greŠke nastale pri „cmt“ spajanju limova sa...

10
NAUKAISTRAŽIVANJERAZVOJ SCIENCERESEARCHDEVELOPMENT ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2009), str. 83-92 83 M. Popescu, A. Magda, C. Demian, A. Răduţă, G. E. Mocuţa Prevod: Milica Antić GREŠKE NASTALE PRI „CMT“ SPAJANJU LIMOVA SA GALVANSKIM PREVLAKAMA KOJI SE KORISTE U AUTOMOBILSKOJ INDUSTRIJI DEFECTS FROM THE CMT JOINING OF GALVANIZED STEEL SHEETS USED IN THE AUTO VEHICLE INDUSTRY Originalni naučni rad / Original scientific paper UDK / UDC: 621.791.3:669.14-419 Rad primljen / Paper received: Jun 2009. Adresa autora / Author's address: M. Popescu, A. Magda,C. Demian, A. Răduţă, G. E. Mocuţa “Politehnica” University of Timişoara, Faculty of Mechanics, No. 1, Mihai Viteazu Av., 300222, Romania [email protected] Ključne reči: CMT, galvanski prevučen čelik, mikroskopsko ispitivanje , defekti spjanja. Keywords: CMT, galvanized steel, microscopic examination, joining defects. Izvod Rad prikazuje aspekte CMT (Prenos hladnog metala -Cold Metal Transfer) procesa spajanja traka od galvanski prevučenog čelika. Osvetljeni su elementi primene sa tehnološkog aspekta postupka. CMT je prirodno tehničko rešenje za postizanje konkurentnog nivoa na polju metalnih konstrukcija za autoindustriju. Istraživanja i razvoj na polju tehnika zavarivanja- tvrdog lemljenja jednorodnih i raznorodnih spojeva pomoću prenosa hladnog metala CMT, imaju za cilj izradu metalnih konstrukcija, debljina 0,3-3,0 mm, uključujući zaštitne metalne prevlake, opravdana su značajem očekivanih efekata. U radu je prikazano mikroskopsko ispitivanje sprovedeno na spojevima galvanski prevučenog čelika i pokazuje aspekte koji dokazuju kvalitet spoja izvedenog CMT procesom. Abstract The paper presents aspects of the CMT (Cold Metal Transfer) joining process for galvanized steel sheets. Application elements are highlighted by the technological joining process. CMT is a native technical solution of competitive exigency level in the field of metallic structures for auto vehicle industry. Development of the research in the filed of welding- brazing techniques of similar and dissimilar joints by low cold metal transfer CMT, having as target the metallic components of 0,3-3,0 mm thickness, including protective metallic coatings is justified by the importance of expected effects. Microscopic examinations carried out on galvanized steel joints present aspects that sustain the quality of joints made by the CMT process. INTRODUCTION Galvanized steel is widely used in auto vehicle industry and other industries for the corrosion protection. There are problems during the joining of galvanized steel due to the vapors of zinc forming at temperatures above 906°C opposite to the melting temperature of the steel. This is why “intermediary” processes are used. The Cold Metal Transfer (CMT) is the process which doesn’t encourage these aspects during the joining process [1-9]. Joining metallic components of 0,3-3,0mm thickness raised significant problems, generated by the distribution of non stationary thermal fields and high components flexibility. CMT has a deep multidisciplinary character involving specialists with experience in the field [1, 3, 4, 9]. UVOD Galvanski prevučeni čelik se široko primenjuje u automobilskoj industriji kao i u drugim industrijama u cilju zaštitte od korozije. Postoje problemi tokom spajanja galvanski prevučenih čelika zbog isparavanja cinka na temperaturama iznad 906°C koja je niže od tačke topljenja čelika. Ovo je razlog primene “intermedijatnih” postupaka. Prenos hladnog metala (CMT) je postupak koji ne dozvoljava ove aspekte tokom procesa spajanja [1-9]. Spajanje metalnih komponenti debljine 0,3-3,0mm pogoduje značajnim problemima, uzrokovanim raspodelom nestacionarnih toplotnih polja i fleksibilnošću komponenata. CMT ima vrlo multidisciplinarni karakter što znači uključenje specijalista sa iskustvom u ovom području [1, 3, 4, 9].

Upload: others

Post on 18-Sep-2019

4 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: GREŠKE NASTALE PRI „CMT“ SPAJANJU LIMOVA SA …scindeks-clanci.ceon.rs/data/pdf/0354-7965/2009/0354-79650903083P.pdf · NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2009), str. 83-92 83

M. Popescu, A. Magda, C. Demian, A. Răduţă, G. E. Mocuţa Prevod: Milica Antić

GREŠKE NASTALE PRI „CMT“ SPAJANJU LIMOVA SA GALVANSKIM PREVLAKAMA KOJI SE KORISTE U AUTOMOBILSKOJ INDUSTRIJI

DEFECTS FROM THE CMT JOINING OF GALVANIZED STEEL SHEETS USED IN THE AUTO VEHICLE INDUSTRY

Originalni naučni rad / Original scientific paper

UDK / UDC: 621.791.3:669.14-419

Rad primljen / Paper received: Jun 2009.

Adresa autora / Author's address: M. Popescu, A. Magda,C. Demian, A. Răduţă, G. E. Mocuţa “Politehnica” University of Timişoara, Faculty of Mechanics, No. 1, Mihai Viteazu Av., 300222, Romania [email protected]

Ključne reči: CMT, galvanski prevučen čelik, mikroskopsko ispitivanje , defekti spjanja.

Keywords: CMT, galvanized steel, microscopic examination, joining defects.

Izvod Rad prikazuje aspekte CMT (Prenos hladnog metala -Cold Metal Transfer) procesa spajanja traka od galvanski prevučenog čelika. Osvetljeni su elementi primene sa tehnološkog aspekta postupka. CMT je prirodno tehničko rešenje za postizanje konkurentnog nivoa na polju metalnih konstrukcija za autoindustriju. Istraživanja i razvoj na polju tehnika zavarivanja-tvrdog lemljenja jednorodnih i raznorodnih spojeva pomoću prenosa hladnog metala CMT, imaju za cilj izradu metalnih konstrukcija, debljina 0,3-3,0 mm, uključujući zaštitne metalne prevlake, opravdana su značajem očekivanih efekata. U radu je prikazano mikroskopsko ispitivanje sprovedeno na spojevima galvanski prevučenog čelika i pokazuje aspekte koji dokazuju kvalitet spoja izvedenog CMT procesom.

Abstract The paper presents aspects of the CMT (Cold Metal Transfer) joining process for galvanized steel sheets. Application elements are highlighted by the technological joining process. CMT is a native technical solution of competitive exigency level in the field of metallic structures for auto vehicle industry. Development of the research in the filed of welding-brazing techniques of similar and dissimilar joints by low cold metal transfer CMT, having as target the metallic components of 0,3-3,0 mm thickness, including protective metallic coatings is justified by the importance of expected effects. Microscopic examinations carried out on galvanized steel joints present aspects that sustain the quality of joints made by the CMT process.

INTRODUCTION

Galvanized steel is widely used in auto vehicle industry and other industries for the corrosion protection.

There are problems during the joining of galvanized steel due to the vapors of zinc forming at temperatures above 906°C opposite to the melting temperature of the steel. This is why “intermediary” processes are used. The Cold Metal Transfer (CMT) is the process which doesn’t encourage these aspects during the joining process [1-9].

Joining metallic components of 0,3-3,0mm thickness raised significant problems, generated by the distribution of non stationary thermal fields and highcomponents flexibility. CMT has a deep multidisciplinary character involving specialists with experience in the field [1, 3, 4, 9].

UVOD

Galvanski prevučeni čelik se široko primenjuje uautomobilskoj industriji kao i u drugim industrijama u cilju zaštitte od korozije.

Postoje problemi tokom spajanja galvanski prevučenih čelika zbog isparavanja cinka natemperaturama iznad 906°C koja je niže od tačke topljenja čelika. Ovo je razlog primene“intermedijatnih” postupaka. Prenos hladnog metala (CMT) je postupak koji ne dozvoljava ove aspekte tokom procesa spajanja [1-9].

Spajanje metalnih komponenti debljine 0,3-3,0mm pogoduje značajnim problemima, uzrokovanim raspodelom nestacionarnih toplotnih polja i fleksibilnošću komponenata. CMT ima vrlomultidisciplinarni karakter što znači uključenje specijalista sa iskustvom u ovom području [1, 3, 4, 9].

Page 2: GREŠKE NASTALE PRI „CMT“ SPAJANJU LIMOVA SA …scindeks-clanci.ceon.rs/data/pdf/0354-7965/2009/0354-79650903083P.pdf · NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

84 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2009), str. 83-92

TEHNOLOŠKI ELEMENTI SPAJANJA

Pri CMT zavarivanju koristi se tehnika odvajanja rastopljenih kapi [1-9]. Ako su parametri zavarivanja korektno izabrani, pri svakom kontrolisanom dodiru žice sa osnovnim materijalom jedna kap dodatnog materijala mora da se odvoji od žičane electrode. Može se nazvati i “zavarivanje kap po kap ”. Prednosti za korišćenje ovog postupka su : • Mogu se zavarivati male debljine materijala,

ispod 0,8 mm; • Mogu se koristiti veliki prečnici žičanih

elektroda pri maloj jačini struje (Za prečnik žice 1,2 mm koristi se jačina struje Is = 65A);

• Pogodno za različite položaje zavarivanja; • Uneta količina toplote je za oko 30% manja

nego pri klasičnom MIG/MAG zavarivanju; • Male deformacije ili bez njih; • Postupak se može potpuno automatizovati [6-8].

Materijali za spajanje postupkom CMT razvijeni su za elektrolučno zavarivanje aluminijuma i čeličnih limova kod niskoopterećenih delova transportnih vozila. Proces spajanja koji koristi prenos metala hladnim kapima CMT sprečava one situacije u kojima je kontrola strukturnih transformacija teška.

Značajni progres u razvoju zavarivačke opreme je zasnovan na razvoju CMT procesa, posebno opreme firme FRONIU’S [1-3].

Praktično rešenje koje je iznađeno, namenjeno je za izradu automobilskih karoserija, malo opterećenih delova, zadovoljavajući zahteve koji se odnose na karakteristike otpornosti I deformabilnosti, odnosno napona.

Svi gore pomenuti aspekti važe i za MIG/MAG zavarivanje i za CMT proces, jedina razlika je način prenosa rastopljenih kapi [1, 9].

CMT proces spajanja zasnovan je na kompletno novom tehnološkom principu i zajedno sa tim i specifičnoj opremi [3, 4].

Ograničenje primene procesa spajanja hladnim kapima (CMT) je manje u poređenju sa konvencionalnim rešenjima kod kratko spojenog luka i prenosa kratkim lukom, što obezbeđuje značajno proširenje obima zavarivanja. Proces prati nekontrolisano razbrizgavanje. Kod CMT procesa, prethodno pomeuta situacija se može izbeći, dok se žica za zavarivanje pomeraunapred i unazad duž uzorka, velikom frekvencom.

CMT proces je ekstremno fleksibilan, koristi kontroler procesa za praćenje radnih parametara i daje informaciju o osnovnim koracima.

Moguće je, za prvo vreme, napraviti kombinacije CMT procesa sa postupcima sa pulzirajućim lukom. Razlog je povoljan uticaj unete toplote i uvarivanja na geometriju šava.

TECHNOLOGICAL JOINING ELEMENTS

When CMT welding the assisted detachment technology of the molten metal droplet is used [1-9]. If the welding parameters are correctly chosen, at every controlled touch of the wire onto the base material a single droplet of material should detach from the electrode wire. It can be named “droplet by droplet welding”. The advantages for using this welding process are presented as followed: • low thickness materials can be welded, under

0,8 mm; • large diameters for the electrode wire can be

used with a low welding current (1,2 mm wire diameter using a welding current Is = 65A);

• good welding position; • the heat input is about 30% lower than that

introduced by classic MIG/MAG welding; • little or no deformations; • the process can be fully automated [6-8].

Joining materials using CMT was developed for electric arc welding of aluminum and steel sheets for load carrying units of transportation vehicles. Joining process using low cold metal transfer CMT prevents these situations when structural transformations are difficult to control. The remarkable progress in the development of welding equipment is the bases in the development of the CMT process, especially FRONIU’S equipment [1-3].The practicability is found in making auto vehicles body, load carrying components, by meeting the requirements related to the resistance and deformability characteristics, respectively tightness. All the above-mentioned aspects are available for MIG/MAG welding and for the CMT process, the only difference being the transfer mode of the molten droplet [1, 9]. The CMT joining process is based on a completely new technological principle, associated with specific equipments [3, 4]. The inferior applicability limit of the low cold metal transfer (CMT) joining process is more reduced compared with the conventional solutions with short arc and short-circuits transfer, which ensures the significant extension of the welding domain. The process is accompanied by abundant uncontrolled spattering. With the CMT process, the prior mentioned situations can be avoided, since the welding wire moves forward and withdraw towards the piece, with high frequency. The CMT process is extremely flexible, uses the process controller to monitor the working parameters, and gives information about the principal stages. It is possible, for the first time, to make combinations of the CMT process with the pulsed arc welding process. This is the reason why the heat input and the penetration favorably influence the weld geometry.

Page 3: GREŠKE NASTALE PRI „CMT“ SPAJANJU LIMOVA SA …scindeks-clanci.ceon.rs/data/pdf/0354-7965/2009/0354-79650903083P.pdf · NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2009), str. 83-92 85

Tehnološko rešenje zadovoljava zahteve konstruktora i korisnika za smanjenje težine automobila, korišćenjem kombinacije materijala [2-4].

Parametri koji se koriste za spajanje galvanski prevučenog čelika dati su u tabeli 1. Hemijski sastav i osobine dodatnog materijala date su u tabeli 2.

Hemijski sastav osnovnog materijala je određen korišćenjem metode optičke spektrometrije, emisionim spektrometrom, slika 1.

DEFEKTI PRI SPAJANJU ČELIKA SA GALVANSKI NANETIM PREVLAKAMA

Prikazani su rezultati makrostrukturnih ispitivanja uređajem OLYMPUS Bx51M, a koja su sprovedena radi rasvetljavanja defekata koji se javljaju pri spajanju čelika sa galvanskim prevlakama. Ovi defekti se javljaju zbog neodgovarajuće pripreme komponenata, izborom nekorektnih parametara spajanja, defekata u osnovnom i dodatnom materijalu.

Mora se takođe pomenuti da je zbog sloja cinka, spajanje ovih čelika, teže nego spajanje čeličnih traka bez prevlaka [1-3, 5].

Defekti u osnovnom materijalu su oni koji u prvom redu dovode do defekata pri spajanju. Osnovni materijal koji se galvanizuje je običan konstrukcioni čelik. Ovi defekti se mogu otkriti posle mikrostrukturnog ispitivanja na nenagriženom uzorku.

Drugi defekti, koji se mogu naći na osnovnom materijalu odnose se na odstupanja u debljini sloja cinka, neravnomernost i isprekidanost.

The technological solution meets the requirements of constructors and users to reduce the auto vehicle weight, using materials combinations [2-4]. The parameters used for joining galvanized steel are presented in table 1. Chemical composition and the proprieties of filler material are presented in table 2. Chemical composition of base material has been determinate using optical spectrometric method, with emission spectrometer, figure 1.

DEFECTS IN JOINING OF GALVANIZED STEELS Micro and macro-structural examinations with OLYMPUS Bx51M are presented, carried out in order to highlight the defects that can occur when joining galvanized steels. These defects occur due to inappropriate preparation of components, choosing the incorrect joining parameters, weld alloy and base material defects. It must also be mentioned that because of the zinc layer the joining of these sheets is harder than the joining of non-covered sheets [1-3, 5]. Base material defects are the first ones leading to joining defects. The base material that will be galvanized is usually normal steel. These defects have been observed after micro-structural examinations upon the non-etched sample. Other defects, that might appear in the base material are those related to the zinc layer variable thickness,non-evenly and interruptions. In figure 2 a) and 2 b) different thickness can be observed for the zinc layer and in figure 2 c) interruptions of the zinc layer can be seen [8].

Tabela 1: Parametri zavarivačkog lemljenja Table 1: Weld brazing parameters

Debljina osnovnog materijala

Thickness of base material

Dodatni materijal

Filler material

Jačina struje zavarivačkog lemljenja [A]

Weld brazing current [A]

Napon [V] Voltage [V]

Brzina zavarivačkog lemljenja [cm/min]

Weld brazing speed [cm/min]

Zaštitni gas Shielding

gas

1.5 CuAl8 Ø=1mm 57 16,4 50 Ar, 12l/min

Slika 1: Optički emisioni spektrometar

Figure 1: Optical emission spectrometer

Page 4: GREŠKE NASTALE PRI „CMT“ SPAJANJU LIMOVA SA …scindeks-clanci.ceon.rs/data/pdf/0354-7965/2009/0354-79650903083P.pdf · NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

86 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2009), str. 83-92

Tabela 2: Dodatni materijal CuAl8 Table 2: Filler material CuAl8

Al 7,50 - 9,50

Si < 0,20

Mn < 1,00

Ni < 0,80

Zn < 0,20

Pb < 0,02

Fe < 0,50

Tipični sastav , % Typical composition, %

Ostali ukupno / Others total < 0,40

DIN 1733 SG-Cu Al 8

Material Nr. 2.0921

BS 2901 part 3 C 28

Klasifikacija Classification

AWS A 5.7 ER Cu Al - A1

Osnovni materijali Base materials

CuAl5; CuAl8; CuAl9; CuZn20Al

Električna provodljivost [S*m/mm²] Electrical conductivity [S*m/mm²]

8

Gustina [kg/dm³] Density [kg/dm³]

7,7

Solidus-temperatura [° C] Solidus-Temperature [° C]

1030

Likvidus -temperatura [° C] Liquidus-Temperature [° C]

1040

Zatezna čvrstoća Rm [MPa] Tensile strength Rm [MPa]

390 - 450

Izduženje A5 (Lo=5d0) [%] Elongation A5 (Lo=5d0) [%]

45

Fizičke osobine (približne vrednosti ) Physical properties (Approx. values)

Tvrdoća [HB] / Hardness [HB] 140

Položaj zavarivanja Welding position

PA, PB, PC, PE, PF

Zaštitni gas Shielding gas

I1, I2, I3 (Argon, Helijum ili Argon/Heljium mešavine ) 1, I2, I3 (Argon, Helium or Argon/Helium mixtures)

Polaritet Polarity

MIG =+, WIG ~

Dimenzije Dimensions

MIG elektrodna žica [mm] MIG wire electrodes [mm]

0,8; 1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,4; 3,2

Napomene Remarks

Dodatni materijal za spajanje i navarivanje Al bronze, mesinga, čeličnog liva i livenog gvožđa kao i za MIG-lemljenje čelika i nerđajućih čelika sa i bez prevlake. Pogodan za spajanje čelika sa bakrom. Metal šava je otporan na koroziju, habanje i slanu vodu. Filler metal for joining and surfacing of Al-bronze, brass, steel- and cast-iron, as well as for MIG-brazing of steel and stainless steel with and without coating. Suitable for joining of steel to Copper. The weld metal is resistant to corrosion, wear and brackish water

Page 5: GREŠKE NASTALE PRI „CMT“ SPAJANJU LIMOVA SA …scindeks-clanci.ceon.rs/data/pdf/0354-7965/2009/0354-79650903083P.pdf · NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2009), str. 83-92 87

As it can be observed in figure 2 the results of zinc layers thickness measurements are presented in table 4 in a comparative manner for samples a and b from figure 2 [8]. After coating, the layer was subdued to a passive stage process in order to increase the corrosion resistance. The layer of oxide obtained is presented in figure 3 [2, 8]. The zinc and oxide layer thickness may be uneven as it can be observed in figure 3 the measurements results of these layers are presented in table 5according to figure 4. In table 5 are presented the measurement results for the zinc and oxide layer thickness [3, 8, 9]. There are thickness variations for the zinc and oxide layers thickness, as previously presented. Usually thezinc layer is thicker than the oxide layer but there can be areas where the oxide layer is thicker or areas where the zinc or oxide layer is missing. Thereby in figure 5 it can be observed that the oxide layer is thicker than the zinc layer [8]. The joint was made by the CMT variant using CuSi3 wire and argon 100% as protection gas. The main defects that can appear when braze-welding are the sulphides because the zinc layer is melted on the surface that comes together and remains in the joint, this wouldn’t happen when welding with CMT process due to the much lower linear energy induced in the work piece [8]. In order to observe the joint microstructure and heat affected zone the piece was etched with nital 10 for

Na slici 2 a) i 2 b) može se uočiti različita debljina sloja cinka, a na slici 2 c) isprekidanost sloja cinka [8]. Kao što se zapaža na slici 2 rezultati merenja debljine sloja cinka dati su u tabeli 4 na uporedni način za uzorke a i b sa slike 2 [8].

Posle nanošenja prevlake, sloj je preveden u pasivno stanje sa ciljem povećanja korzione otpornosti. Uočeni sloj oksida je prikazan na slici 3 [2, 8].

Debljina sloja cinka i oksida može biti nedovoljna kao što se uočava na slici 3 iz rezultata merenja ovih slojeva datih u tabeli 5 prema slici 4. U tabeli 5 su prikazani rezultati merenja debljina slojeva cinka i oksida [3, 8, 9].

Postoje odstupanja u debljini sloja cinka i oksida kao što je prethodno prikazano. Obično je sloj cinka deblji od oksidnog sloja, ali postoje površine gde je oksidni sloj deblji ili gde ne postoji sloj cinka ili sloj oksida. Na slici 5 se može uočiti da je oksidni sloj deblji od sloja cinka [8].

Spoj je izveden varijantom CMT uz korišćenje žice CuSi3 i argona 100% kao zaštitnog gasa. Glavni defekti koji se mogu javiti pri zavarivačkom lemljenju su sulfidi, jer se sloj cinka topi po površini tako da ulazi i ostaje u spoju, ovo se ne dešava pri zavarivanju CMT postupkom zbog mnogo manje linerane energije koja se unosi u radni komad [8].

U cilju posmatranja mikorostrukture spoja i zone uticaja toplote, komad je nagrižen nitalom 10 za čelik i

Tabela 3: Sastav osnovnog materijala Table 3: Base materials composition

1 2 3 4 AVG SD

Fe 99.51 99.52 99.53 99.53 99.52 0.0072

C 0.0607 0.0633 0.0565 0.0568 0.0593 0.0033

Si 0.0269 0.0148 0.0136 <0.007 <0.015 0.0082

Mn 0.1931 0.1870 0.1909 0.1876 0.1897 0.0029

P 0 0 0 0 0 0

S <0.000 <0.002 <0.000 <0.000 <0.000 0.0011

Cr 0.0107 0.0148 0.0123 0.0137 0.0129 0.0018

Ni 0.0140 0.0141 <0.009 <0.009 <0.011 0.0025

Mo 0.0182 0.0216 0.0175 0.0435 0.0252 0.0124

Cu 0.0175 0.0229 0.0163 0.0166 0.0183 0.0031

Al 0.0389 0.0388 0.0519 0.0344 0.0410 0.0075

Ti <0.003 <0.003 <0.001 <0.003 <0.002 0.0007

V <0.002 <0.001 <0.002 <0.000 <0.001 0.0011

Co <0.000 <0.000 <0.000 <0.000 <0.000 0.0003

Nb <0.000 <0.000 <0.000 <0.000 <0.000 0.0002

W <0.000 <0.000 <0.000 <0.000 <0.000 0.0000

Page 6: GREŠKE NASTALE PRI „CMT“ SPAJANJU LIMOVA SA …scindeks-clanci.ceon.rs/data/pdf/0354-7965/2009/0354-79650903083P.pdf · NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

88 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2009), str. 83-92

Slika 2: Sloj cinka, uvećanje 500 x (a, b – promenljiva debljina, c- prekidi sloja cinka)

Figure 2: Zinc layer, magnification 500 times (a, b – variable thickness, c- interruptions of zinc layer)

Tabela 4: Sastav osnovnog materijala

Table 4: Base materials composition

Broj merenja Measurement number

Sloj a) debljina [µm]

Layer a) thickness [µm]

Broj merenja Broj merenja

Sloj b) debljina [µm]

Layer b) thickness [µm]

1 4.12 1 7.18

2 4.69 2 8.76

3 4.41 3 8.39

4 4.28 4 7.81

5 3.41 5 7.09

6 4.79 6 6.47

7 3.61 7 5.87

8 4.81 8 6.59

9 3.84 9 7.80

10 4.44 10 7.00

11 3.75 11 7.18

12 3.46 12 7.51

13 3.76 13 6.81

14 4.49 14 5.83

15 4.66 15 6.16

16 4.55 16 5.97

17 4.49 17 6.26

18 5.46 18 6.58

19 5.45 19 5.13

20 5.00 20 5.44

21 4.95 20 5.83

Srednja vrednost Medium value

4.40 Srednja vrednost

Medium value 6.75

Minimalna vrednost Minimum value

3.41 Minimalna vrednost

Minimum value 5.13

Maksimalna vrednost Maximum value

5.46 Maksimalna vrednost

Maximum value 8.76

Page 7: GREŠKE NASTALE PRI „CMT“ SPAJANJU LIMOVA SA …scindeks-clanci.ceon.rs/data/pdf/0354-7965/2009/0354-79650903083P.pdf · NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2009), str. 83-92 89

ferihloridom (1 deo FeCl3, 8 delova H2O) radi posmatranja zavarene strukture bakra. Na slici 6prikazana je zona uticaja toplote.

Kao i u slučaju mikrostrukturnog ispitivanja, glavni defekti koji se javljaju su pore. Na slici 7 ovi defekti su locirani na površini spoja, a mogu se javiti i unutar spoja. Drugi važan aspekt odnosi se na razgradnju sloja cinka sa površine spoja, zbog isparavanja cinka.Oko spoja ovaj antikorozioni sloj obično biva razoren. Za tanke limove ovaj aspekt se javlja i na suprotnoj strani spoja.

Ako su ugrožene površine uske, ispod 2-3 mm, njihova reparatura nije neophodna zato što je cink u okružujućim površinama sa većom hemijskom aktivnošću i štiti manje aktivni čelik preko katodnog efekta.

Ako je zona uticaja toplote šira, šav se mora ponovo zaštiti cinkom. Na slici 8 prikazan je spoj izveden postupkom MIG tvrdog lemljenja gde je razoren sloj cinka [8].

Ovo se može izbeći korišćenjem procesa CMT zbog male linijske energije odnosno male količine toplote koja se unosi u radni komad [8].

steel and ferric chloride (1 part FeCl3, 8 parts H2O) to observe the copper welding structure. In figure 6 the heat affected zone is presented. Just as in the case of micro structural examinations the main defects that were observed are pore type defects. In figure 7 these defects that are located at the surface of the joint may appear also inside the joint. Another important aspect is that related to the zinc layer deterioration from the joint surface due to zinc evaporation. Around the joint the anticorrosive layer is usually destroyed. For thin sheets this aspect is also true for the opposite side of the joint. If the affected areas are narrow under 2-3 mm, repairing them is not necessary because the zinc around the neighboring areas with a higher activity chemically protects the less active steel through cathode effect. If the affected zone is wider then it together with the weld must be zinc covered once again. In figure 8 a joint made with MIG brazing process is presented where the zinc layer is destroyed [8]. This can be avoided by using the CMT process due to the low linear energy, the low heat induced in the work piece [8].

Slika 3: Stanje pasivnog sloja, uvećanje 500 x Figure 3: Passive state layer, magnification 500 times

Slika 4: Merenje debljine sloja cinka i oksida

(a – merenje sloja Zn; b – merenje sloja oksida; c –merenje oba sloja), uvećanje 500 x

Figure 4: Zinc and oxide layers thickness measurement (a – Zn layer measurement; b – oxide layer measurement; c –both layers measurement), magnification 500 times

Page 8: GREŠKE NASTALE PRI „CMT“ SPAJANJU LIMOVA SA …scindeks-clanci.ceon.rs/data/pdf/0354-7965/2009/0354-79650903083P.pdf · NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

90 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2009), str. 83-92

Slika 5: Naglašavanje razlike debljina između Zn i oksida, uvećanje 500 x Figure 5: Highlighting the thickness difference between the Zn and oxide, magnification 500 times

Tabela 5: Debljine sloja cinka i oksida

Table 5: Zinc and oxide layer thickness

Broj merenja Measurement

number

Debljina sloja cinka “a” [µm]

Zn layer thickness “a” [µm]

Debljina sloja oksida “b” [µm]

Oxide layer thickness “b” [µm]

Debljina sloja cinka “c” [µm]

Zn layer thickness “c” [µm]

Debljina sloja oksida “c” [µm]

Oxide layer thickness “c” [µm]

Debljina oba sloja “c” [µm]

Both layers thickness “c” [µm]

1 7.18 8.43 11.19 7.15 18.34

2 6.88 8.06 8.43 10.37 18.80

3 9.63 6.76 11.08 6.94 18.02

4 10.84 8.36 10.93 7.14 18.07

5 10.43 8.70 10.48 8.04 18.51

6 9.62 5.79 10.42 8.78 19.19

7 10.92 6.25 11.24 7.09 18.34

8 10.24 8.07 10.47 7.24 17.71

9 10.36 8.59 10.10 8.36 18.46

10 9.81 8.30 8.83 8.56 17.39

11 9.11 8.79 8.29 8.80 17.08

12 8.98 8.44 10.14 6.57 16.71

13 9.43 7.62 9.64 7.50 17.13

14 9.52 8.88 8.87 9.00 17.87

15 8.90 9.53 9.42 8.36 17.78

16 9.06 10.03 9.27 9.30 18.57

17 8.03 10.69 8.73 9.51 18.24

18 10.50 7.63 10.61 5.82 16.43

19 9.17 6.06 9.79 6.94 16.73

20 9.97 8.14 9.57 8.12 17.69

21 10.03 6.98 8.90 6.60 15.50

Srednja vrednost Medium value

9.46 8.10 9.83 7.91 17.74

Minimalna vrednost Minimum value

6.88 5.79 8.29 5.82 15.50

Maksimalna vrednost Maximum value

10.92 10.69 11.24 10.37 19.19

Page 9: GREŠKE NASTALE PRI „CMT“ SPAJANJU LIMOVA SA …scindeks-clanci.ceon.rs/data/pdf/0354-7965/2009/0354-79650903083P.pdf · NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2009), str. 83-92 91

ZAKLJUČAK

1. Mikroskopska ispitivanja potvrđuju očekivani kvalitet spoja koji vodi ka optimumumu korišćenja CMT procesa.

2. CMT obezbeđuje naučnu podlogu i tehnološkupodršku za postupak. Implementacija CMT procesa dozvoljava bolje očuvanje životne sredine i obezbeđuje unapređenje radnih uslova direktno izloženog osoblja.

3. Mikroskopsko ispitivanje pokazalo je razvoj defekata na galvanski nanetim slojevima deponovanih CMT-om.

CONCLUSIONS

1. Microscopic examinations highlight obtained joint quality leading to optimum in favor of the CMT process.

2. CMT assures the scientific substantiation and technological support for the process. The implementation of the CMT process allows the environment friendly use ensuring the improvement of work conditions for personnel directly involved.

3. Microscopic examination presented the evolution defects in the galvanized layer deposited by the CMT.

Slika 6: Zona uticaja toplote, uvećanje 200x

Figure 6: Heat affected zone, magnification 500 times

Slika 7: Pore u spoju: a, b –na površini šava, c – unutar šava

Figure 7: Joint pores: a, b – at the surface of the weld, c – within the weld

Slika 8: Površina spoja uvećanje 500 x

Figure 8: Joint surface magnification, 500 times

Page 10: GREŠKE NASTALE PRI „CMT“ SPAJANJU LIMOVA SA …scindeks-clanci.ceon.rs/data/pdf/0354-7965/2009/0354-79650903083P.pdf · NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

NAUKA∗ISTRAŽIVANJE∗RAZVOJ SCIENCE∗RESEARCH∗DEVELOPMENT

92 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2009), str. 83-92

TIG ZAVARIVANJE - PRIRUČNIK

Autori: M., Jovanović, V., Lazić, D., Adamović, N., Ratković, univerzitetski priručnik, Mašinski fakultet u Kragujevcu, ISBN 86-80581-71-2, Kragujevac, 2006.

TIG zavarivanje-priručnik napisan je u cilju obuke zavarivača početnika ili prekvalifikacije sa jedne zavarivačke specijalizacije na drugu. Ova knjiga može takodje biti i osnovna literatura za tradicionalna takmičenja zavarivača. Pretpostavlja se da će neki zavarivači posle odredjenog praktičnog zanatskog iskustva postati instruktori za obuku ili kontrolori, te će im ovakav priručnik biti neophodan.

Priručnik sadrži znatno više podataka iz metalurgije zavarivanja, sopstvenih napona i deformacija, ocene zavarljivosti i kontrole zavarenih spojeva nego što je to potrebno samim zavarivačima. Priručnik može korisno poslužiti studentima mašinskih fakulteta i viših škola, tehnolozima, metalurzima, održavaocima opreme, kao i širem krugu tehnički obrazovanih čitalaca, koji se bave problematikom zavarivanja netopljivom volframskom elektrodom u zaštiti inertnog gasa argona.

Posebno se preporučuje onim radionicama i zavarivačima koji se bave problematikom zavarivanja aluminijuma, nerdjajućih čelika i sivog liva. Priručnik ima 258 stranica, štampan je na A5 formatu, sadrži 12 Glava i 4 Priloga.

Informacije: Dr Vukić Lazić, vanredni profesor, [email protected],

Tel. 034.335990 lok. 680 (Mob. tel. 064-8288737)

Mašinski fakultet u Kragujevcu

Sestre Janjić 6, 34000 Kragujevac

LITERATURE [0] Bruckner, J., Hackl, H.: Der Cold Metal Transfer (CMT), Procceding, 10. International Aachener Schweisstechnik Kolloquium, Schweisstechnik und

Fugetechnik, 24-25.10.2007, Aachen Germany, pp.477-490 [1] Feng, J.C., He, P., Kackl, H.: Distribution of Zn and Interfacial Microstructure of Braze Welding CMT Joints between Aluminum and Galvanized

Steel Sheet, SOLID STATE PHENOMENA, 2007, vol. 127, pp.43-48 [2] Flegel, H.: Trend of Joining in the Industry, Proceedings, 10. International Aachen Welding Conference, 24-25.10.2007, Aachen, pp.17-28 [3] Krüger, A.: CMT process give car manufacturer competitive edge, DIGITAL WELD, 2008, pp. 56-60 [4] MitsuakI, T. and Kazumasa, N.: Welding and galvanized steel sheet and aluminum alloy using CMT welding, PRESS WORKING, JAPAN, 2007,

pp. 62-69 [5] Popescu, M., Magda, A.: Acoperiri termice şi recondiţionări. Aplicaţii, Ed. Politehnica, Timişoara, 2007,ISBN 978-973-625-545-8 [6] Popescu,M.,Marta,C.,Magda,A.,Voicu,A.,Locovei,C.,Dupta,A.: Acoperiri termice şi recondiţionări.Teme experimentale,

Ed.Politehnica,Timisoara,2008,ISBN 978-973-625-3 [7] Popescu, M., Magda, A., Mocuta, G.E., Demian, C., Perianu, I.A., Comparative approach of MIG/MAG brazing and CMT galvanized steel joining

processes for automotive applications, Scientific Bulletin of the „POLITEHNICA” University of Timişoara, Romania, Transactions on MECHANICS, 2008, Tom 53 (67), Fasc. 2, p.62-67 ,ISSN 1224-6077

[8] Volpone, L.M. , Reyes, F.A.: CMT, Brazing and LASER LBW-CO2 processes, Proceedings on the 3-er Encuento y Congreso Internacional en Tecnologia de la Soldadura Industrial, 2007, settembre 5-7, Saltillo, Mexic