ELEKTROVARENJE, spajanje metalnih predmeta, kod kojega se električna energija upotrebljava kao izvor potrebne topline sa svrhom, da se postignu spojevi s određenom otpornošću ili nepropusnošću, ili s jednom i drugom osobinom. Uglavnom, elektrovarenje dijelimo na elektrootporno i elektrolučno.

Elektrootporno varenje. Kod elektrootpornog varenja zagrijavaju se spajani predmeti na mjestu dodira do stanja visoke plastičnosti, ali ne do tališta. Samo spajanje zagrijanih mjesta vrši se upotrebom dovoljno visokog pritiska. Razlikujemo prijeklopno i sučeono (tupo ili sudarno) varenje. Kod prijeklopnog načina je najpoznatije t. zv. točkasto varenje, kod kojeg se preklopljeni krajevi limova spajaju u pojedinim točkama, odnosno u nizu točaka. Sl. 1 pokazuje shematski izgled točkastog spajanja. Transformator dovodi niskonaponsku struju velike jakosti do rashlađivanih metalnih elektroda. Mjesto najjačeg zagrijavanja leži u osi elektroda između spojenih limova i ima točkast oblik. Potreban pritisak na elektrode radi spajanja vrši se preko posebnog mehanizma. Ovaj se način upotrebljava najviše kod proizvodnje različne limene robe i posuđa od tankog lima. Točkasto izvedeni šavovi zadovoljavaju uvjet nepropusnosti, a njihova osrednja mehanička otpornost odgovara potrebama prakse, koja stoga gledišta nema težih zahtjeva. Ovaj način spajanja upotrebljiv je kod čeličnih i neželjeznih metala, a djelomice i raznorodnih metala međusobno. Elektrootporni način varenja nema u brodogradnji značajnije praktične primjene.

Elektrolučno varenje. Kao izvor topline, potrebne za taljenje žice i predmeta na mjestu spajanja, služi električni lûk. Prema načinu, na koji se lûk održava, razlikujemo dva postupka, i to Bernandosov (iz 1885), po kojemu se lûk stvara između ugljene elektrode i varenog predmeta na mjestu spoja, dok se žica kao dodatni materijal posebno dodaje, i drugi, Slavjanovljev način (iz 1892), po kojemu je ugljena elektroda zamijenjena metalnom žicom, koja služi ujedno kao dodatni materijal (sl. 2a i b). Ovaj drugi način rada s metalnom elektrodom danas je neusporedivo važniji i općenitiji, dok je prvi način s ugljenom elektrodom ostao ograničen na varenje bez dodavanja žica, kao na pr. varenje tankog čeličnog lima, zatim na varenje nekih neželjeznih metala, na pr. bakra, a najviše na t. zv. rezanje električkim lûkom

S obzirom na izvor električne energije razlikujemo istosmjerni i izmjenični električni lûk. Postoje stanovite razlike među njima u pogledu mirnoće, stabilnosti i temperature luka, pa prema tome i njihove praktičke podesnosti. Kod istosmjernog lûka temperatura je na + polu oko 500⁰ viša, zbog čega se često + pol kopča na predmet (teže taljivi dio), — pol na elektrodu žicu. Temperatura lûka kreće se oko 4500—5500⁰, dakle u prosjeku je za 2000° viša od temperature u najtoplijoj zoni acetilenova plamena. Zbog toga ima elektrolučno varenje znatnih prednosti pred plinskim: intenzivniji prijenos topline, koja se lokalizira samo na usku zonu oko mjesta momentanog spajanja, što znači bolje toplinsko iskorišćenje, pogotovu kod varenja jačih debljina, te manje izbacivanje i deformiranje varenog predmeta. Kod elektrolučnog varenja srednjih debljina potrošak topline je oko 4 puta manji nego kod plinskog varenja. Što je veća debljina varenog predmeta, to više dolaze do izražaja ekonomske i tehnološke prednosti lučnog varenja pred plinskim. Računa se, da ove prednosti postaju očite već kod debljina od 3 mm na više. Zbog manjeg izbacivanja, kao posljedice jače lokalizirana zagrijavanja, moguće je uspješno varenje i prijeklopnih spojeva, što kod plinskog varenja treba izbjegavati. Visoka temperatura električnog lûka omogućuje varenje najteže taljivih metala, najvećih debljina, kao i metala najveće toplinske vodljivosti.

Pripravni radovi. Priprava spajanih krajeva prije početka varenja ovisi о debljini lima. Kod sasvim tankih limova pripravni se radovi sastoje u izradbi priruba i postavljanju u položaj, prema sl. 3a, kod nešto debljih limova postavljaju se krajevi sučelice s izvjesnim razmakom, prema sl. 3b, a kod jačih limova rubovi se skose tako, da zajedno tvore V-šav, ili — dvostruko skošenje — da tvore X-šav. Vrlo debeli limovi savijaju se u obliku U, odnosno 2U-šava. Prednosti X-šava prema V-šavu, kao i U-šava prema 2U-šavu leže u manjem potrošku elektroda i električne energije, ali traže pristupačnost s obje strane lima (sl. 3c-f).

Varenje čeličnog materijala. Najširu primjenu našlo je elektrolučno varenje kod različnih čeličnih konstrukcija u građevinarstvu, mašinogradnji, brodogradnji, zatim kod gradnje različitih čeličnih recipijenata kotlovnih bojlera, cjevovoda, rezervoara, različnih kuhala za potrebe kemijske industrije i t. d. kao zamjena za dotadašnje uobičajeno spajanje pomoću zakovica. Široku primjenu ove tehnike spajanja ilustrira činjenica, da proizvodnja elektroda u industrijski razvijenim zemljama iznosi i do 4‰ od proizvodnje sveukupnog čeličnog materijala.

Osobito privredno značenje ima varenje običnih nelegiranih strojograđevnih čelika, koji sadrže, osim ugljika kao glavnog regulatora mehaničkih svojstava, i nešto mangana i malo silicija, a od nečistoća uvijek nešto fosfora i sumpora. Količina ugljika u strojograđevnim čelicima kreće se obično u granicama od 0,08 do 0,6%. Što ima više ugljika, to je veća čvrstoća i tvrdoća čelika, ali manja istežljivost, kao i sve manja sposobnost za varenje. Od 0,3% ugljika na više počinje naime primjetljivo zakaljivanje čeličnog materijala, koje se redovito javlja kod dovoljno brzog ohlađivanja. Što je više ugljika u čeliku, to je niža temperatura kaljenja, a time je niža i t. zv. kritička brzina ohladnjivanja radi kaljenja. S obzirom na brzine ohladnjivanja, koje se kod varenja često javljaju, može se očekivati izrazitije zakaljivanje već kod čelika od 0,3% ugljika na više. Upotrebimo li kao elektrodu mekanu žicu sa malo ugljika, ipak će u tom slučaju doći do pojave poluzakaljene krhke prelazne zone na prijelazu iz materijala vara u temeljni materijal, koja snizuje plastičnost zavarenog spoja, ne dopuštajući jače savijanje, i žilavost mjerenu na Charpyevim uzorcima. Statička čvrstoća ovakva spoja može se pričinjati sasvim dobrom, ali titrajna čvrstoća ne će zadovoljiti. Prema tome dat će se variti bez poteškoća samo čelik čvrstoće do oko 50 kg/mm², kod koga je sadržaj ugljika ispod 0,30%. Srednji strojograđevni čelik sa nešto više ugljika traži predgrijavanje okoline šava na temperaturu od 200 do 250⁰, da bi se spriječilo spomenuto zakaljivanje prelazne zone. Ipak, kod ovih se čelika nastoji postići viša čvrstoća pomoću legiranja s kojim drugim elementom, uz manji sadržaj ugljika, ako se vare. Tvrde vrste čelika, s višim sadržajem ugljika, slabo su podesne za svarivanje i usprkos dovoljnom predgrijavanju, jer dolazi do izgaranja ugljika, kao i drugih elemenata, zbog čega se javlja porozan i manje vrijedan var. Kod legiranih vrsta čelika može i kod manjeg sadržaja ugljika, kao i kod eventualno sporijeg ohlađivanja, doći do poluzakaljivanja prelazne zone, zbog čega je spomenuto predgrijavanje od veće važnosti. Što se tiče utjecaja ostalih elemenata na kvalitet vara i zavarenog spoja, treba istaći da mangan, kao jedan od redovitih sastojaka čeličnog materijala, blagotvorno utječe na kvalitet vara. On kompenzira štetan utjecaj sumpora, vrši dezoksidaciju rastaljenog metala, povišuje čvrstoću vara bez jačeg snižavanja istežljivosti te time može djelovati kao zamjena za ugljik.

Na kvalitet vara može imati znatnog utjecaja i silicij. Dobar dio silicija — kao i mangana i ugljika — izgara prilikom varenja, što može dati troskast var. Zato je važno, da materijal, od kojeg je izrađena elektroda, sadrži što manje silicija.

Sumpor je vrlo štetan element u čeliku. Sa željezom se veže u FeS, koji se tali kod 1170°. Taj željezni sulfid stvara sa željezom eutektik, tališta oko 980°, koji se smješta po granicama kristala, a ovi uzrokuju poznatu krhkoću čelika u toplom stanju, kao i kod niskih temperatura. Loše djelovanje sumpora kompenzira se određenom količinom mangana, prema kojemu sumpor ima znatno veći afinitet nego prema željezu. Zbog toga mora biti sumpora što manje u temeljnom materijalu, kao i u čeličnom materijalu elektrode.

Fosfor je gotovo iste toliko štetan kao i sumpor. Zato standardi ograničuju najveće dopuštene količine fosfora u čeličnom materijalu elektrode.

Među nečistoće, koje mogu ući prilikom svarivanja u materijal vara, treba ubrojiti i dušik, koji se do određene količine otapa u rastaljenu željezu. Ako ga ima u znatnijoj mjeri, javlja se u strukturi u obliku sitnih iglica, koje povisuju tvrdoću i krhkoću vara.

Postoji stanovita razlika između plinskog i električnog svarivanja i s gledišta utjecaja okolišne atmosfere na rastaljeni metal vara. Kod plinskog varenja metal vara štiti sama baklja plamena od pristupa kisika i dušika do rastaljenog metala. Kod elektrolučnog varenja treba ovakvu zaštitnu atmosferu na neki način stvoriti, da ne dođe do suviše visoka sadržaja dušika i kisika u varu, zbog čega će se dobiti tvrd i krhak var, koji će doduše pokazivati dosta dobru statičku čvrstoću spoja, ali će Charpyeva žilavost biti suviše niska. U kvalitetnom varu za odgovorne i dinamički opterećene konstrukcije treba stoga da bude što manje dušika, ne mnogo iznad 0,01%. Var izrađen sa t. zv. golim elektrodama može, međutim, doseći i deset puta veću količinu dušika, zbog čega postaje potpuno nepodesan za stanovite konstrukcije. Za izradbu kvalitetnih varova treba stoga upotrebljavati t. zv. oplaštene elektrode, kod kojih je žica omotana plaštem ; ovaj plašt ima višestruku zadaću:

1. ioniziranjem okolišnog zraka, on umiruje i stabilizira električni lûk i tako sprečava prejako prskanje i razbacivanje kapljica metala;

2. u okolini lûka stvara atmosferu plinova, koji će sprečavati pristup okolišnom kisiku i dušiku do rastaljena metala;

3. čisti metal od oksida i štetnih dušikovih spojeva;

4. konačno oplaštena elektroda stvara na površini vara trosku, koja štiti metal od utjecaja atmosfere, a donekle smanjuje i brzinu ohladnjivanja vara.

Materijal plašta je mješavina različnih oksida željeza, mangana, titana, kalcija, silicija, zatim feromangana, ferotitana, fero-silicija, azbesta, dekstrina, celuloze, kriolita, gline i vodenog stakla kao veziva za ovu smjesu. Djelovanje plašta u napomenutom smislu ovisi ne samo о njegovu sastavu, već i о njegovoj debljini. Elektrode s tankim plaštem samo djelomice ispunjuju spomenute zadaće. Ispitivanja su pokazala, da samo elektrode sa dovoljno debelim plaštem mogu postići dobar kvalitet vara. Važno je također, da se troska, koju ostavlja plašt na površini vara, lako skida bez ostataka; zato treba sastav plašta odabirati i s toga gledišta. Na sl. 4 prikazan je shematski izgled električnog lûka i okoline prilikom rada s oplaštenom elektrodom. Sl. 5 prikazuje izgled troske, koja u toku hladnjenja sama raspuca i otpada.

Elektrode. Prema jugoslavenskim standardima C.H3.011. dijele se čelične elektrode na gole elektrode, elektrode s jezgrom i elektrode s plaštem. U pogledu debljine plašta dijele se na elektrode s tankim plaštem, sa srednjim i s debelim plaštem. U pogledu mehaničkih i tehnoloških svojstava čistoga vara, odnosno zavarenog spoja, dijele se elektrode za svarivanje prema istome standardu u osam kvaliteta, čije se minimalne zatezne čvrstoće kreću u granicama od 38 do 62 kg/mm², minimalna izduženja δ₅ od 16 do 25%, a minimalne žilavosti od 5 do 13 kgm/cm². Propisan je također i minimalni kut kod pokusa na savijanje zavarenog spoja, koji već prema vrsti elektrode varira od 90 do 180⁰. Od kemijskog sastava određene su samo maksimalno dopuštene količine sumpora i fosfora, koje se kreću prema kvalitetu elektroda u granicama 0,03—0,04%.

S obzirom na karakter plašta razlikujemo prema spomenutom standardu kiseli, bazični, celulozni, oksidirajući, rutilski, titanski i specijalni tip plašta. Sastav plašta ima određen utjecaj i na lakoću i brzinu topljenja te dubinu uvara, zbog čega se odabire i s obzirom na oblik i položenost vara te vrsta spoja, na pr. horizontalni i vertikalni položaj vara, varenje nad glavom, ugaoni, okrsni i T-spojevi i dr.

Elektrode s kiselim tipom plašta, koji sadrži dosta oksida, željeza i mangana te feromangana, a kadšto i drugih dezoksidatora, daju kiselu spužvastu trosku, koja se lako skida. Podesne su za varenje prvenstveno u horizontalnom položaju. Sklone su na stvaranje prskotina u vrućem stanju, pogotovu kod kutnih varova na čeliku sa nešto više ugljika, na pr. 0,25%. To je vrlo česta vrsta elektroda. Elektrode s bazičnim plaštem, koji sadrži razmjerno mnogo kalcijeva, a eventualno i drugih karbonata, ostavljaju trosku, koja se nešto teže skida s vara, ali lako izlazi na površinu vara. Var je zato bez troske. Ova vrsta elektroda daje uvare srednje dubine, podesna je za sve položaje varenja, kao i za varenje jačih debljina, te za niskolegirane čelike. Mehanička svojstva vara vrlo su dobra, osobito je visoka žilavost. Ta elektroda ne stvara prskotina. Plus pol veže se na elektrodu. Bazični plašt je obično dosta higroskopičan, stoga elektrodu treba čuvati na suhom, odnosno, ako se je ovlažila, treba je prije upotrebe osušiti, da ne dođe zbog upitog vodika do poroznosti i prskanja varova, pogotovu kod čelika sa nešto više ugljika. Suhe elektrode smiju dati prema standardu — najviše 5 cm³ vodika u 100 g vara.

Celulozni tip plašta sadrži veću količinu organskih tvari, koje stvaraju zaštitnu atmosferu oko električnog lûka i rastaljenog metala vara. Količina troske je malena i lako se skida. Uvar je dubok, a brzina taljenja dosta velika. Elektroda se veže na plus pol, a služi i za izmjeničnu struju. Ove su elektrode obično podesne za sve položaje varenja. Kvalitet je vara dosta dobar. Za varenje u vertikalnom položaju, kao i nad glavom, osobito su podesne elektrode s plaštem titanskog tipa, koji sadrži mnogo Ti0₂. Mehanička svojstva vara su dobra, ali je sklonost za stvaranje prskotina gotovo ista kao i kod elektroda s kiselim plaštem. Osim elektroda za svarivanje razlikujemo i elektrode za navarivanje istrošenih površina, koje se prema tvrdoći navara dijele u tri stupnja: prvi stupanj s tvrdoćom navara od 200 Brinella, drugi stupanj tvrdoće oko 300 Brinella, a treći bar 400 Brinella. Pogodne tvrdoće ovih navara postižu se s odgovarajućom količinom ugljika, koja se kod ovih elektroda kreće u granicama 0,5—1,4%. Napomenuti domaći standardi pobliže određuju opseg i način ispitivanja elektroda i provjeravanja kvaliteta. Odabiranje promjera elektroda u ovisnosti о debljini varenoga čeličnog lima kao i potrebna jakost struje i napon luka kod istosmjernog generatora pokazuje ova tablica: tablica

Konačno dijagram na sl. 6 pokazuje promjenu potroška električne energije po jednom metru zavarenog spoja te produkciju vara, izraženu u metrima na sat kod ručnog svarivanja u ovisnosti о debljini varenog čeličnog lima. Dijagram ima grub informativni karakter, jer ne obuhvaća veći broj utjecajnih faktora.

Svarivanje ljevenog željeza upotrebljava se samo radi popravka i obnove polomljenih predmeta. Plinsko ili lučno svarivanje ljevenog željeza predstavlja težu zadaću, koja ima svoj izvor dobrim dijelom u sastavu materijala. Visok sadržaj vezanog ugljika u metalnoj strukturi zadaje iste teškoće kao i svarivanje čelika, jer ako ima ugljika iznad 0,3%, dolazi do zakaljivanja i stvaranja tvrde i krhke strukture, koja daje teško obradiv, krhak var, nesposoban za bilo kakva veća statička i dinamička opterećenja. Osim toga normalan visoki sadržaj silicija u ljevenom željezu stvara trosku, koja lako ostaje zatvorena u varu, ne uspijevajući da ispliva na površinu zbog eventualnog naglog skrućivanja vara. Neko pogoršanje znači, da je suviše fosfora i sumpora. Kod popravka polomljenih odljevaka treba svakako držati na umu i pojavu visokih unutrašnjih naprezanja, bilo zbog nejednolikog zagrijavanja varenog predmeta, bilo zbog nemogućnosti jednolikog stezanja prilikom skrućivanja i ohlađivanja vara. Ovi unutarnji naponi, kao i djelomično zakaljivanje, često uzrokuju pucanje gotovoga vara i u neopterećenom stanju.

Razlikujemo tri načina svarivanja ljevenog željeza s obzirom na predradnje prije početka svarivanja:

a) t. zv. hladno svarivanje, bez ikakva prethodnog predgrijavanja;

b) polutoplo svarivanje s predgrijavanjem mjesta spoja na oko 300°C;

c) toplo svarivanje s predgrijavanjem čitava predmeta na 650 —700°C.

Kod popravka jače opterećenih mašinskih odljevaka (na pr. kod cilindara parnih strojeva i lokomotiva, cilindarske glave automobilskih motora, hidrauličkih cilindara visokotlačnih preša, konzola gatera te kovačkih brzookretnih strojeva, i t. d.) dolazi u obzir samo topao način, jer jedino se tako dobiva zadovoljavajući kvalitet zavarenog spoja, s mekanim, lako obradivim varom bez tvrdih mjesta, bez mnogo troske i bez opasnih unutarnjih napona. Ohlađivanje zavarenog spoja nekad ide dovoljno sporo. Kod toplog varenja je elektroda iz ljevenog željeza, a kod hladnog i polutoplog čelična.

Svarivanje aluminija. Čvrstu i teško taljivu (oko 2050°C) kožicu oksida na površini aluminija treba i kod električnog svarivanja aluminija i legura ukloniti kemijskim putem. U tu svrhu nanosi se na žicu plašt sastavljen od natrijeva, kalijeva, litijeva i eventualno barijeva klorida te natrijeva fluorida. Relativan omjer ovih spojeva mijenja talište plašta, a time i početak kemijskog djelovanja. S gotova vara treba brižno ukloniti tragove troske, koju ostavlja ovaj plašt zbog njenog korozivnog djelovanja na metal. Aluminij kao i njegove legure svaruju se uglavnom samo istosmjernom strujom. Priključuju se gotovo uvijek na elektrodu. Postiže se lako odličan kvalitet zavarenog spoja. Materijal je žice ili sam(t. j. 99,5%) aluminij ili legura sa 4—5% silicija.

Svarivanje peralumana. Od aluminijskih legura u brodarstvu najviše se upotrebljavaju antikorozivne legure, t. zv. peralumani sa 3 i 5% Mg, označene prema DIN-u sa: Al-Mg 3 (3%Mg, ο,1—o,3%Si, о,з°/₀Мn, ispod o,1 % Fe i ispod o,1 % Cu) i Al-Mg 5 (oko 5% Mg, о,з—0,5% Mn, 0,1—0,3% Si, ispod 0,1% Fe i o, 1 % Cu, ostalo aluminij). Od ovih legura može se s uspjehom električki svarivati legura Al-Mg 3, dok legura Al-Mg 5 pokazuje redovno porozan var sa razmjerno velikim šupljinicama i kugličastim uključinama, kako se lijepo vidi na sl. 7, kao posljedica visokog sadržaja magnezija. Svarivanje legure Al-Mg 5 (električno kao i plinsko) može se zasada upotrebiti samo za sporednije svrhe.

Navedena tablica pokazuje mehanička svojstva zavarenih aluminijskih i peralumanskih spojeva: tablica

Razmjerno niska toplinska vodljivost aluminija, kao i aluminijskih legura, traži često stanovita predgrijavanja prije početka svarivanja ili upotrebe relativno visoke amperaže, što ima povoljan utjecaj i s gledišta brzine rada i kvaliteta spoja, kao i s gledišta izbacivanja i deformacije varenog predmeta. Za svarivanje ljevačkih aluminijskih legura često se upotrebljava siluminska elektroda sa 12—13% Si.

Svarivanje bakra. Visoka toplinska vodljivost bakra (koja je oko 6 puta veća od vodljivosti željeza) i laka oksidacija metala glavni su izvor teškoće kod plinskog i električnog svarivanja bakra. Električno lučno svarivanje bakra vrši se ugljenom i metalnom elektrodom. Kao dodatna žica odnosne elektrode uzima se ili čist bakar ili t. zv. Canzler-žica legirana sa malo srebra i fosfora radi bolje žitkosti i dezoksidacije rastaljenog metala. Kod lučnog svarivanja, kao sredstvo za čišćenje metala, upotrebljava se boraks i borna kiselina, kojim se (u obliku paste) premaže vareno mjesto i okolina vara.

Kao metalna elektroda upotrebljava se žica s plaštem nanesenim u više pojedinačnih slojeva, svaki drugoga sastava i druge funkcije: stabilizacija električnog lûka, stvaranje neutralne atmosfere oko lûka i rastaljenog metala za sprečavanje oksidacije i za stvaranje troske na površini vara.

Često se običava gotov var isprekidati u toplom stanju i time se postiže stanovito usitnjavanje kristalne strukture vara te povišenje čvrstoće i istežljivosti vara.

Zbog spomenute visoke toplinske vodljivosti bakra, potrebno je kod jačih debljina vršiti stanovita predgrijavanja, odnosno treba predvidjeti stanovitu toplinsku izolaciju radi dobre koncentracije topline na mjestu spajanja. Svarivanje se vrši samo pomoću istosmjerne struje, sa minus polom na ugljenoj elektrodi.

Griješke u varovima. Na shematskoj sl. 8 i na sl. 9—12 prikazane su tipične griješke, koje se često nalaze u varovima: uzdužne i poprečne prskotine na površini vara, u unutrašnjosti i u korijenu vara, nezapunjeni vrhovi i nezapunjeni korijeni varova, nepotrebno prepunjeni vrhovi varova, nedovoljno utaljeni var, unutarnje šupljinice, nakupine troske i sl. Sve ove pojave mogu biti posljedica nedovoljnog predgrijavanja mjesta u temeljnom materijalu, na koji je pala kapljica metala s elektrode, velikog stezanja vara, koje temeljni materijal nije mogao slijediti, nepodesnog oblikovanja žlijeba, nepogodnog sastava same elektrode ili temeljnog materijala, nepravilnog rukovanja i dr. U odgovornim varovima takve griješke ne smiju postojati. Na sl. 13 vidi se razdioba tvrdoće po presjeku vara, u prelaznoj zoni kao i temeljnom materijalu, kod čelika, kad je, zbog nešto većeg sadržaja ugljika kao i dovoljno velike brzine hladnjenja vara, došlo do poluzakaljivanja prelazne zone. Na istoj slici, desno, vidi se, kako je predgrijavanje istoga predmeta na 200^o dalo znatno jednoličnije vrijednosti za tvrdoću i u prelaznoj zoni, koja u tom slučaju nije zakaljena.

Kod važnih varova, koji su dinamički opterećeni, ponekad se provode i t. zv. korekture vara, boje se sastoje u tome, da se korijen vara, koji je obično mjesto različnih sitnih pukotinica, nedovoljnog uvarivanja i uključina, isiječe i ponovo nadovari, a vrh vara — dio iznad ravnine lima — obradbom skine, jer je materijal vara na tom mjestu obično grubozrnat, a često i pun različnih sitnih prskotina. Ovako siječenjem korigirani varovi pokazuju vrlo dobre vrijednosti i za titrajnu čvrstoću zavarenog spoja. Na sl. 14 prikazan je besprijekoran izgled zavarenog spoja debele čelične lamele od 100 mm, kod kojeg je primijenjeno spomenuto korigiranje, kao i predgrijavanje.

Ovakav način korigiranja varova upotrebljen je pri gradnji Savskog mosta u Zagrebu.

Sl. 15 prikazuje prijesjek U-vara s korigiranim korijenom na kojem su vršena mjerenja tvrdoće. Iz veličine kalotičnih udubina može se zaključiti о uspjelom varu bitno većih tvrdoća u prelaznoj zoni. Na sl. 16 i 17 pokazan je izgled T-spoja, dobrog kvaliteta, bez nedostataka vidljivih na sl. 11.

Unutarnji naponi i njihovo uklanjanje. Razlike u brzini ohlađivanja i istezanja između materijala vara i temeljnog materijala, kao i iste razlike između pojedinih slojeva unutar samoga vara te eventualne strukturne razlike, uzrokuju pojavu unutarnjeg napona. Veličina i smjer ovih napona mijenja se po presjeku kao i dužini vara. Posljedice napona su veće ili manje deformacije, od kojih su neke, kao najčešće, prikazane na sl. 18. Deformacije se mogu spriječiti ili znatno ublažiti na više načina: da se predvidi određen redoslijed varenja; da se predmeti prije početka varenja na određenim mjestima točkasto spoje i tako ukoče; da se unaprijed postave izvan pravog položaja toliko, koliko će iznositi predviđene deformacije; da se pomoću zagrijavanja predmeta na određenim mjestima omogući podjednako toplinsko stezanje vara i predmeta.

Visina ovih napona može ići na štetu korisnog vanjskog naprezanja, pogotovu na mjestima oštrih prijelaza i kutova slabih uvara i prskotina, gdje redovno dolazi do visokih koncentracija unutrašnjih napona. Stoga se u nekim slučajevima nastoji pomoću posebnog zagrijavanja navlažiti spomenute napone. Zavareni kotlovni bojleri zagrijavaju se stoga na temperature oko 6oo° za oko 1—2 sata sa sporim ohladnjivanjem poslije toga.

Ispitivanje kvaliteta. Ispitivanje kvaliteta zavarenih spojeva vrši se višestruko, a dijeli se — prema domaćim standardima — na određivanje mehaničkih svojstava, metalografsko ispitivanje strukture, magnetoskopsko ispitivanje radi traženja prskotina i šupljinica u slojevima neposredno ispod površine vara te ispitivanje gotovih varova rentgenskim i gama-zrakama. Način i opseg pojedinih ispitivanja pobliže određuje standard JUG C. T3.051. Od mehaničkih svojstava predviđeno je ispitivanje zatezne čvrstoće spoja na uzorku prema sl. 19 i čvrstoće vara na uzorku prema sl. 20, zatim čvrstoće na savijanje, na uzorku prema sl. 21a i 21b, Charpyeve žilavosti na uzorcima izrezanim iz različitih položaja unutar presjeka vara prema sl. 22, te konačno mjerenje tvrdoće po presjeku vara na pojedinim mjestima označenim kružićima na sl. 23; posljednji uzorci za određivanje tvrdoće služe obično i za ispitivanje mikrostrukture vara i okolišnog temeljnog materijala. Sl. 24 i 25 pokazuju uzorke za određivanje čvrstoće zavarenih prijeklopnih, odnosno križastih spojeva.

Neki noviji postupci. U posljednje doba razrađen je u Americi (kao osobita vrsta, u prvom redu automatskog varenja) t. zv. postupak Union-melt, koji je i u Evropi uveden i poznat pod imenom postupak Ellira (Elektro - Linde - Rapid). Radi se s izmjeničnom strujom, relativno vrlo velike jakosti, te golom žicom. Električni lûk je ukopan u jaku naslagu praška, tako da je nevidljiv. Prašak ima zadaću plašta kod običnih oplaštenih elektroda. On je u okolini lûka rastaljen, pa je dobar vodič struje. Samo malen dio dovedene količine praška troši se kod varenja, stvarajući na površini vara dosta bogatu, staklasto-krhku trosku, koja se za vrijeme hladnjenja raspucava i lako skida. Dovod svježeg praška i odvod nepotrošenog praška je automatski. Glavni sastavni dio troske su silikati kalcija, magnezija i aluminija te kalcijev fluorid. Potrošak praška je težinski približno jednak potrošku elektrode. Slijedeća tablica pokazuje jakost struje i potreban napon te brzinu varenja u ovisnosti о debljini varenog lima.

Tablica

Produktivnost postupka je visoka. Sl. 26 pokazuje izgled ovakve aparature, nešto manjih dimenzija; vidi se kolut, s kojeg se žica automatski odmata, te rezervoar za prašak. Aparat vrši automatski posmak uzduž vara. Sl. 27 pokazuje shematski rad po ovom postupku.

Druga su skupina novih postupaka t. zv. lučno-plinski postupci varenja. Prvobitna ideja, da se pokušaju na neki način ujediniti dobre strane elektrolučnog i plinskog varenja, dovela je, poslije mnogogodišnjih iskustava, konačno do nekoliko načina, kod kojih je izvor potrebne topline električki lûk, a neki dodani — neutralni — plin služi samo za stvaranje zaštitne atmosfere oko lûka, odnosno iznad rastaljenog metala. Danas su poznata i uvedena tri takva načina odnosno postupka, i to: arcaton, heliarc i argonarc. Kod prvog načina upotrebljava se vodik, kod drugoga helij, a kod trećega argon. Arcatonski postupak radi s lûkom izmjenične struje, koja se stvara između volframovih elektroda. Napon za održavanje lûka relativno je visok i kreće se od 60 do 100 Volta. Brzina varenja za debljine limova od 6 do 8 mm iznosi oko 180—125 mm šava u minuti, uz potrošak vodika oko 3,5 m³/sat. Postupak služi za svarivanje čelika, običnih i legiranih (visokolegiranih antikorozivnih čelika kao i krommolibdenskih čelika) te za neželjezne metale kao aluminij, dural, metal monel, mjedi i bronce. Za bakar je manje zgodan, jer lako dođe do upijanja vodika i kao posljedica toga do slabih poroznih varova. Kod varenja služe iste soli za čišćenje metala kao i kod plinskog varenja. Arcatonski postupak služi u prvom redu za svarivanje tanjih stvari, za debljine do 10 mm. Troškovi varenja obično su viši nego kod drugih postupaka, stoga i nije uvijek dovoljno rentabilan.

Od ostala dva postupka postupak argonarc ima veće značenje s obzirom na argon, jer ga u atmosferi zraka ima nešto ispod 1%. Taj se postupak dijeli na postupak s volframovom — rjeđe i ugljenom — elektrodom, a služi samo za tanje stvari, kod čega se spomenute elektrode smatraju kao netrošive, jer ne ulaze u materijal vara, te postupak s potrošivom metalnom elektrodom, koja se tali kao i kod običnog lučnog varenja. Ova druga modifikacija s potrošivom metalnom elektrodom za praksu je od većeg značenja. Osim jednostavnih aparata za ručno varenje, upotrebljavaju se za veće debljine strojevi automati, koji rade obično s istosmjernom strujom, a služe za debljine iznad 5 mm radi bolje rentabilnosti. Radi se sa razmjerno vrlo jakim strujama, koje su dva do četiri puta jače nego kod postupka s volframovim elektrodama, zbog čega je i brzina rada visoka, a potrošak plina relativno manji. Taj se postupak često naziva ukratko postupak Sigma; njim se uspješno vare obični, niskolegirani i nezarđavljivi čelici, zatim aluminij, aluminijske bronce, bakar i metal monel. Sl. 28 pokazuje shemu pištolje za ručno varenje uz dodatak vodika.

Primjena u brodogradnji. Glavna prednost elektrovarenja sastoji se u uštedi ugrađenog materijala, čime se snizuju troškovi nabave. No u brodogradnji ima drugu i važniju prednost, što se uštedom materijala kod broda istih dimenzija na trgovačkom brodu postiže veća nosivost i time veća dobit. Kod ratnih brodova ta se ušteda na težini iskorišćuje za pojačanje borbene vrijednosti ili povišenje brzine, pa se može iskoristiti za jače naoružanje ili deblji oklop, odnosno za ugradnju jačih strojeva.

Kao dokaz tome može se navesti primjer broda od oko 40 m duljine. Kod takva zakovana broda težina trupa bez statvi, krmila i opreme iznosi oko 210 t, a kod varenog samo oko 150 t, pa se vidi, da već kod tako malog broda ušteda na težini iznosi oko 60 t.

Prva ušteda učinjena je, kad su odljevi od ljevena čelika zamijenili teško izvedive kovačke komade (u prvom redu statve). Druga, mnogo veća ušteda postignuta je uvođenjem električnog varenja, jer se skupocjeni čelični odljevi mogu zamijeniti jeftinijim elektrovarenim komadima, što osobito dolazi do izražaja, kad brodovi nisu građeni u seriji.

Iako su već u početku bile pravilno uočene sve prednosti električnog varenja, ipak se nije moglo odjednom napustiti zakivanje i prijeći na zavarivanje brodova. Prijelaz je bio postepen, kao što je to bio slučaj kod prijelaza od drvene na čeličnu brodogradnju. U ovom konkretnom slučaju trebalo je riješiti razna pitanja : svarljivost materijala, materijal, kojim se vari (elektrode), te konačno radnu snagu i kontrolu zavarenih dijelova.

U tom prijelazu sa zakovane na varenu konstrukciju predvodile su ratne mornarice, koje su nastojale, da s brodovima što manje tonaže dobiju brodove sa što većom borbenom vrijednosti. Tek na osnovu dobivenih rezultata u ratnoj brodogradnji, klasifikaciona društva izdavala su elastičnije propise za varenje na trgovačkim brodovima.

Danas su već stečena takva iskustva, da se trup broda potpuno vari, no ima još slučajeva u brodogradilištima, gdje se vare samo stikovi, oplate, a šavovi se još uvijek zakivaju, i to zato, što je varenje šavova mnogo delikatnije od varenja stikova.

Brodogradnja je od elektrovarenja već dosad imala velike koristi, a sigurno je, da će i daljnja iskustva dati još bolje rezultate.

LIT.: Klöppel i Sieler, Schweisstechnik im Stahlbau, Berlin 1939: Eidgenoss. Materialprüf, und Versuchsanstalt für Ind., Bauw. und Gewerbe, Bericht 132. Zürich 1941 ; Schimpke i Horn, Praktisches Handbuch der gesamten Schweisstechnik, Bd, II, Berlin 1943; K. Meller, Taschenbuch für Lichtbogenschweissung, Leipzig 1944; Rossi, Welding Engineering, New York 1954; Uditi, Funk i Wulff, Welding for Engineer, New York 1954; Jugoslavenski standardi C.H3.011, C.T3.001, C.T.3.011, C.T.3.051, C.T3.061, izdala Savezna komisija za standardizaciju god. 1955.J. Hr.