Tehnologija zavarenih konstrukcija — Ključ za vanredni ispit (21 pitanja + odgovori)

1. Pitanje 1: Navesti i opisati osnovne vrste zavarenih spojeva i zglobova. Kada se koji tip primenjuje?
   Odgovor:

   Osnovni tipovi: ravni (butt), kutni (fillet), preklopni (lap), T-spoj, U/V/X zarez.
   - Butt (ravni) se koristi za kontinuirane spojeve dva kraja materijala u istoj ravni (npr. cevi, limovi) kada je potrebna dobra prodirljivost.
   - Fillet (kutni) za spajanje paralelnih ili okomitih površina (npr. ramovi).
   - Lap (preklop) za tanke limove kod kojih se želi veća površina kontakta.
   - T-spoj kada jedan član spaja poprečno na drugi.
   - U/V/X zarezi se primenjuju kod debljih materijala da se obezbedi propisno prodiranje i kontrola toplotnog unosa.

2. Pitanje 2: Objasniti razliku između MMA, MIG/MAG, TIG i SAW — princip rada, prednosti i tipične primene.
   Odgovor:

   MMA (zavarivanje obloženom elektrodom): jednostavno, prenos toplote preko žive elektrode, pogodno za rad na terenu; prednosti: univerzalnost; mane: prskanje i čišćenje.
   MIG/MAG: kontinuirana žica kao elektroda, zaštitni gasovi (MIG inertni, MAG aktivni). Brzo, pogodno za limove u proizvodnji; prednosti: visok produktivitet; mane: osetljivo na vetar (za vanjski rad).
   TIG: netaljivi elektrod (volfram), vrlo čist spoj, pogodan za tanki materijal, aluminijum, nerđajući čelik; prednosti: visok kvalitet šava; mane: sporije i zahteva veštinu.
   SAW (submerged arc welding): tihi, vrlo visok toplinski unos, koristi se za velike proizvodne serije i debele ploče; prednosti: duboko prodiranje i stabilan šav; mane: ograničen na horizontalne pozicije i industrijske uslove.

3. Pitanje 3: Koju ulogu imaju zaštitni gasovi u MIG/MAG i TIG zavarivanju? Navesti tipične gasove i uticaj.
   Odgovor:

   Zaštitni gas štiti rastopljeni metal od oksidacije i atmosferskih gasova. U MIG/MAG: argon, CO₂ ili mešavine (Ar+CO₂, Ar+O₂) — CO₂ daje bolju penetraciju, a mešavine poboljšavaju stabilnost luka. U TIG: argon (čist) se koristi najčešće; helijum se koristi za veći toplinski unos. Izbor utiče na oblik, penetraciju i čistoću šava.

4. Pitanje 4: Opišite položaje zavarivanja (npr. 1G–4G, 1F–4F). Koje su teškoće kod vertikalnog i nadglavnog položaja?
   Odgovor:

   Položaji označavaju orijentaciju spoja i zavarivanja. Kod ravnih spojeva: 1G (horizontalno), 2G (vertikalno), 3G (preko), 4G (nadglavno). Kod kutnih: 1F–4F slično.
   Teškoće: u vertikalnom (2G/2F) i nadglavnom (4G/4F) potrebno kontrolisati protok rastopljenog materijala da ne dođe do proklizavanja i formiranja kapi — zahteva drugačiju tehniku i parametre (smanjen toplinski unos, kraće zavarne prolaze).

5. Pitanje 5: Objasniti osnovna značenja simbola za zavarivanje na tehničkim crtežima.
   Odgovor:

   Simbol sadrži liniju reference, glavni simbol šava (triangl za fillet, pravougaonik za butt sa obradom ivice), dimenzije noge ili širine šava, smer zavarivanja i dodatne oznake (obrada, količina punjenja, pozicija). Simboli su standardizovani (ISO/EN/JUS).

6. Pitanje 6: Šta znače oznake elektroda E6013, E7018 i kako se bira elektroda?
   Odgovor:

   U oznaci E7018: E = elektroda, 70 = minimalna čvrstoća zgloba 70000 psi (~480 MPa), 1 = položaj zavarivanja (sve pozicije), 8 = tip obloge (hematitno-karbonska obloga koji daje dobar šav i nisku hidrogenost). E6013 je slabije čvrstoće i lakše za prskanje. Izbor zavisi od materijala, položaja, zahteva na pukotinsku otpornost i mehanička svojstva.

7. Pitanje 7: Zašto se primenjuju predgrejanje i maksimalna interpass temperatura? Kako se određuju?
   Odgovor:

   Predgrejanje smanjuje brzinu hlađenja i rizik od pucanja (hladnih pukotina), pomaže izbacivanju vodonika. Interpass temperatura ograničava maksimalno zagrevanje između prolaza da se ne prekorače mikrostrukturne promene. Određuju se prema hemijskom sastavu (ugljen, elementi legiranja) i debljini materijala; višeg sadržaja ugljenika => veće predgrevanje i niža maksimalna interpass temperatura.

8. Pitanje 8: Izračunajte toplotni unos (heat input) za zavarivanje ako su dati: napon 25 V, struja 180 A i brzina zavarivanja 300 mm/min. Navedite formulu i korake.
   Odgovor:

   Formula (u kJ/mm):
   Heat input (kJ/mm) = (V × I × 60) / (1000 × S), gde je S brzina u mm/min.
   Koraci proračuna:
   1) Izračunati V × I = 25 V × 180 A = 4500 (V·A = W).
   2) Pomnožiti sa 60 (sekundi u minuti): 4500 × 60 = 270000 (J/min).
   3) Izračunati nazivnik: 1000 × S = 1000 × 300 mm/min = 300000.
   4) Podeliti: 270000 / 300000 = 0,9 kJ/mm.
   Dakle, toplotni unos iznosi 0,9 kJ/mm.

9. Pitanje 9: Šta je karbonski ekvivalent (CE)? Izračunati CE za čelik: C=0,20%; Mn=1,2%; Cr=0,3%; Mo=0,05%; Ni=0,4%; Cu=0,2%. Koristiti formulu CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15.
   Odgovor:

   Karbonski ekvivalent procenjuje sklonost čelika ka pucanju i određuje zavarivost (što je veći CE — veći rizik i potreba za predgrevanjem).
   Koraci proračuna (sve vrednosti u %):
   1) C = 0,20
   2) Mn/6 = 1,20 / 6 = 0,20
   3) Cr + Mo + V = 0,30 + 0,05 + 0 = 0,35 → (Cr+Mo+V)/5 = 0,35 / 5 = 0,07
   4) Ni + Cu = 0,40 + 0,20 = 0,60 → (Ni+Cu)/15 = 0,60 / 15 = 0,04
   5) CE = 0,20 + 0,20 + 0,07 + 0,04 = 0,51
   Rezultat: CE ≈ 0,51.

10. Pitanje 10: Navesti najčešće greške pri zavarivanju i uzroke/mera otklanjanja (poroznost, pukotine, lack of fusion, undercut, inkluzije žlijezde/slaga).
    Odgovor:

    - Poroznost: uzrok: vlaga, zagađenje, neodgovarajući gas; mera: sušenje elektroda, čišćenje, pravilni gasovi.
    - Pukotine: uzrok: visok CE, prebrzo hlađenje, naponi; mera: predgrejanje, smanjenje toplinskog unosa, odgovarajući postupak.
    - Lack of fusion: uzrok: nedovoljan toplinski unos, pogrešna tehnika; mera: povećati struju, promenu tehnike, bolje pripremiti ivice.
    - Undercut: uzrok: prevelika struja, brz prolaz; mera: smanjiti struju, promeniti ugao ili brzinu.
    - Inkluzije žlijezde (slag): uzrok: loše uklanjanje žlijezde između prolaza; mera: čišćenje žlijezde, pravilna tehnika.

11. Pitanje 11: Koje NDT metode poznajete? Za koji tip greške su najprikladnije?
    Odgovor:

    - Penetrantna proba (PT): detektuje površinske pukotine i poroznost na nemagnetnim i feromagnetnim materijalima.
    - Magnetna čestica (MT): detektuje površinske i blizu-površinske pukotine na feromagnetnim materijalima.
    - Ultrazvučna proba (UT): otkriva unutrašnje defekte (pukotine, inkluzije).
    - Radiografija (RT): pregled unutrašnjih grešaka i poroznosti; dobar za kritične spojeve.

12. Pitanje 12: Koja ispitivanja čvrstoće se primenjuju na zavarene spojeve i šta pokazuju?
    Odgovor:

    - Zatezno ispitivanje (tensile): određuje čvrstoću spoja i mesto loma (materijal ili zavar).
    - Savijanje (bend test): proverava duktilnost i kvalitet prodiranja/vezu.
    - Charpy udarni test: meri udarnu žilavost i osetljivost na lom pri niskim temperaturama.

13. Pitanje 13: Šta mora sadržati WPS (Welding Procedure Specification)?
    Odgovor:

    WPS sadrži: identifikaciju postupka, materijal (bazni i punilni), dimenzije, pripremu spoja, parametre zavarivanja (V, I, brzina, gasovi), predgrevanje i interpass temperaturu, poziciju zavarivanja, zahteve za ispitivanja i kontrolu kvaliteta.

14. Pitanje 14: Koja je svrha PQR (Procedure Qualification Record) i kako se odnosi na WPS?
    Odgovor:

    PQR dokumentuje rezultate ispitivanja provedenih na kvalifikovanom uzorku kako bi potvrdio da parametri iz WPS daju zahtevan kvalitet. Na osnovu PQR se WPS potvrđuje i primenjuje u proizvodnji.

15. Pitanje 15: Kako birate zavarivački materijal (punila/žica, elektrode) za niskolegirane čelike, nerđajući čelik i aluminijum?
    Odgovor:

    Biranje zavisi od kompatibilnosti hemijskog sastava i zahteva na mehanička svojstva. Za niskolegirane čelike biraju se punila koja osiguravaju željenu čvrstoću i otpornost na pucanje; za nerđajući čelik koristi se nerđajuće punilo (npr. 308/316); za aluminijum odgovarajuća Al žica/elektrode (serije 4xxx, 5xxx) uz zaštitu od oksida (TIG često). Uvažava se i debljina materijala i proces zavarivanja.

16. Pitanje 16: Koje mere bezbednosti i zaštite su obavezne pri zavarivanju?
    Odgovor:

    Lična zaštita: zaštitna maska sa odgovarajućim filterom, zaštitna odeća, rukavice, obuća. Ventilacija ili izvlačenje dima. Zaštita od požara (vatrootporne zavese, gašenje), obuka i upozorenja za UV zračenje. Pravilno rukovanje gasnim bocama i elektrodom.

17. Pitanje 17: Koji faktori utiču na zavarivost čelika i aluminijuma? Kako se pripremaju problematični materijali?
    Odgovor:

    Faktori: hemijski sastav (ugljenik, legirajući elementi), debljina, mikrostruktura, prisustvo oksida i zagađenja. Problematični materijali zahtevaju odmašćivanje, uklanjanje oksida (npr. Al oksid vlaknom ili hemijski za Al), predgrevanje (kod čelika), korišćenje odgovarajućih punila i kontrolisanog hlađenja.

18. Pitanje 18: Objasniti svrhu post-weld heat treatment (PWHT): vrste i kada se primenjuju.
    Odgovor:

    PWHT se koristi za smanjenje unutrašnjih napona, sprečavanje pucanja i poboljšanje mikrostrukture (npr. normalizacija, žarenje, ispiranje). Stres-relief (otpuštanje napona) često se primenjuje na debele i legirane čelike nakon zavarivanja; temperovanje/normalizacija prema specifikacijama materijala i zahteva.

19. Pitanje 19: Praktični zadatak — Za fillet (kutni) šav koji treba da izdrži aksijalnu silu od 20 kN i dužinu zavara 100 mm, odredite potrebnu veličinu noge šava ako je dozvoljena naponska jakost zavara 220 MPa u smicanju. Napišite pretpostavke i korake.
    Odgovor:

    Pretpostavke: ravnomerno opterećenje po dužini, idealni fillet sa standardnim odnosom throat/leg (throat = a × 0,707), gde je a veličina noge šava u mm. Dozvoljena naponska jakost τ_allow = 220 N/mm². Potrebna površina preseka u smicanju A_req = F / τ_allow.
    Koraci proračuna:
    1) F = 20 kN = 20000 N.
    2) A_req = 20000 N / 220 N/mm² = 90,909... mm². (račun: 20000 / 220 = 90,9090909)
    3) Dužina zavara L = 100 mm. Throat t = A_req / L = 90,909... / 100 = 0,90909 mm.
    4) Za fillet: t = a × 0,707 → a = t / 0,707. Dakle a ≈ 0,90909 / 0,707 ≈ 1,286 mm.
    Rezultat: teoretska veličina noge šava je ≈ 1,29 mm. U praksi se zaokružuje na standardnu veću vrednost radi sigurnosti (npr. 1.6 mm ili 2.0 mm zavisno od standarda i zahteva), i obavezno se proverava detaljima dizajna i faktorom sigurnosti.

20. Pitanje 20: Opišite postupak i parametre pri tačkastom zavarivanju (resistance spot welding): faktori koji utiču na kvalitet spoja i primene.
    Odgovor:

    Postupak: dva elektroda pritisnu limove, kroz njih se provede struja koja stvori lokalno topljenje i formiranje zvara (karika). Ključni parametri: pritisak elektroda, vreme i vrednost struje, oblik elektroda. Faktori kvaliteta: debljina i materijal limova, čistoća, kontaktni otpor, hlađenje. Tipične primene: auto industrija (karoserija), kućanski aparati.

21. Pitanje 21: Kako se vrši popravka zavarene konstrukcije kada se otkrije pukotina u nosivom delu? Opisati postupak.
    Odgovor:

    Postupak: identifikovati i ukloniti pukotinu (zarezati, proširiti da se ukloni oštećeni materijal), pripremiti ivice (čišćenje, obrada), odabrati odgovarajući postupak i punilo prema materijalu (uzeti u obzir CE i prepreke za pucanje), primeniti odgovarajuće predgrejanje ako je potrebno, zavariti po kvalifikovanom WPS-u, ukloniti žlijezdu i obaviti NDT (PT/MT/UT) da se potvrdi ispravnost. Po potrebi primeniti PWHT i završnu kontrolu dimenzija i mehaničkih svojstava.