capitolul 1_procedee de sudare

SUDAREA METALELOR SI ALIAJELOR

TANAVIOSOFT 2011

1 Autor : profesor Tănase Viorel

C1

Capitolul 1

PROCEDEE DE SUDARE 1.1.CLASIFICAREA PROCEDEELOR DE SUDARE

Dupa modul de topire al marginilor:

1. Sudarea prin topire.

2. Sudarea prin presiune.

La sudarea prin topire, marginile pieselor de îmbinat sînt aduse în stare topită, iar după solidificare se formează sudura.

La sudarea prin presiune, marginile de îmbinat, încălzite local sau nu, sînt pre-sate una contra celeilalte pînă la obţinerea îmbinării necesare.

Dupa tipul incalzirii marginilor imbinarii:

sudarea chimică, la care marginile sînt încălzite şi topite local prin căldura dezvoltată de o reacţie chimică exotermică sau prin turnarea unui metal. Din această grupă fac parte procedeele de topire cu flacăra de gaze sau cu termit; sudarea electrică, la care marginile sînt topite prin efectul caloric al arcului electric, fără exercitarea vreunei solicitări mecanice. Din această grupă fac parte procedeele de sudare cu arc electric descoperit sau acoperit; sudarea electrochimică, la care marginile de îmbinat sîn.t topite cu arc electrio în mediu de gaz protector inert sau reducător sau în mediu de gaze re-ducătoare ; sudarea termomecanică, la care marginile de îmbinat sînt încălzite cu ajuto-rul unei reacţii chimice, iar îmbinarea se realizează în urma unei solicitări me-canice (presare, laminare, lovire). In această grupă intră procedeele cu flacăra de gaze şi cu termit, realizate prin presiune, precum şi procedeul de sudare prin forjare; sudarea electromecanică, la care încălzirea marginilor se realizează electric, iar îmbinarea se obţine printr-o solicitare mecanică. Din această grupă fac parte procedeele de sudare; prin rezistenţă electrică şi presiune: cap la cap, în puncte, în linie etc.


TANAVIOSOFT 2011


C1

sudarea mecanică prin presiune la rece sau prin frecare, la care îmbinarea se obţine prin acţiunea unei forţe de presare, frecare sau şoc.

Dupa sursa de energie:

Tabelul 1.1.1

Felul energici utilizate Procedee de sudare

Energie termochimică Sudarea cu flacăra de gaze

Sudarea cu termit

Energie electrotermică Sudarea prin presiune

Sudarea electrică In baie de zgură Sudarea în vid cu fascicul de electroni Sudarea prin inductie Sudarea dielectrica

Energie mecanica Sudarea la rece

Sudarea prin percuţie

Sudarea prin explozie

Sudarea prin frecare

Sudarea prin ultrasunete

Energie radianta Sudarea prin radiaţii (Maser‐Laser)

Sudarea prin lipire

Sudarea prin forjare

Sudarea in aer cald (pentru materiale plastice) Sudarea cu elemente încălzite

Energie termica nespecificata

Conform STAS 8325—77, procedeele de sudare sunt urmatoarele:


TANAVIOSOFT 2011


C1

Sudarea cu arc electric. In această grupă intră toate procedeele de sudare cu arc electric vizibil sau acoperit (sub strat de flux), cu electrod fuzibil sau nefuzibil, cu electrod de cărbune, cu plasmă .

Sudarea cu arc electric. în această grupă intră toate procedeele de sudare prin rezistenţă electrică: cap la cap, în puncte, în relief. Procedeele cap la cap pot fi prin topire intermediară sau în stare solidă. Tot în această gru-pă intră şi sudarea prin presiune cu curenţi de înaltă frecvenţă.

Sudarea cu gaze. Această grupă cuprinde procedeele de sudare cu flacăra de gaze cu oxigen: sudarea oxiacetilenică, oximetanică, oxihidrică. Tot din această grupă fac parte şi procedeele de sudare cu flacăra de gaze şi aer: aeroacetilenică, aeropropanică.

Sudarea în stare solidă. Această grupă cuprinde procedeele de sudare la care marginile nu sînt aduse în stare de topire: cu ultrasunete prin freca-re, prin forjare, cu energie mecanică mare (sudarea prin explozie), suda-rea prin difuzie, sudarea cu gaz prin presiune, sudarea la rece sau prin presiune la rece.

Alte procedee de sudare. Din această grupă fac parte procedeele de suda-re: cu termit prin presiune sau prin topire electrică în baie de zgură, su-darea electrogaz. prin inducţie, cu radiaţii luminoase, cu fascicul de elec-troni.

Lipirea. Această grupă cuprinde procedeele de lipire tare şi moale, pre-cum şi de sudare prin lipire.

Sudarea cu flacăra de gaze şi sudarea cu arc electric în numeroasele ei vari-ante de mare aplicabilitate, care fac parte din grupa procedeelor de sudare prin topire, precum şi sudarea electrică prin rezistenţă din grupa procedeelor de su-dare prin presiune, sînt cele mai folosite procedee în industrie.

La fabricarea armelor, a ornamentaţiilor metalice şi la confecţionarea unor obiecte metalice de uz casnic se foloseau diferite îmbinări. Procedeele de îmbinare folosite erau lipirea şi forjarea.


TANAVIOSOFT 2011


C1

Descoperirea procedeelor moderne de sudare a început în a doua jumătate a secolului trecut, odată cu dezvoltarea industriei metalurgice şi a invenţiilor în domeniul electricităţii. Descoperirea încălzirii metalelor prin rezistenţa electrică, cu arc electric şi a carburii de calciu, necesară obţinerii acetilenei pentru sudarea cu flacăra de gaze, au creat sursele de energie cele mai corespunzătoare sudării.

1.2.SUDAREA CU FLACARA DE GAZE

Sudarea cu flacăra de gaze este procedeul la care sursa termică o constituie flacăra care rezultă prin arderea unui gaz combustibil în amestec cu oxigen la ieşi-rea din arzator.

Fig.1.2.1.Sudarea cu flacara de gaze

Suflaiul de sudare a fost inventat în 1896 de B. Drăger în Germania, iar in 1001 Foucher şi Picard în Franţa execută suflaiul de înaltă presiune cu amestec in-terior de gaze. O mare contribuţie la dezvoltarea procedeului o au şi cercetările făcute de Karl von Linde, A. Messer şi E. Weiss din Germania, privind fabricarea


TANAVIOSOFT 2011


C1

oxigenului, folosirea acetilenei dizolvate, construcţia diferitelor tipuri de genera-toare de acetilenă şi de suflaiuri.

În funcţie de gazul folosit, flacăra poate fi oxiacetilenică dacă gazul combus-tibil este acetilena, oximetanică dacă gazul combustibil folosit este metanul (gazele naturale) şi oxihidrică dacă gazul combustibil este hidrogenul. În general, sudarea cu flacăra de gaze se recomandă la îmbinarea tablelor şi a profilelor cu grosimea sub 4 mm din metale şi aliaje.

Fig.1.2.2.Sudarea electrogaz

Pentru sudarea grosimilor mai mari, procedeul se aplică pe scară redusă. Flacăra de gaze este, de asemenea, mult folosită la procedeele conexe sudării pen-tru executarea diferitelor prelucrări la cald, cum sînt: tăierea, scobirea, lipirea, flamarea, îndoirea.


TANAVIOSOFT 2011


C1

1.3.SUDAREA CU ARC ELECTRIC

Sudarea cu arc electric formează grupa de procedee la care topirea margini-lor pieselor de îmbinat este realizată cu un electrod-vergea fuzibil sau cu o sîrmă-electrod în mediu de gaz protector; sudarea cu arc acoperit de un strat de flux, precum şi cu arc descoperit cu electrod nefuzibil de cărbune în aer sau cu electrod nefuzibil de wolfram în mediu de gaz protector.

Procedee cu arc electric descoperit:

Arcul electric se formează între un electrod metalic învelit, neînvelit, sau cu miez şi piesa de sudat; sudura se formează din metalul topit din electrod şi metalul de sudat . Sudarea poate fi executată cu in cu-rent continuu sau alternativ, în funcţie de felul electrodului folosit.

Fig.1.3.1.Sudarea cu arc electric cu electrod invelit

Arcul electric se formează între un electrod de cărbune şi metalul de sudat, iar sudura se formează dintr-o sîrmă topită în arc sau din meta-lul de bază topit. La acest procedeu se sudează cu curent continuu, po-laritate directă.


TANAVIOSOFT 2011


C1

Arcul electric se formează între doi electrozi de cărbune, independent de piesa de sudat menţinut deasupra liniei de îmbinare.

Arcul electric se formează între un electrod nefuzibil de wolfram şi piesa de sudat, peste care se suflă un gaz protector inert . Sudura este formată din metalul topit al unei sîrme introduse in arc sau numai din metalul de bază topit. Acest procedeu este numit procedeul WIG (wol-fram-inert- gaz) sau Argonarc, deoarece gazul folosit este argonul.

Fig.1.3.2.Sudarea in mediu protector de gaze

Procedeul în mediu de gaz protector la care arcul electric se formează între o sîrmă electrod fuzibil şi piesa de sudat, peste care se suflă un gaz pro-tector inert: procedeul MIG (metal-inert-gaz) procedeul MAG (metal-activ-gaz), în funcţie de gazul folosit pentru

metalul respectiv de sudat.


TANAVIOSOFT 2011


C1

Fig.1.3.3.Sudarea in mediu protector de gaz

Procedeul arc-atom, la care arcul electric se formează între doi elec-trozi de wolfram, independent de piesa de sudat, peste care se suflă hidrogen. În timpul menţinerii arcului, hidrogenul suflat se disociază în hidrogen atomic. Metalul de adaos îl formează o sîrmă care este in-trodusă în arcul electric format.

Procedeul de sudare electrică sub flux, la care arcul electric este acope-rit de un strat de flux, presărat pe linia de sudare înaintea arcului for-mat între o sîrmă fuzibilă, derulată dintr-o bobină de sîrmă şi piesa de sudat . La acest procedeu, arcul electric nu este vizibil; procedeul este folosit pe scară largă la sudarea semiautomată şi automată a oţelurilor carbon şi slab aliate.


TANAVIOSOFT 2011


C1

Fig.1.3.4.Sudarea automata sub strat de flux

Procedeul de sudare în baie de zgură. La acest procedeu, topirea sîrmei de adaos se produce prin căldura dezvoltată de rezistenţa elec-trică a băii topite de zgură la trecerea curentului electric . Piesele de sudat se aşază în poziţie verticală; procesul se desfăşoară automat în-tre piesele de sudat.

Fig.1.3.5.Sudarea in baie de zgura


TANAVIOSOFT 2011


C1

1.4.SUDAREA PRIN PRESIUNE

Procedeele de sudare sunt urmatoarele:

Sudarea cap la cap pentru îmbinarea secţiunilor pline: bare, profile etc., la care piesele de sudat prinse între două fălci de strîngere sînt aduse în contact pe suprafeţele de sudat şi apoi sudate după încălzirea capetelor prin rezistenţă electrică . Sudarea se execută fie în stare soli-dă fără topirea marginilor, în care caz rezultă o sudare îngroşată, fie prin topire intermediară, în care caz înainte de presarea finală, capete-le sînt topite superficial cu curenţi de mare intensitate pe suprafeţele de sudat; în acest caz, după sudare rezultă o bavură subţire.

Fig.1.4.1.Sudarea cap la cap

Sudarea prin puncte, folosită la îmbinarea tablelor sau a pieselor sub-ţiri suprapuse, strînse între doi electrozi de sudare, după care se an-clanşează curentul electric, astfel încît se obţine un punct sudat între tablele prinse între cei doi electrozi.


TANAVIOSOFT 2011


C1

Fig.1.4.1.Sudarea prin presiune in puncte

Sudarea in linie, procedeu prin care se obţine o sudură continuă la aşezarea pieselor de sudat între două role-electrozi, prin care trece cu-rentul electric; prin presare şi rotire, rolele antrenează piesele de sudat, realizînd între ele o sudură în linie continuă.

Fig.1.4.2.Sudarea prin presiune in linie


TANAVIOSOFT 2011


C1

Fig.1.4.3.Sudarea prin presiune cu flacara

După ce au fost stabilite procedeul şi metoda de sudare pentru execuţia an-samblului sau a construcţiei respective şi după ce a fost efectuată asamblarea pie-selor de sudat, se trece la execuţia operaţiei de sudare.Operaţia se efectuează cu un regim de sudare precis, stabilit în functie de metoda aleasă, de poziţia rostului de sudat, de grosimea pieselor sudat, după ce au fost efectuate toate pregătirile necesare sudării şi a fost ales metalul de adaos corespunzător.

Operaţia de sudare prezintă o serie de particularităţi fizico-chimice şi tehno-logice, cum sînt:

gradiente înalte de temperaturi, datorită faptului că sînt folosite tem-peraturi înalte de încălzire. Ca urmare a acestui fapt, metalul topit sau încălzit va fi înconjurat de mase metalice reci, astfel încît gradientul de temperatură de la baie scade; metalul rece va fi foarte mare, ceea ce atrage după sine apariţia de tensiuni interne mari, de deformaţii şi eventual formarea de fisuri;

reacţii chimice produse în afara stării de echilibru, deoarece vitezele mari de încălzire şi răcire nu permit ca reacţiile din baia de sudura să se producă în timp suficient desfăşurării unei reacţii normale. Fata de această situaţie este necesar ca materialele folosite şi locurile sudat să fie într-o perfectă curăţenie; de asemenea, să fie folosite materiale care, pentru calitatea sudurii, nu necesită reacţii în timp prea lung;

schimbarea compoziţiei chimice şi a structurii metalului care are loc datorită faptului că procesul de sudare se produce în condiţii specifice, ca: temperatură înaltă, mediu ionizant, prezenţa cîmpurilor magnetice şi electrice, viteză mare de topire etc.


TANAVIOSOFT 2011


C1

Metalul depus ; o structură de turnare, faţă de structura în general laminată a metalului de bază. Se produc arderi intense, urmate de pu-ternice nitrurări oxidări, iar viteza mare de răcire provoacă structuri de topire tip sudurilor, ceea ce conduce la micşorarea caracteristicilor mecanice, fizice ale metalului sudurii, dacă nu se iau măsuri speciale de protectie;

schimbarea structurii metalului de bază. Lîngă baia de sudura metalul de bază ajunge la temperatura de topire, iar zonele învecinate acestu-ia sînt încălzite; datorită răcirii rapide se produc structuri caracteristi-ce zonei influenţate termic.

Prin aplicarea oricărui procedeu de sudare, sudura realizată are com-poziţia chimică şi structura diferite de cele ale metalului de bază, zonele influenţate termic au structuri diferite de cele ale metalului bază. Realiza-rea unei omogenizări este posibilă într-o măsură oarecare numai prin aplicarea tratamentelor termice.

1.5.LIPIREA

Lipirea, la fel ca şi sudarea este un procedeu de îmbinare nedemontabilă a materialelor metalice sau nemetalice, executată însă la temperaturi inferioare tem-peraturii de topire a metalului de bază.

La metale, lipirea se realizează prin difuzia aliajului de lipire în metalul pie-selor de îmbinat, după ce aliajul a fost adus în stare de topire (spre deosebire de sudare, la care îmbinarea se produce prin legătură interatomică). Lipirea metalelor este numită moale, dacă temperatura aliajului de topire nu depăşeşte 500°C, şi tare (brazare), dacă temperatura aliajului depăşeşte această valoare. Una dintre impor-tantele caracteristici ale lipirii este aceea că formează o legătură eterogenă, iar re-zistenţa lipiturii se obţine prin difuziunea metalului de adaos în metalul de bază. In ultimul timp, o mare dezvoltare a luat-o lipirea cu adezivi sintetici, la care îm-binarea se realizează la rece prin adeziune şi coeziune. In tehnica îmbinării table-lor subţiri se folosesc în prezent îmbinări mixte (sudate-lipite), la care sudarea prin puncte asigură rezistenţa îmbinării, iar lipitura — etanşeitatea necesară.

1.6.TAIEREA TERMICA

Tăierea cu flacăra de gaze, cu arcul electric, cu jetul de plasmă etc., deşi este o operaţie de separare sau de desprindere, adică contrară îmbinării, formează un


TANAVIOSOFT 2011


C1

procedeu conex sudării, deoarece foloseşte sursele de energie termică de la suda-re. Tăierea oţelurilor moi cu flacără de gaze şi jet de oxigen este o tăiere prin arde-re şi se bazează pe faptul că, temperatura de ardere în oxigen a acestor oţeluri este inferioară temperaturii de topire. În acest scop, locul de început de tăiere se aduce la temperatura de aprindere, respectiv de ardere, după care se proiectează un jet de oxigen de tăiere care produce o ardere rapidă a metalului pe întreaga grosime, rezultînd o tăietură de calitate.

Arcul electric este, de asemenea, folosit la tăiere, care poate fi realizată fie prin topire, fie prin ardere; în ultimul caz, la locul de incandescenţă se insuflă un jet de oxigen. Folosirea noilor surse de temperaturi foarte înalte şi cu densităţi mari de energie (jet de plasmă, laser etc.) face posibilă şi tăierea metalelor sau a aliajelor greu fuzibile.

Fig.1.6.1.Taierea cu flacara de gaze

Fig.1.6.2.Sudarea cu jet de plasma


TANAVIOSOFT 2011


C1

Scobirea şi rabotarea sînt prelucrări care se execută pe suprafeţe plane sau cilindrice. Pentru aceste prelucrări, jetul de oxigen se proiectează foarte înclinat faţă de suprafaţa de prelucrat, obţinîndu-se o adîncime de scobire mai redusă.

Găurirea cu flacără de gaze şi oxigen poate fi, de asemenea, realizată in pli-nul tablei, printr-o anumită manevrare a suflaiului de tăiere.

Flamarea este operaţia de curăţire cu ajutorul flăcării de gaze şi oxigen a suprafeţelor blocurilor turnate sau a semifabricatelor prelaminate de zgură, inclu-ziuni, oxizi etc. Această operaţie este folosită în industria siderurgică şi permite obţinerea unor suprafeţe curate a pieselor turnate sau prelaminate.

Acoperirea constă în depunerea de straturi foarte aderente, subţiri sau foarte subţiri de metale, oxizi, carburi, nitruri, bronzuri etc., pe suprafeţele active ale pieselor, în vederea realizării de suprafeţe rezistente la medii corosive, la tempe-raturi înalte etc., în scopul prelungirii duratei de exploatare a pieselor respective. Pentru acoperiri se folosesc aceleaşi surse de energie ca şi la sudare; flacăra de gaz, arcul electric, jetul de plasmă etc. Aderenţa acoperirii pe materialul de bază se obţine prin difuzie şi. adeziune. în cazul acoperirii cu metale, operaţia se nu-meşte metalizare, efectuîndu-se prin topirea şi pulverizarea unui metal topit asu-pra suprafeţelor ce urmează a fi protejate.

capitolul 1_procedee de sudare

Documents