Sadržaj:

UVOD....................................................................................................................2

1. ZAVARENI OBLICI............................................................................................41.1. VRSTE I OSOBINE ZAVARENIH SASTAVAKA.........................................4

1.1.1. ČEONI SASTAVCI...............................................................................41.1.2. UGAONI SASTAVCI............................................................................71.1.3. PREKLOPNI SASTAVCI....................................................................101.1.4. OSTALI SASTAVCI............................................................................111.1.5. ISPREKIDANI SASTAVCI..................................................................11

1.2. DEFORMACIJE I NAPONI.......................................................................11

1.3. PREPORUKE ZA KONSTRUISANJE ZAVARENIH OBLIKA...................141.3.1. IZVODLJIVOST SASTAVKA..............................................................141.3.2. IZBOR VRSTA SASTAVAKA.............................................................151.3.3. NAGOMILAVANJE I UKRŠTANJE SASTAVAKA..............................151.3.4. NAPONSKO STANJE........................................................................171.3.5. SMANJIVANJE OTPADAKA MATERIJALA.......................................181.3.6. PRIMJENA CIJEVI.............................................................................181.3.7. ZAVARENE, LIVENE I ZAKOVANE KONSTRUKCIJE......................19

2. KOVANI OBLICI..............................................................................................20

3. OBLICI I MEHANIČKA OBRADA....................................................................23

4. OBLICI I SKLAPANJE.....................................................................................26

LITERATURA......................................................................................................29

Oblici i izrada

UVOD

Zavarivanje kao tehnološki postupak spajanja konstrukcija, ima svoje prednosti i nedostatke u odnosu na ostale vidove spajanja konstrukcija, npr. u odnosu na livenje, zakivanje ili vijčane spojeve.

Prednosti postupaka zavarivanjem su sledeće:

U odnosu na livenje zavareni oblici su jeftiniji i vrijeme izrade je kraće, kao i to da su zavareni oblici lakši od livenih zbog ograničene minimalne debljine odlivka od sivog liva i male čvrstoće izdržljivosti sivog liva. Zbog posebnih osobina sivog liva, liveni oblici su često nezamjenljivi u mašinskim konstrukcijama.

U odnosu na zakovane konstrukcije, zavarene su jeftinije, lakše i mnogo brže se ugraduju. Zavarenu konstrukciju uvijek možemo po potrebi pojačati dodavanjem novih elemenata, radi proširenja funkcije ili ojačanja iste. Takođe, zavarenu konstrukciju uvijek možemo popraviti na brz i efikasan način. Pohabane površine, navarivanjem posebne vrste elektrode možemo uvijek ponovo osposobiti za novu upotrebu.

Sve ove iznesene osobine zavarenih konstrukcija dovoljno pojašnjavaju zašto zavareni oblici nalaze sve veću primjenu u mašinstvu, a posebno u "lakim mašinskim konstrukcijama".

Kako smo naveli sve pozitivne odlike zavarenih spojeva isto tako moramo navesti i njihove nedostatke, a neki od njih su:

zavisnost kvaliteta vara od sposobnosti i savesnosti varioca, zavisnost kvaliteta vara od izabrane elektrode, zavisnost kvaliteta vara od položaja zavarenog sastavka, pojava zaostalih napona, deformacija i prskotina zbog velikog lokalnog

zagrevanja materijala i naknadnog skupljanja pri hlađenju, nejednaka podobnost svakog materijala za zavarivanje što zahtijeva

posebne uslove za izvodenje procesa zavarivanja. Kvalitet vara utiče na čvrstoću i druge osobine zavarenog oblika [3,5,6,9,15].

Prema zahtjevima kvaliteta, vara usvojena je određena klasifikacija varova prema kvalitetu.

Obično se dijele na tri klase varova po kvalitetu izrade. Uslovi za svaku pojedinu klasu kvaliteta vara zavise od stručnih znanja varioca, od vrste

2

Oblici i izrada

elektrode, od pripreme za zavarivanje, od postupka zavarivanja, pa i od obaveze da var bude ispitan [3,4,5,6,9,15].

Kvalitet vara klase I označava se sa N - "normalno zavarivanje". Dovoljan je za nepokretne elemente izložene umjerenim statičkim opterećenjima.

Kvalitet vara klase II oznake F - "flno zavarivanje", propisuje se za nepokretne i pokretne elemente izložene jačim statičkim ili umjereno promjenljivim naprezanjima.

Kvalitet vara klase III oznake S- "specijalo zavarivanje" propisuje se za pokretne ili nepokretne elemente izložene vrlo jakim nepromjenljivim ili promjenljivim naprezanjima. Kod takvih varova obično se propisuje i predgrevanje materijala. Posebno se treba naglasiti kada zavareni sastavak treba da bude hermetičan ili otporan protiv korozije i sl.

3

Oblici i izrada

1. ZAVARENI OBLICI

1.1. VRSTE I OSOBINE ZAVARENIH SASTAVAKA

Pri primjeni u mašinskim konstrukcijama, a u zavisnosti od položaja limova koji trebaju biti zavareni, imamo sledeće vrste zavarenih spojeva (sastavaka):

čeoni sastavci, ugaoni sastavci, prekolopni sastavci, isprekidani sastavci i ostali.

1.1.1. ČEONI SASTAVCI

Glavni elementi vara čeonog sastavka prikazani su na slici 1.1.

Slika 1.1. Glavni elementi čeonog vara:1. Osnovni materijal; 2. Var; 3. Uvar; 4. Prelazna zona; 5. Površina varenja;

6. Tema vara; 7

U tablici 1.1. dat je pregled podataka uobičajenih čeonih sastavaka. Prethodna priprema krajeva limova za zavarivanje potrebna je za sve sastavke izuzimajući sastavak pod brojem 2.

4

Oblici i izrada

5

Oblici i izrada

Tabela 1. Vrste sastavaka i primjena

Sastavak Primjena i svojstvaSastavak br.1. Primjenjuje se za najtanje limove, a zavarivanje se obavlja

jednostrano. Posuvraćeni krajevi se stapaju pri zavarivanju. Sastavak br.2. Zavarivanje tanjih limova (5 < 3mm) može se obaviti samo sa

jedne strane, a za 5 > 3mm sa obje strane pa tada sastavak može biti izložen i promjenljivim naprezanjima.

Sastavk br. 3. i 4. oblika (V i Y)

Sastavak br. 3. može se zavariti samo sa jedne strane. Za promjenljiva naprezanja potrebno je zavariti i korijen po potrebi i pomoću korijene ljestvice koja poslije zavarivanja može biti odstranjena.

Sastavci br. 5. i 6. oblika (X)

Zavarivanje se obavlja sa obje strane. Korijen se posebno zavaruje kada sastavak treba da bude dinamički izdržljiv.

Sastavak br. 7. oblika (K)

Pripremni radovi su jeftiniji pošto se obrađuje kraj samo jednog lima. Zavarivanjem korijena može se osposobiti i za prommjenljiva naprezanja.

Sastavci br. 8 i 9. oblika (U)

Pogodni su za deblje limove. Sastavak br.8. može se zavariti sa jedne strane. Pri jednosmjernom savijanju korijen vara treba da se nalazi u oblasti pritiska. Skuplji sastavak br.9. ima simetričan var pogodan za jaka statička naprezanja i za promjenljiva naprezanja kada mu je korijen zavaren. Deformacije limova su manje nego što je to slučaj sa sastavkom br.8.

Kod nepromjenljivog naprezanja kada debljine limova koji treba da se zavare nisu iste, a razlika izmedu njih nije velika, može se primijeniti i jedno od rješenja sa sl.1.2

Slika 1.2. Primjeri zavarenih sastavaka limova neznatne razlike u debljini, izloženih statičkom naprezanju

Pri promjenljivom naprezanju dolazi do izražaja koncentracija napona pa je potrebno da se ona ublaži izborom kontinualne promjene oblika i zavarivanjem korijena; kao na sl.1.3.

Slika.1.3. Primjeri zavarenih sastavaka limova neznatne razlike u debljini, izloženih promjenljivom naprezanju

6

Oblici i izrada

Kada je razlika u debljinama limova velika za nepromjenljiva naprezanja mogu se primijeniti rješenja slična sl.1.2. Za promjenljiva naprezanja najbolje je izjednačiti debline limova, stanjivanjem debljeg lima.

Debljina vara mjerodavna za proračun čeonog sastavka -"računska debljina"« (sl.1.1.) jednaka je debljini lima a=5; kada debljine nisu jednake, mjerodavna je debljina tanjeg lima.

1.1.2. UGAONI SASTAVCI

Glavni elementi vara ugaonog sastavka prikazani su na sl.1.4.

Slika 1.4. Glavni elementi ugaonog vara: 1. Osnovni materijal; 2. Var; 3. Uvar; 4. Prelazna zona; 5. Površina varenja (strane vara); 6. Tema vara; 7. Korijen vara;

Ugaoni sastavci izloženi su koncentraciji napona zbog oblika koji je posledica međusobnog položaja limova, a koji izaziva jaku promjenu pravca naponskih linija. U većini slučajeva nije potrebna priprema limova za zavarivanje ugaonih sastavaka. Na sl.1.5. prikazana su tri primjera ugaonih sastavaka predviđenih za nepromjenljivo naprezanjerdva jednostrana i jedan dvostrani. Kada sila F djeluje u označenom smjeru (sl.1.5. - u sredini zavareni sastavak mora biti tako položen da tjeme vara bude u oblasti zatezanja, a korijen u oblasti pritiska; za smjer sile F koji je označen isprekidanom linijom, bio bi prikazani položaj vara pogrešan.

7

Oblici i izrada

Slikal.1.5. Jednostrani i dvostrani ugaoni sastavci

Kada je ugao između limova (slika 1.6.), a treba da se zavarivanje

izvrši i sa te strane, opravdano je izbjegavati uglove manje od 70o; .

Slika 1.6. Var između nagnutih zidova nije lako izvesti kada je

Računska debljina ugaonog sastavka aje jednaka visini ravnokrakog trougla upisanog u profil vara (slika.l.7.).Ona se usvaja na osnovu proračuna, a u skladu sa debljionom limova.Kada debljine limova nisu iste, za izbor računske debljine mjerodavan je tanji lim.

Slika 1.7. Tri oblika presjeka ugaonog vara: sa ispupčenim, ravnim i izdubljenim tjemenom.

8

Oblici i izrada

Uobočajena preporuka je prilično neodređena; bolje je uzeti kao osnovu za izbor računske debljine orijentacione podatke na dijagramu slici 1.8. [5, 6, 7, 17].

Slika 1.8. Preporuka za izbor računske debljine ugaonih sastavaka u zavisnosti od debljine lima

Linija 1 se odnosi na jednostrano zavareni ugaoni sastavak koji treba da prenese opterećenje sa jednog lima na drugi kada je dvostrani sastavak neizvodljiv.

Linija 2 se odnosi na dvostrano zavareni ugaoni sastavak koji treba da prenese puno opterećenje sa jednog lima na drugi.

Linija 3 daje minimalne računske debljine vara amin dopuštene s obzirom na proces zavarivanja; te minimalne debljine dolaze u obzir kada limovi treba da budu samo spojeni, tj. neopterećeni ili sasvim malo opterećeni ili kada sastavak treba da bude samohermetičan.

Kada debljine limova nisu jednake za izbor minimalne debljine vara mjerodavan je deblji lim.

Računske debljine vara a između linija 2 i 3 usvajaju se na osnovu stepena opterećenosti sastavka.

Debljina vara a treba da budu propisane u cijelim brojevima (izuzimajući a =2,5 mm) pošto s obzirom na tehniku varenja, ne bi bilo opravdano propisivati debljine varova u dijelovima milimetara.

9

Oblici i izrada

Najčešće su uzastopne razlike u debljinama varova po 1mm za a=2-8mm, po 2 mm za a =10-16 mm i po 4 mm za a > 16mm [17].

Manje razlike u debljini a moguće je ostvariti samo pri automatskom zavarivanju.

Uobičajene tolerancije t za debljinu vara a iznose:

a [mm] = 2 – 3 4 – 8 10 – 20t [mm] = + 0,5 = 0,5 ± 0,5 = 1 ± 1 = 2

Najbolje je, ako je to moguće, da se debljine varova ugaonih sastavaka kreću u granicama 3 – 8mm. Isto tako, treba po mogućnosti, izbjegavati debljine limova 5 ugaonih sastavaka većih od 30mm.

1.1.3. PREKLOPNI SASTAVCI

Preklopni sastavci (slika 1.9.) imaju, po obliku, varove slične varovima ugaonih sastavaka. I ti sastavci mogu biti izvedeni kao jednostrani – za neznatna opterećenja i kao dvostrani.

Slika 1.9. Dvostrani preklopni sastavci

Dužina preklopa može se otprilike ovako usvojiti:

[mm] 10 10 - 20

lp [mm] 40 – 50 60 – 70

Preklopne sastavke bi trebalo izbjegavati ali se oni i danas ponekad primjenjuju "po tradiciji" kao imitacija sastavaka sa zakivcima. Oni, ipak, mogu biti konstruktivno opravdani, pa čak i neizbježni, naročito kada se gotovoj zavarenoj konstrukciji dodaje naknadno nov element.

10

Oblici i izrada

1.1.4. OSTALI SASTAVCI

Prema potrebi može u konstruisanju zavarenih oblika korisno poslužiti i niz drugih sastavaka, uglavnom ređe primjenljivih, nekoliko takvih sastavaka prikazano je na slici 1.10.

Slika 1.10. Nekoliko ređe primjenljivih zavarenih sastavaka

1.1.5. ISPREKIDANI SASTAVCI

Isprekidani sastavci slika 1.11. mogu se, radi uštede u materijalu i vremenu izrade, upotrijebiti kada to dopušta opterećenje; isprekidane sastavke ne valja upotrebiti kada su u pitanju promjenljiva naprezanja.

Slika 1.11. Isprekidani zavareni sastavak

1.2. DEFORMACIJE I NAPONI

Zbog velikog zagrijevanja materijala pri zavarivanju i naknadnog hlađenju materijala, u zavarenim sastavcima pojavljuju se zaostali naponi i deformacije koji su izražene promjenom mjera i oblika konstrukcije. Po pravilu slojevi materijala koji se poslednji hlade najviše su izloženi zatezanju.

Na slici.1.12.prikazan je T - nosač na koji je privaren lim. Posle obavljenog zavarivanja var će nastojati da se skupi, tome će se protiviti materijal T - nosača.

11

Oblici i izrada

Zbog toga će se pojaviti u zavarenom šavu naponi zatezanja i doći će do deformacije (obilježene na slici tankim linijama)

Slika 1.12. Deformacija izazvana privarivanjem lima na T – nosač

Još jedan primjer deformacije je na slici.1.13. Sastavak oblika V ima nejednaku masu vara pa je skupljanje materijala pri hlađenju jače na mjestu gdje je var širi dok je u korijenu neznatno.

Slika 1.13. Deformacije čeono zavarenih limova

Kako promjene oblika, mjera zavarenog sastavka ni jaki zaostali naponi nisu poželjni mora se voditi računa da se iskoriste sve mogućnosti za ublažavanje deformacija i zaostalih napona.Zaostali naponi koji ne mogu biti određeni računom, sabiraju se sa radnim naponima tako da takav zbir ne bude loš po nosivost konstrukcije.

Mogućnosti za ublažavanje deformacija i zaostalih napona su konstrukcione ili tehnološke prirode. Konstrukcione rješava konstruktor, a na tehnološke konstruktor utiče propisivanjem nekog od tehnoloških postupaka. Na primjer:

Povoljniji su kraći sastavci sa varovima male mase jer je tada lokalno zagrevanje limova slabije; zbog toga treba obratiti pažnju na ispravnu pripremu limova sa propisanim uglom a i na ispravan položaj limova pri zavarivanju.

Bolji su čeoni sastavci sa varovima simetričnog presjeka ili dvostrani ugaoni sastavci jer se u tom slučaju deformacije djelimično potiru.

12

Oblici i izrada

Štetno je nagomilavanje odnosno ukrštanje varova.

Povoljnije je zavarivanje sastavaka izvesti nanošenjem više tanjih slojeva vara kada su u pitanju deblji limovi.

Značajan je i red kojim se var izvodi (sl.1.14.); najnepovoljnije je kada se sastavak zavaruje u jednom potezu od početka do kraja (a na sl.1.14.), a najpovoljnije je kada se var nanosi naizmjenično na razna mjesta sastavaka sa preskokom (c na sl.1.14.) jer je tada lokalno zagrevanje limova slabije.

Slika 1.14. Primjeri izvođenja varova: a – zavarivanje u jednom potezu, b – zavarivanje unazad, c – zavarivanje na preskok (brojevi označavaju red nanošenja

pojedinih dijelova vara)

Zavarivanjem limova u položaju koji je suprotan očekivanoj deformaciji uravniće se sastavak; najbolje je opitom odrediti potreban položaj limova prije zavarivanju (slika.1.15.).

Slika 1.15. Položaj limova prije zavarivanja radi izbjegavanja deformacije

Zagrijavanje (žarenjem) zavarenih limova mogu se znatno ublažiti zaostali naponi.

Korisno je, ali najčešće skupo ili nepodesno, zavarivati prethodno zagrejane limove.

Jedna od metoda za ispravljanje zavarenih oblika je mehaničko djelovanje na sastavak u hladnom ili toplom stanju ili lokalno zagrevanje pojedinih mjesta zavarenog sastavka.

Mehaničkim opterećivanjem sastavka mogu se zaostali naponi ublažiti.

13

Oblici i izrada

1.3. PREPORUKE ZA KONSTRUISANJE ZAVARENIH OBLIKA

Kako je već napomenuto da su polazni elementi za konstruisanje zavarenih oblika stadardni poluproizvodi limovi, cijevi, profilisani čelični nosači i sl. i da isti imaju utvrđene statičke karakteristike (otporne momente i momente inercije itd.), kombinacijom takvih elemenata ostvaruju se željene karakteristike konstrukcije, a to kombinovanje omogućava nam tehnika zavarivanja.

1.3.1. IZVODLJIVOST SASTAVKA

Pri izradi mašinskih konstrukcija primjenjujemo tri osnovna položaja u kojima se obavlja zavarivanje:

Horizontalni položaj Vertikalni položaj i Nad glavom.

Mogući su i drugi međupoložaji. Položaji pri zavarivanju prikazani su na slici.1.16.

Slika 1.16. Položaj pri zavarivanju A – horizontalan, B – vertikalan, C – nad glavom

Najlakše je horizontalno zavarivanje dok je nad glavom najteže zavarivanje i to se mora uzeti u obzir pri konstruisanju. Uređaji za okretanje konstrukcija pri zavarivanju omogućavaju da se najveći broj sastavaka zavari u najpovoljnijem položaju, ali se ti uređaji ne prave za svaku priliku.

Sastavke unutar konstrukcije treba izbjegavati, ali kada se takvi sastavci ne mogu izbjeći, treba predvidjeti dovoljno mjesta za rukovanje i obezbjediti povoljan položaj elektrode.

Kada su u pitanju ugaoni sastavci, treba, kad god je to moguće, predvidjeti red zavarivanja tako da se sastavci zavaruju u položaju označenom na slici 1.17., desno, u položaju sastavka kao na slici 1.17, lijevo , smanjila bi se visina vara h na h1.

14

Oblici i izrada

Slika 1.17. Ispravan profil ugaonog vara može se postići kada se zavarivanje obavlja u položaju na desnoj strani slike

1.3.2. IZBOR VRSTA SASTAVAKA

Vrstu sastavka biramo zavisno od debljine limova, od pristupačnosti sa jedne ili sa obje strane ili vrste naprezanja. Način zavarivanja je zavisan od vrste sastavka, odnosno; čeono var je bolji od ugaonog, bolje je kada je presjek vara simetričan i kada je masa vara srazmjerno mala.

Pri zavarivanju uvijek treba težiti što jednostavnijoj i jeftinijoj pripremi limova za zavarivanje. Za jača promjenljiva naprezanja obavezno je predvidjeti zavarivanje korijena i posebnu obradu tjemena vara (brušenje) pošto se tako ublažava koncentracija napona, odnosno povećava dinamička izdržljivost sastavka. Ispupčeni varovi izazivaju jaku koncentraciju napona.

1.3.3. NAGOMILAVANJE I UKRŠTANJE SASTAVAKA

Na mjestima gdje se ukrštaju zavareni sastavci pojavljuje se jaka koncentracija napona koja može izazvati prskotine, pa čak i prelome od zamora pri jačim promjenljivim naprezanjima. Zato treba uvijek izbjegavati nagomilavanje varova.

Uzdužni sastavci a susjednih doboša rezervoara ili kotlova ne treba da leže u istom pravcu kao na slici 1.18.,lijevo, nema nikakve smetnje da uzdužni sastavci budu međusobno poremećeni po obimu kao na slici 1.18. desno.

Ukrštanje uzdužnih sastavaka a i poprećnih b ne može se izbjeći.

15

Oblici i izrada

Slika 1.18. Nepotrebno nagomilavanje sastavaka na jednom mjestu (lijeva skica) može se izbjeći (desna skica); sa a su obilježeni uzdužni sastavci, sa b

poprečni

Primjer očigledne nagomilanosti varova pruža slika 1.19. lijevo, kada su u pitanju statička naprezanja, dovoljno je da se ćoškovi limova za ukrućenje odsijeku - kao na slici 1.19. desno.

Slika 1.19. Odsijecanjem krajeva limova izbjegnuto je suticanje sastavaka u uglovima (desno) rešenje je pogodno za statičko naprezanje

Kada je neposredno zavarivanje štapova u čvoru neizvodljivo, može kao posrednik pomoći čvorni lim ili polucijev (slika.1.20.).

Slika 1.20. Pomoću polucijevi olakšano zavarivanje u čvoru rešetkaste konstrukcije

16

Oblici i izrada

1.3.4. NAPONSKO STANJE

Var ima "urođenu" koncentraciju napona pa kada joj se pridruži i koncentracija napona zbog oblika, može promjenljivo naprezanje izazvati jak pad dinamičke izdržljivosti zavarenog sastavka. Za statički napregnute sastavke to uglavnom nije bitno pa se mogu upotrijebiti jednostavnija i jeftinija rješenja. Kada su u pitanju jaka promjenljiva naprezanja, treba zavareni sastavak udaljiti od mjesta sa koncentracijom napona; ukoliko to nije izvodljivo, može se rješenje tražiti u izboru oblika sa manjom koncentracijom napona.

Dva su data primjera na slici 1.21. i 1.22. Savijanjem kraja lima može se zavareni ugaoni sastavak pretvoriti u dinamički povoljniji čeoni sastavak udaljen od mjesta koncentracije napona (slika .1.21.).

Slika 1.21. Zavareni sastavak udaljen od izvora koncetracije napona u uglu

Zavarivanjem dijelova vratila nejednakog prečnika, a velike razlike u prečnicima (slika 1.22.) stvorio bi se jak izvor koncetracije napona zbog nepovoljnog odnosa D/d. Koncetracija napona može biti znatno ublažena kada se neposredan prelaz sa manjeg prečnika na veći zamijeni postepenim prelazom, da bi se to postiglo, potrebno je podebljati završetak vratila manjeg prečnika.

Slika 1.22. Vratilo oblika A ima nepovoljan odnos D/d s obzirom na koncetraciju napona, rešenjem B ostvareni su povoljni odnosi d1/d i D/d

17

Oblici i izrada

1.3.5. SMANJIVANJE OTPADAKA MATERIJALA

Razumnim izborom oblika mogu se smanjiti količine otpadaka materijala prilikom isijecanjalima. Za oblik na slici 1.23. lijevo bilo bi otpada, pri isijecanju materijala za prirubnicu a, kružna ploča, a za oblik na istoj slici sa desne strane otpadak se svodi na prstenastu ploču pošto se dno b može isijeći iz "otpadaka" prirubnice a.

Slika 1.23. Otpadak lima pri isjecanju prirubnice a, prema rešenju A je neupotrebljiv. Otpadak pri isjecanju prirubnice prema rešenju B, može se

iskoristiti za dno b (sa dvije varijante)

1.3.6. PRIMJENA CIJEVI

Zavarivanje cijevnih vodova primjenjuje se danas mnogo. Pri izradi cijevnih vodova zavarivanjem mora se voditi računa o uslovu da otpori pri proticanju fluida budu što manji, zbog toga je često potrebna naročita priprema cijevi za zavarivanje (slika 1.24.).

Slika 1.24. Cijevni ogranci naročito pripremljeni za pravilno proticanje fluida

Cijevi se odlikuju i time što imaju velike otporne momente pri srazmjerno maloj težini, a proizvode se kao standardni elementi, pa se, zbog toga, rado iskorišćavaju i kao noseći elementi raznih konstrukcija na primjer rešetkastih.

18

Oblici i izrada

U tom slučaju pripreme cijevi za zavarivanje mogu biti znatno jednostavnije i jeftinije (slika 1.25.).

Slika 1.25. Primjeri sastavka cijevi kao nosećih elemenata konstrukcije

1.3.7. ZAVARENE, LIVENE I ZAKOVANE KONSTRUKCIJE

Pri konstruisanju zavarenih oblika ne smiju konstruktoru poslužiti kao ugled npr. livene ili zakovane konstrukcije i danas se još mogu naći rješenja koja nisu u saglasnosti sa iznesenim načelom. Oblici moraju biti u skladu sa predviđenim tehnološkim procesom, a taj je proces sasvim drugačiji pri zavarivanju nego, npr. pri livenju ili pri zakivanju.

Primjera radi prikazana je na slici 1.26. načelna razlika između najjednostavnijih ležišta livene i zavarene konstrukcije. Bilo bi pogrešno upotrebiti za zavareni oblik cilindrični trup, prikazan u sredini slike.

Slika 1.26. Liveni oblik ležišta (A), loš zavareni oblik ležišta (B), imitacija livenog oblika, “zavarivački” ispravan oblik istog ležišta (C)

Kao ukrućenje sastavka dvaju limova može biti upotrijebljen ugaonik kao na slici 1.27. lijevo. To se isto može postići i pomoću lima za ukrućenje kao na slici 1.27. desno, takvim rešenjem smanjuje se težina konstrukcije.

19

Oblici i izrada

Slika 1.27. Bolje je za ukrućenje veze upotrijebiti lim (B) nego ugaonik (A)

2. KOVANI OBLICI

Mehanička obrada materijala kovanjem ili presovanjem ima raznovrsnu primjenu u mašinskoj industriji. Ta vrsta obrade se obavlja u hladnom ili toplom stanju materijala. Obrada u hladnom stanju čini materijal krtim , ali su im zato mjere tačnije, dok je kod kovanja u toplom stanju slučaj obrnut.

Za kovanje obično se upotrebljavaju poluproizvodi: valjani ili vučeni profili (okruglog, kvadratnog, pravougaonog presjeka) limovi, trake, blokovi a mjere polaznih oblika su standardizovane. U praksi imamo primjenu slobodnog ručnog ili mašinskog kovanja. Slobodno ručno kovanje je daleko skuplje pa se za njega traže što jednostavniji oblici.

Osnovne operacije kod kovanja su: stanjivanje, podebljavanje i spljoštavanje polaznih oblika.

Najlakše se obavlja proces stanjivanja i pravac vlakana materijala najmanje se remeti.

Spljoštavanje i podebljavanje treba što više izbjegavati. Granice mjera pri podebljavanju označene su na slici 2.1; lakše se ostvaruje podebljavanje na završetku nego u sredini elementa.

Slika 2.1. Podebljanje ostvareno kovanjem, granične mjere: Lmax=3d, Dmax=1,5d. Za kovanje je povoljniji oblik B od oblika A

20

Oblici i izrada

Pri ručnom kovanju velika su odstupanja od nominalnih mjera. Kod konstruisanja treba izbjegavati dijelove koji štrče, rebra, male izbočine jer nisu pogodni za ručno kovanje.

Bolje je predvideti kakav drugi put za ostvarivanje takvih oblika ili zavarivanje ili livenje ukoliko to dopušta otpornost livenog materijala.

Uvijek se mora voditi računa da se izbjegnu teži kovački radovi izborom oblika pogodnijih za kovanje naknadno zavarenih. Oblici sa krivim površinama nisu pogodni za ručno kovanje (slika 2.2. lijevo), bolje je kada su površine ravne (slika 2.2. desno). Ugao između ravni po mogućnosti treba da odgovara standardnom priboru za proveravanje uglova ( 30°, 45°,60°,90° ).

Slika 2.2. Prave konture (B) su povoljnije za kovanje od krivih (A)

Neposredno pored prelaza sa većeg prečnika elementa na manji ne valja predviđati savijanje tanjeg dijela, to mjesto treba malo udaljiti od prelaza kao na slici 2.3. desno.

Slika 2.3. Mjesto savijanja treba malo udaljiti od prelaza, kao na desnoj slici

Pošto je konuse teško iskivati treba ih izbjegavati i po mogućnosti zamijeniti cilindričnim oblicima.

Pri savijanju limova ili profilisanog čelika razvlače se spoljna vlakna, a zbijaju unutrašnja. Kada je poluprečnik savijanja malen, mogu se spolja pojaviti prskotine, a unutar nabori.

U tablici 2.1. nalaze se preporuke za izbor poluprečnika savijanja.

Tablica 2.1.

21

Oblici i izrada

Poluprečnici savijanja limova i profila

Važno:1. Podatak u zagradama odnosi se na cijevi sa šavom2. Bolje je usvajati što veće poluprečnike p.

Oblici predvideni za kovanje u kalupu moraju imati nagnute strane da bi lako mogli biti izvađeni iz kalupa.

Ivice na prelazima moraju biti zaobljene, s tim da mase materijala ne budu nagomilane na pojedinim mjestima i da mase susjednih presjeka budu ujednačene. Primjer je dat na slici 2.4.

Slika 2.4. Oblik kovan u kalupu. Nagibi strana ( spolja ~ 1:10, iznutra ~ 1:5 ) potrebni su zbog vađenja iz kalupa

3. OBLICI I MEHANIČKA OBRADA

Pri određivanju vrste mehaničke obrade, odnosno, za obradu rezanjem moramo ispuniti niz faktora za što lakšu i jednostavniju obradu, površine elemenata treba da budu:

22

Oblici i izrada

što manje i odvojene od neobrađenih površina; manje površine imaju relativno manja odstupanja od pravilnog oblika pa obezbjeđuju ravnomjernije nalijeganje sklopnih elemenata, a vrijeme obrade je kraće.

što jednostavnije; prioritet oblika površina bi bio: ravne - cilindrične - rotacione-helikoidne – konične i ostale.

po položaju što pristupačnije za prilaz alata za obradu, zato moramo voditi računa da unaprijed predvidimo način obrade i prilagodimo element za najlakšu moguću obradu.

Na primjer, pri bušenju nije dobro kad burgija ne nailazi upravno na površinu zida u kome treba da se izbuši otvor pošto se tada i na ulazu i na izlazu pojavljuju bočne sile koje savijaju burgiju, to loše utiče na tačnost bušenog otvora, a može prouzrokovati i prelom burgije ( slika 3.1.A). Zbog toga je oblik na slici 3.1. B. ispravan.

Slika 3.1. Oblik a nije ogodan za bušenje (ni za eventualno ostvarivanje kakve veze). Oblik B je ispravno konstruisan s obzirom na operaciju bušenja

pristupačne alatu. Oblik na slici 3.2.A nije ispravan pošto se bušenje ne može obaviti. Oblik na slici 3.2.B može se ostvariti, ali kada god je moguće, treba težiti ka obliku C.

Slika 3.2. Bušenje oblika A je neizvodljivo, oblika B je izvodljivo a oblika C je

najpovoljnije

prilagodene načinu obrade s obzirom na mogućnost pričvršćivanja elementa u mašini alatki radi obrade na mogućnost izlaska alata i drugo.

23

Oblici i izrada

po mogućnosti u jednoj ravni (slici 3.3.)

Kada je u pitanju obrada na specijalnim mašinama alatkama ili na automatima, treba predviđati jednovremenu obradu što većeg broja površina na različitim nivoima i u različitim položajima.

Slika 3.3. lakša je obrada kada se površine za obradu nalaze u jednoj ravni (desna slika)

Za sve određene površine propisuje se dopuštena hrapavost odnosno kvalitet obrade površine prema JUS M. Al. 025. Klasa kvaliteta površine mora biti usklađena sa tolerancijom mjera, tj. sa vrstom nalijeganja.

Dodirne površine elemenata uvijek moraju biti obrađene, slobodne samo ponekad. Ove površine mogu biti relativno nepokretne ili pokretne.

Nepokretne dodirne površine se obrađuju radi pravilnog i ravnomjernog medusobnog nalijeganja elemenata u sklopu i radi smanjivanja dodirnog pritiska, tj. radi povećanja efektivne dodirne površine elemenata, koja je uvijek manja od računske geometrijske dodirne površine - zbog hrapavosti.

Pokretne dodirne površine moraju biti fino obrađene i radi pravilnog nalijeganja i radi smanjivanja dodirnog pritiska i radi smanjivanja trenja i habanja.

Za izbor hrapavosti površina kliznih ležišta najbolje je pridržavati se preporuka o usvajanju relativnog zazora, pa na osnovu toga propisati klasu kvaliteta obrade površina. Trebamo imati u vidu da se troškovi proizvodnje povećavaju kada se propisuju finiji kvaliteti površina i kada je vreme potrebno za obradu i kontrolu mjera i kvaliteta proizvoda duže.

Za izradu oblika A na slici 3.4. sa znatnom razlikom između prečnika naslona i vratila potrebno je struganjem odvojiti veliku zapreminu materijala, dakle utrošiti srazmjerno mnogo vremena. Bolje je izraditi zaseban naslon pa ga, na neki način spojiti sa vratilom, nekoliko rješenja je prikazano na slici 3.4.

24

Oblici i izrada

Slika 3.4. Oblik A nije pogodan za mehaničku obradu struganjem, oblici sa zasebnim prstenom su povoljniji; B – predviđeno za navlačenje (za jednosmjerno opterećenje); C i D – predviđeno za navlačenje ; E – predviđeno za vezu pomoću

zavrtanja; F - predviđeno za zavarivanje (dvije alternative)

Za elemente sa otvorima, kada god je to moguće treba predvidjeti da otvori budu prolazni (slika 3.5. - B), a ne slijepi (slika 3.5. - A) jer su slijepi otvori teži za obradu i mora im se kontrolisati dubina.

Slika 3.5. Za izradu i kontrolu mjera povoljniji su prolazni otvori B od slijepih otvora A

Kružne žljebove (npr. za podmazivanje ili zaptivanje) lakše je izraditi na vratilu nego u spoljašnjem dijelu, međutim neki razlozi mogu biti povod da se odstupi od te preporuke. Tako, pri konstruisanju oblika trebamo nastojati da ostvarimo što veću podobnost za mehaničku obradu rezanjem, tako nastojeći da bude što manje različitih prečnika otvora za zavrtanje i što manje različitih operacija jer sa tim dobijamo uštedu na vremenu i cijeni proizvoda.

4. OBLICI I SKLAPANJE

Pri konstruisanju mora se uvijek voditi računa o tome da se može postići potpuno nalijeganje sklopnih elemenata. Sklop na slici 4.1. ne ispunjava taj uslov jer su za nalijeganje predviđene dvije paralelne ravni - ovdje 1 i 2, to je čak i pri vrlo sitnim tolerancijama gotovo neosjetljivo.

Slika 4.4. Neispravan sklop elemenata a i b: jednovremeno nalijeganje po paralelnim površinama 1 i 2 i u ćošku 3 nije ostvarljivo

25

Oblici i izrada

Sklopovi sa nalijeganjem na paralelnim dodirnim površinama mogu se ostvariti jedino prinudno - uz elastične ili plastične deformacije sklopnih elemenata, a to je samo izuzetno opravdano (npr. zavojnice, ožljebljena vratila).

Da bi se omogućilo pravilno nalijeganje samo na jednoj ravni, mogu se primijeniti oblici kao na slici 4.2.

Slika 4.2. Ispravni oblici sklopova elemenata a i b, rešenje na desnoj slici je bolje

Sklop na slici 4.1. ima još jedan nedostatak, - a to je nepodobnost neobrađenih ćoškova (3 na slici 4.1.) za pravilno nalijeganje elmenata. Da bi se omogućilo ispravno nalijeganje sklopnih elemenata, potrebno je ili zakositi ivicu elementa b ili primijeniti različite krivine na ćoškovima elemenata a i b ili predvidjeti žljebove u elementu a (4.3.).

Slika 4.3. Oblici ćoškova koji omogućavaju potpuno dodirivanje odnosno nalijeganje elemenata a i b

Zakošenje ivice je najjednostavnije rešenje, a primjena dviju krivina je najpovoljnije rešenje.

Koja će se rješenja iskoristiti zavisi od toga koji je elemenat pogodniji za takvu obradu, da li je u pitanju uticaj koncentracija napona, dali igra ulogu slabljenje presjeka itd. Koaksijalnost sklopnih elemenata - "centrisanje"- ostvaruje se za cilindrične oblike pomoću površina 4 na slici 4.1. ukoliko je visina h manja tada je površina nalijeganja srazmjerno pravilnija, a vrijeme potrebno za izradu je kraće.

26

Oblici i izrada

Obično je za centrisanje dovoljno kadaje h = 5 - 10 mm ukoliko drugi razlozi ne nameću da visina h bude povećana. Koaksijalnost sklopnoh elemenata čvrstog oblika postiže se pomoću čivija za centrisanje, kada su čivije više razmaknute (slika 4.4.), relativne greške u sklapanju su manje.

Slika 4.4. Greške dolaze manje do izražaja kada su čivije a za centriranje više udaljene. Rešenje B je bolje od rešenja A

Za sklapanje je uvijek potrebno da oblik konstrukcije omogući pristupačnost i za elemente za vezu, npr. za zavarivanje i za pribor za ostvarivanje veze, npr. za ključeve. Primjer je prikazan na slici 4.5.

Slika 4.5. Oblik A je najčešće neprihvatljiv zbog nepristupačnosti pri sklapanju. Oblici B i C su u tom pogledu pravilni

Da bi se spriječila aksijalna pokretljivost kotrljajnog ležišta, treba primjeniti rešenje sklopa prema slici 4.6.

27

Oblici i izrada

Slika 4.6. Ispravniji je sklop B od sklopa A

Literatura

1. Borivoj Manojlović : Poznavanje mašinskih materijala. Beograd 1966.

2. Pavle Stanković : Mašinska obrada, I Obrada metala rezanjem Beograd 1962.

3. Cvetko Joanović: Zavarene konstrukcije, Beograd 1957.

4. S. Dranić i Z. Savić : Osnove konstruisanja, Beograd. 2002.

28

Oblici i izrada

29