je spajanje metalnih dijelova u rastaljenom stanju na mjestu spajanja, s korištenjem ili bez dodatnog materijala, bez djelovanja pritiska ili udaraca. U tu grupu spadaju: ljevačko zavarivanje, termitno zavarivanje (aluminotermijsko zavarivanje), zavarivanje plinskim plamenom ili plinsko zavarivanje, zavarivanje pod troskom, zavarivanje električnim lukom ili elektrolučno zavarivanje (ručno elektrolučno zavarivanje, zavarivanje MIG postupkom, zavarivanje MAG postukom, zavarivanje pod praškom, zavarivanje TIG postupkom, polumehanizirano zavarivanje s obloženim elektrodama), magnetsko zavarivanje ili zavarivanje magnetski pokretanim električnim lukom, zavarivanje plazmatskim lukom ili zavarivanje plazmom, zavarivanje elektronskim snopom, zavarivanje laserskim snopom, ultrazvučno zavarivanje, zavarivanje snopom svjetlosnog zračenja i drugo.

Elektrolučno zavarivanje

Elektrolučno zavarivanje jedan je od najčešće upotrebljavanih načina zavarivanja u praksi. Izvor energije za zavarivanje je električni luk. Dio koji se zavaruje obično je plosnat, dok je elektroda štapičasta. Ako se elektroda ne tali (ugljena, volframova), zavarivati se može bez dodavanja ili s dodavanjem materijala. Pri zavarivanju taljivom elektrodom, ona je ujedno dodatni materijal (obično istorodan s osnovnim materijalom koji se zavaruje).

Elektrode za zavarivanje mogu biti gole (ugljeni ili metalni štap, žica ili traka), obložene (metalna jezgra, a obloga mineralni materijal) ili punjene (mineralna jezgra i metalna obloga) ili nekih drugih oblika. Dodatni materijali i elektrode za elektrolučno zavarivanje (i druge načine zavarivanja) su standardizirani za pojedine načine zavarivanja i prema vrsti osnovnog materijala. Priprema, odnosno oblici dodirnih površina koje se zavaruju i njihovih rubova, je standardizirana za pojedine načine zavarivanja i prema vrsti osnovnog materijala.

Ručno elektrolučno zavarivanje