sudare prin frecare.doc

Sudare prin Frecare

PROIECT DE DIPLOM

INGINERIA SUDRIIPag. 84/81

CUPRINS

CAPITOLUL 1 - INTRODUCERE...............................................................................................81.1. Obiectul proiectului. Principalele probleme propuse spre rezolvare........................................91.2. Consideraii generale privind sudarea prin presiune...............................................................10CAPITOLUL 2 - CONSIDERAII TEORETICE PRIVIND SUDAREA PRIN FRECARE...........................................................................142.1. Principiul procedeului de sudare prin frecare.........................................................................15

2.2. Variante de sudare prin frecare...............................................................................................172.3. Fenomene ce au loc la sudarea prin frecare............................................................................232.4. Parametrii regimului de sudare prin frecare...........................................................................262.5. Stabilirea procesului tehnologic de sudare prin frecare.........................................................292.6. Materiale sudabile prin frecare...................................................29

2.7. Tipuri de mbinri sudate prin frecare................................30

2.8. Pregtirea componentelor.......................................................................................................312.9. Alegerea regimurilor de sudare prin frecare...........................................................................312.10. Echipamentul de sudare prin frecare....................................................................................332.11. Caracteristicile mbinrilor sudate prin frecare....................................................................382.12. Tratamente termice aplicate mbinrilor sudate prin frecare................................................392.13. Prelucrarea mbinrilor sudate..............................................................................................402.12. Defectele mbinrilor sudate prin frecare.............................................................................402.14. Controlul calitii mbinrilor sudate prin frecare................................................................402.15. Aplicaii industriale ale sudrii prin frecare.........................................................................41CAPITOLUL 3 - PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE SUDARE PRIN FRECARE A SEMIFABRICATELOR PENTRU SUPAPELE MOTOARELOR DIESEL..........................................42

3.1. Schia mbinrii sudate...........................................................................................................433.2. Analiza materialului de baz.................................................................................................44

3.3. Pregtirea pentru sudare.........................................................................................................463.4. Stabilirea parametrilor regimului de sudare............................................................................463.5. Alegerea mainii de sudat.......................................................................................................473.6. Alegerea dispozitivelor de sudare...........................................................................................47CAPITOLUL 4 - OPTIMIZAREA EXPERIMENTAL A TEHNOLOGIEI DE

SUDARE PRIN FRECARE A SEMIFABRICATELOR

PENTRU SUPAPELE MOTOARELOR DIESEL......................................48

4.1.Metodologia de optimizare experimental a regimurilor

de sudare prin frecare ...............................................................................................................494.2.Optimizarea experimental a regimului de sudare prin frecare a supapelor...........................504.4. Specificaia procedurii de sudare prin frecare ale mbinrilor sudate analizate.......................................................................................................................65 CAPITOLUL 5 - ASPECTE ECONOMICE............................................................................665.1. Stabilirea consumului de materiale necesar desfurrii programului experimental.............675.2. Stabilirea consumului de timp necesar desfurrii programului experimental.....................675.3. Stabilirea consumului de energie necesar desfurrii programului experimental.................685.4. Calculul costului experimentrii sudrii prin frecare............................................................68CAPITOLUL 6 - NORME DE PROTECIA MUNCII SPECIFICE LUCRRILOR PRESTATE.....................................................72 BIBLIOGRAFIE.........................................................................................................................81

CAPITOLUL 1

INTRODUCERE

1.1. OBIECTUL PROIECTULUI. PRINCIPALELE PROBLEME PROPUSE SPRE REZOLVARE.

Obiectul proiectului de diplom l constituie proiectarea i optimizarea experimental a tehnologiei de sudare prin frecare a semifabricatelor pentru supapele motoarelor DieselPrincipalele probleme care vor fi rezolvate n cadrul lucrrii sunt:

- prelucrarea, n cadrul unui capitol a materialelor bibliografice referitoare la sudarea prin frecare a materialelor metalice;

- proiectarea tehnologiei de sudare cap la cap prin frecare a semifabricatelor pentru supapele motoarelor Diesel , parcurgnd etapele:

- descrierea procedeului;

- analiza constructiv a mbinrilor sudate prin acest procedeu;

- verificarea materialului de baz;

- stabilirea parametrilor regimului de sudare ;

- alegerea echipamentului de sudare;

- prelucrarea mecanic a mbinrilor sudate;

- optimizarea experimental a tehnologiei de sudare proiectate, parcurgnd etapele:

- prezentarea metodologiei de optimizare ;

- prezentarea programului de optimizare experimental;

- elaborarea specificaiilor procedurilor de sudare prin frecare;

- aspecte economice legate de cercetarea experimental efectuat;

- N.P.M. specifice lucrrilor prestate.

Cercetarea experimental se va desfura la maina de sudat prin frecare tip ZTA 10 din dotarea laboratorului de sudur a universitii din Reia.1.2. CONSIDERAII GENERALE PRIVIND SUDAREA PRIN PRESIUNETehnologia sudrii este o parte component a procesului de transformare a materialelor metalice i nemetalice.

Sudarea reprezint o gam de prelucrri n minivolum n urma crora se obin att mbinri de materiale prin sudare, lipire sau prin depunere pe suprafee ct i separri de materiale prin tiere termic. n acest domeniu al sudrii s-au inclus i prelucrri n microvolume ce se refer la depunerile de grosime redus ca: tehnologiile de implantare, de difuziune, de creteri mono-cristaline.

Elementul comun al tuturor proceselor tehnologice de sudare l constituie restabilirea prin metode termice, termo-mecanice sau mecanice a coeziunii interatomice a materialelor, excepia o constituie tierea termic cnd apare decoeziunea termic.

Tehnologia sudrii este deci o tiin a aplicrii altor tiine n domeniul coeziunii sau decoezinii brute a materialelor metalice i nemetalice.

Dezvoltarea unei multitudini de procedee de sudare i procedee conexe ncepnd din a-II-a jumtate a secolului trecut a determinat creterea ponderii sudrii n ansamblul procesului de prelucrare a materialelor. Forma geometric se realiza pn nu demult, prin prelucrare mecanic, ndeprtare de material, lucru care scumpete preul produsului, n prezent tendina de obinere a formei geometrice este prin depunere de material.

Se obin astfel structuri mai apropiate de cele din natur din mai multe straturi, fiecare strat avnd o serie de proprieti specifice. Se obin produse care nglobeaz n ele un consum energetic mic chiar dac procedeele de sudare sunt mari consumatoare de energie electric.

Din punct de vedere al materialelor, dac la nceputul secolului XX principalul material industrial era lemnul i principala surs de energie crbunele, astzi ne confruntm cu peste 2000000 de tipuri de materiale deci cu milioane de tehnologii de mbinare a acestor materiale. Se sudeaz materiale plastice, biologice, compozite, aliaje metalice, etc.

Procedeul cel mai vechi cunoscut de omenire a fost sudarea cu focul de forj, era utilizat pentru fabricarea armelor folosit pn n secolul XIX .

n 1856, Joule reuete s sudeze n condiii de laborator, cap la cap, prin presiune dou srme de oel prin care a trecut un curent electric de intensitate mare.

n 1877, Tomphson reuete s sudeze cap la cap extremitile unor nfurri de Cu, n 1886 breveteaz aceast metod.

Anul 1898 este anul primei utilizri a sudrii electrice prin presiune n puncte la fabricarea ustensilelor de uz casnic.

n 1930 procedeele de sudare prin presiune se impun ca mijloace de producie economice i sigure, ulterior se dezvolt categoric.

Domeniul de utilizare este foarte vast, ca: avioane, autocamioane, nave, cale ferat, motoare, hidrogeneratoare, etc.

Avantajele metodelor de sudare prin presiune sunt:

- crete productivitatea muncii;

- pot fi sudate componente care datorit formei constructive particulare nu se pot suda prin alte metode;

- caracteristicile mecanice i metalurgice ale mbinrii sudate sunt bine determinate;

- nu exist material de adaos;

- nu apar radiaii, gaze nocive sau fum;

- pot fi realizate mbinri eterogene;

- este posibil automatizarea procesului de sudare.

n Romnia, sudarea pentru prima oar s-a fcut la Timioara n 1920 la mbinarea inelor de tramvai prin presiune.

O mbinare sudat se poate obine prin anumite valori ale parametrilor presiune i timp n zona mbinrii, valori caracteristice pentru fiecare tip de material. Pentru orice tip de material, posibilitatea de a fi sudat poate fi analizat trasnd o curb caracteristic temperatur n funcie de presiune, ca n figura 1: T[0] (3)

Ttop.

(2)

Trecr (+) (-)

.

(1). p [MPa]

Tmed.amb Pcr

Figura 1.1. Diagrama caracteristic a materialelor sudabile prin presiune

Toate punctele caracteristice situate n domeniul (+) dau regimuri la care se obine o mbinare sudat a componentelor, iar cele situate la (-) nu produc sudarea. Regimul optim este cel mai aproape de curb. Pentru un material oarecare exist practic o infinitate de regimuri de sudare ilustrate n cmpul (+).

Acest domeniu este mprit n trei zone determinate de formele de activare energetic ce intervin, i anume:

Zona I: este zona activrii preponderent mecanice n care sudarea se realizeaz exclusiv sub aciunea presiunii.

n aceast zon temperatura de sudare (Ts) este mai mic dect temperatura de recristalizare, aceast zon corespunde sudrii prin presiune la rece i se face de obicei la temperatura mediului ambiant i de regul se poate aplica la puine metale i aliaje.

Din punct de vedere industrial intereseaz doar Cu i Al precum i aliajele lor. Celelalte materiale au spaiul curbei caracteristice limitat. Poriunea haurat pe figur nu suport o presiune mai mare dect presiunea critic.

Zona 2: este zona aciunii simultane a activrii mecanice i termice. n acest domeniu Trecr. Ts Ttop. n acest domeniu, mbinarea componentelor aflate n stare solid este realizat la valori ale presiunii ce scad pe msura creterii temperaturii. Ac zon corespunde sudrii n stare solid.

Zona 3: este zona activrii termice n care se depete temperatura de topire, mbinarea sudat putndu-se realiza fr deformare plastic. Aceast zon este corespunztoare sudrii prin topire i sudrii prin presiune cu topire.

Procedeele de sudare prin presiune se pot clasifica dup mai multe criterii i anume:

- temperatura atins n timpul sudrii:

- la rece;

- n stare solid;

- prin topire.

- sursa de energie utilizat:

- curentul alternativ de joas sau nalt frecven;

- curentul continuu;

- arcul electric;

- flacra de gaze;

- focul de forj;

- reacia exoterm;

- frecarea ntre dou piese;

- energia ultrasonic;

- fasciculul de electroni;

- plasma;

- energia electric nmagazinat;

- radiaiile infraroii i microundele.

- forma mbinrii:

- procedee prin care se realizeaz mbinri cap la cap;

- procedee prin care se realizeaz mbinri de col (n T sau

prin suprapunere).

- caracteristicile tehnologice:

- sudare electric (prin rezisten, cu cureni de nalt frecven, cu arc rotitor n cmp magnetic, cu ultrasunete, cu microunde, etc.).

- sudare prin forjare;

- sudare cu flacra de gaze ( n stare solid sau cu topire);

- sudare prin frecare;

- sudare aluminotermic;

- sudare prin difuzie;

- sudare prin explozie. CAPITOLUL 2

CONSIDERAII TEORETICE PRIVIND

SUDAREA PRIN FRECARE2.1. PRINCIPIUL PROCEDEULUI

Tehnologia sudrii prin frecare este cunoscut de la sfritul secolului trecut.

n 1891 n Marea Britanie a fost brevetat folosirea efectului frecrii la mbinarea cablurilor flexibile din srm.

La sfritul anilor `30 sudarea prin frecare a fost folosit in Germania la sudarea rinilor termoplastice. Brevete pentru folosirea frecrii la mbinarea pieselor au fost emise n Germania (1926) i n Marea Britanie (1941).Totui lucrrile menionate nu au depit stadiul cercetrilor de laborator.

Folosirea practic a sudrii prin frecare a fost introdus pentru prima oar de strungarul inovator A.I.Cindikov (1956).Aceste lucrri au repercutat un ndemn pentru nceperea cercetrilor n domeniul sudrii prin frecare n S.U.A , Japonia , Marea Britanie, R.F.G etc.

Recunoscnd prioritatea oamenilor de tiina rui, oamenii de tiin strini au numit sudarea prin frecare sudare ruseasc.

La sudarea prin frecare energia necesar realizrii sudurii este obinut prin transformarea energiei mecanice de frecare n cldur.

(2 (1

Figura 2.1. Scheme de principiu posibile ale sudrii prin frecare

n toate cazurile cele dou suprafee n contact trebuie s se afle n micare relativ una fa de cealalt, ntre ele transmindu-se o for de apsare F pentru a se putea produce frecarea, generatoare de cldur.

Micarea relativ ntre componente se poate obine n urmtoarele moduri:

- prin rotirea uneia i fixarea axial a celei de a doua;

- cu rotirea si fora axial de presiune aplicat componentelor;

- cu rotirea ambelor componente n sens contrar i fora axial aplicat celor dou componente;

- prin rotirea unei piese intermediare amplasate ntre componente i fora axial aplicat ambelor componente,

- cu rotirea unei componente i fora F aplicat celeilalte care se vibreaz;

- cu vibrarea unei componente i fora F aplicat celeilalte.

Fazele procesului de sudare sunt :

Componentele iniial se afl la o anumit distan, una se rotete cealalt st pe loc, dup aceea sunt apropiate.

Figura 2.2. Fazele procesului de sudare - imprimarea unei rotaii uneia dintre componente;

- asigurarea contactului ntre cele dou componente aflate n micare relativ prin aplicarea unei fore;

- nclzirea capetelor componentelor sub aciunea momentului de frecare, componentele sunt meninute n micarea relativ sub aciunea forei axiale pn la atingere unei temperaturi necesare deformrii plastice;

- refularea componentelor se execut dup oprire micrii relative de rotaie i se realizeaz meninnd valoarea forei de nclzire sau una mai mare.

O anumit cantitate de metal n stare plastic iese prin extruziune prin suprafaa de frecare.

Figura 2.3. Forma bavurii la mbinarea sudat prin frecare

2.2 VARIANTE DE SUDARE PRIN FRECARE a) sudarea prin frecare cu acionare continu:

- cu un semifabricat fix i unul mobil;

- cu bare care se rotesc n direcii diferite;

- cu o pies intermediar ce se rotete ntre semifabricat;

b) sudare prin frecare inerial (varianta american i ruseasc):

- cu consumul ntregii energii acumulate a volantului;

- cu consumul unei pri din energia volantului;

c) sudarea prin frecare combinat:

- acionare continu la nceput;

- sudare inerial;

- sudare prin frecare cu acionare continuu urmat de frnare reglat;

- sudare prin frecare urmat de o frnare brusc.

d) sudare prin frecare oscilant :

- cu oscilaie unghiular a semifabricatului mobil;

- cu micare alternativ a semifabricatului mobil;

e) sudare prin frecare radial.

f) sudare prin frecare orbital;

g) sudare prin frecare cu role.Sudarea prin frecare cu acionare continu

.

Figura 2.4. Sudarea prin frecare cu acionare continu

Uneia din componente i se imprim o micare de rotaie, apoi componenta respectiv se apropie aplicndu-se o for axial de nclzire.

Etapa nclzirii este reglat la maini fie prin deformare reciproc a componentelor. Dup frnarea componentei mobile i se aplic o for axial de forjare (refulare) Fr egal sau mai mare dect fora axial din etapele precedente (Fi).

Sudarea inerial prin frecare

Figura 2.5. Sudarea inerial prin frecare

Metoda se bazeaz pe folosirea energiei acumulate de ctre un volant rotativ.

Arborele cu volantul amplasat pe el cu o mas determinat este accelerat apoi acionarea este oprit, iar componentele sunt strnse, presate cu o for de nclzire. Sudarea componentelor se ncheie in momentul opririi micrii de rotaie a arborilor.

Sudarea combinat prin frecare combin dezavantajele celor dou de dinainte. La nceput procesul decurge cu o vitez unghiular constant dup aceea acionarea este ntrerupt , dup aceea accelerarea inerial trebuie s fie ca la varianta 2.

Sudarea radial prin frecare

Se aplic la sudarea evilor:

a) cu inel reglabil exterior

- 1 ,2 - componente (evi);

- 3 - bacuri de strngere;

- 4 - inel reglabil;

- 5 - dorn sau buc.

Figura 2.6. Sudarea evilor cu inel reglabil exterior

b) cu inel reglabil interior:

- 1 ,2 - componente (evi)

- 3 - bacuri de strngere

- 4 - inel reglabil

- 5 - dorn sau bucFigura 2.7.Sudarea evilor cu inel reglabil interior

La aceasta variant capetele topite sunt strnse una n alta cu o anumit for, apoi sunt nclzite cu ajutorul inelului reglabil ce se rotete cu o anumit vitez unghiular. Dup frnare se retrage inelul din zona de sudare i cele dou componente sunt presate axial, rolul dornului i al bucei fiind de a limita bavura la interior sau la exterior.

Sudarea orbital prin frecare

Figura 2.8. Sudarea orbital prin frecare

Firma ce a dezvoltat acest procedeu a fost Friction Welding.

- etapa de nclzire;

- etapa de refulare.

Dup nclzirea straturilor superficiale excentricitatea se reduce la 0 si se face refularea. Ea permite sudarea componentelor cu seciune transversal diferit cu cea circular.

Sudarea prin frecare cu role

Figura 2.9.Sudarea prin frecare cu role

n zona custurii sudate este adus o rol ce se rotete cu o vitez unghiular de 1600[rad/sec]. Viteza deplasrii fa de profile este de 0,1 2 [m/s], fora de apsare este limitat la 0,2 0,5 [MPa].

Rola rotativ determin energia termic i determin apariia oscilaiilor cu ultrasonice care formeaz ruperea peliculelor de oxizi de pe suprafaa n contact.

Prezint urmtoarele avantaje:

este posibil mbinarea componentelor neomogene;

nu este nevoie de o presiune mare de apsare i procesul de sudare este puin sensibil la existena suprafeelor aflate n contact.

2.3. FENOMENE CE AU LOC LA SUDAREA PRIN FRECARELa sudarea prin frecare apar att fenomene de formare a sudurilor n stare solid ct i fenomene ce apar la frecare i uzarea suprafeelor , au loc ndeprtarea impuritilor, uzarea i ruperea peliculelor de oxizi i a straturilor superficiale ale componentelor, apare curgerea plastic a materialului ce se sudeaz, apare durificarea i nmuierea stratului de suprafa i de asemenea nclzirea i rcirea rapid provoac transformri de faz.

Transferul de mas de la o componenta la cealalt i formarea ntre suprafeele aflate n contact a componentelor, a penelor dure formate din microneuniformiti tiate i ce au tendina de cretere datorit transferului de metal.

Mecanismul formrii la sudarea prin frecare poate fii explicat prin mprirea procesului n urmtoarele faze:

|) Componentele aflate n micare relativ se aduc n contact i se preseaz cu o for axial, suprafeele netede aflate n contact ncep s se frece. Viteza relativ de rotaie variaz linear fiind 0 n axa de simetrie i maxim la margine.

n zonele de contact ncep s se formeze puni metalice, stabilitatea fiecrei puni difer de viteza relativ i de presiunea axial aplicat componentelor. Prin continuarea micrii relative punile metalice se rup producndu-se un transfer continuu de metal de la o component la cealalt, la sudarea barelor punile se concentreaz ntr-o zon inelar. Punile i peliculele transferate, fac ca n zona inelar a punilor metalice s creasc momentul de frecare i temperatura componentelor.

Cu creterea temperaturii componentelor, se nmoaie suprafeele aflate n frecare i se mrete suprafaa individual a punilor metalice. Procesul continu i temperatura crete pn metalul se plastifiaz.

Metalul plastifiat din cele dou componente se amestec i din acest moment exist practic dou componente n micare relativ, i un strat intermediar inelar vscos.

|| ) Faza a doua este o faz de tranziie n timpul creia metalul plastifiat i localizat n zona inelar se extinde ocupnd ntreaga seciune transversal a barelor, n aceast faz se nregistreaz o scdere a frecrii. Componenta radial i tangenial a vitezei fac ca metalul plastifiat s fie eliminat ntr-o bavur, fiecare particul descriind n micarea sa o traiectorie elicoidal.

Forma bavurii este determinat de o scurtare axial .

||| ) Faza a treia este o faz de echilibru caracterizat prin aceea c momentul de frecare i momentul de deplasare axial rmn constante.

Variaia forei de frecare este constant. Distribuia forelor de frecare dea-lungul barelor este dependent de viteza de rotaie a barelor.

Figura 2.10. Variaia forei de frecare

n funcie de viteza de rotaie i de presiunea axial F aplicat, distribuia forei de frecare are un aspect inelar, raza inelului crescnd cu scderea vitezei de rotaie. n zona inelar fora este maxim, densitatea punilor metalice este minim , fora de frecare este maxim i se preia cea mai mare parte din sarcina axial.

Particulele metalice din ambele componente sunt transformate n metal plastifiat i sunt amestecate cu acestea pn plastifiaz i ele. Aceasta este zona ce genereaz cea mai mare parte a cldurii.

|V ) Este faza de frnare caracterizat prin scderea la 0 a vitezei de rotaie. O scdere a vitezei de rotaie n timpul frnrii face ca deplasarea metalului plastifiat spre bavur s nu aib timp s se stabilizeze.

Ca rezultat momentul de frecare rmne la o valoare sczut . Dac acceleraia la frnare are valori mici 10[rot/sec2] atunci deplasarea metalului plastifiat este excesiv se obine o bavur mare iar momentul de frecare poate atinge o valoare ridicat, forfecnd sudura.

Prin deplasarea radial comun a celor dou materiale spre bavur n timpul etapei de refulare se umple cresttura dintre inelele bavurii, aparinnd celor dou componente i prin aceasta crete rezistena mecanic a sudurii, deoarece crete suprafaa sudurii.

Umplerea crestturii se realizeaz n prima etap a frnrii i la 250 [rot/min], dup aceea se asigur o frnare puternic pentru a opri brusc componentele de sudat rotitoare. Etapa de frnare dureaz mai puin de o secund, deplasarea materialului plastifiat spre bavur ncepe ntotdeauna n componenta ce se rotete.

V) Faza V. n timpul creia materialul este refulat .Refularea se face fie pstrnd aceeai for axial, fie printr-o cretere a acesteia. Gradul de deformare a materialului componentelor depinde de mrimea presiunii de refulare i de condiiile termice a acestei etape.

Figura 2.11. Variaia n timp a parametrilor regimului de sudare prin frecare

- S- scurtare axial;

- Mf- moment de frecare;

- Pa- presiunea axial.

2.4. PARAMETRII REGIMULUI DE SUDARE PRIN FRECAREParametrii regimului de sudare prin frecare sunt:

- viteza relativ de alunecare pe suprafeele aflate n contact;

- presiunea de frecare dintre componente;

- timpul de frecare;

- timpul de refulare;

- scurtarea axial.

Viteza relativ - depinde de productivitatea procedeului; extinderea cmpului termic, prin creterea vitezei se obine:

- o stabilizare rapid a momentului de frecare;

- presiunea necesar nclzirii scade;

- durata ciclului de sudare se reduce;

- cantitate de metal din bavur se micoreaz.

La o vitez prea mic se obine:

- o nclzire insuficient n special n jurul axei de simetrie a piesei;

- o repartizare neuniform a cldurii pe suprafeele de frecare;

- Z.I.T. sub forma unei clepsidre.

Figura 2.12. Forma Z.I.T. la sudarea prin frecare

Se recomand ca viteza de frecare s fie n limitele 0,6 3 [m/s]. Pentru calculul turaiei corespunztoare se utilizeaz relaii empirice:

n ( d= (1,2 - 6) ( 104 pentru oel (2.1.)

n turaia ;

d diametru componentei ce se sudeaz.

Pentru sudare cuprului:

n ( d= (4 6) ( 104 (2.2.)

Pentru aluminiu:

n ( d=(4 6) ( 104

(2.3.)

Utilizarea unor viteze mari de rotaie este avantajoas la sudarea unor seciuni mari dar apar probleme la realizare mainii.

Presiunea de frecare influeneaz modul de frecare i deci cantitate de cldur degazate n componente. Influeneaz mrime deformaiilor plastice n etapa de nclzire.

Nu este raional utilizarea unor presiuni de frecare prea mari, deoarece acest fapt conduce la mrirea modulului de frecare de 2 3 ori mai mare dect cel de regim, rezult o utilizare neraional a motorului de acionare ce trebuie dimensionat pentru o putere la care nu lucreaz , o mic pierdere a fazei de nclzire.

Suprafeele pe care se face contactul componentelor nu sunt riguros plane i perpendiculare pe axa de simetrie, neputnd fii controlat puterea degajat n pies .

Este necesar ca nclzirea s se efectueze n trepte de presiune. Pentru treapta de nclzire se recomand urmtoarele presiuni:

- pentru Al : 0,8 2 [daN/mm2];

- pentru Cu: 3 8 [daN/mm2];

- pentru oel nealiat cu puin carbon : 3 8 [daN/mm2];- pentru oelurile aliate: 120[MPa].

Figura 2.13. Presiunea de frecare

Pentru treapta 1 valorile sunt cam la jumtate din valorile de mai sus, cu ct crete presiunea de frecare cu att scad timpii de frecare necesari pentru asigurarea unei anumite deformaii.

Timpul de frecare . Durata treptei de prenclzire 1 3[s], iar pentru nclzirea propriu zis de 1 8 [s]. Timpii excesivi de lungi duc la scderea productivitii i la consumul ridicat de material, apare supranclzirea i scade calitatea sudurii.

Presiunea de refulare se afl n raport cu presiunea de frecare de: 1,5 3

(2.4)

Pentru a obine un grad mare de deformare )necesar este necesar ca oprirea rotirii s se realizeze ntr-un timp foarte scurt (diviziuni de secund) pentru ca plasticitatea materialului nmuiat s scad ct mai puin pn la nceperea refulrii propriu-zise, presiunea de refulare trebuie s fie mai mare dect limita de curgere c a materialului ce se sudeaz la sfritul etapei de sudare.

Timpul de refulare se situeaz n limitele de 1 5 sec2.5. STABILIREA PROCESULUI TEHNOLOGIC DE SUDARE PRIN FRECAREPentru a stabili un proces de frecare este necesar cunoaterea :

- natura materialului componentelor,

- forma i dimensiunile componentelor;

- pregtirea componentelor;

- stabilirea parametrilor regimului de sudare;

- caracteristicile sudurii realizate;

- controlul de calitate i defectele.

2.6. MATERIALE SUDABILE PRIN FRECARE.Sudarea prin frecare prezint avantajul c se pot suda materiale diferite att din punct de vedere al compoziiei chimice, ct i componente cu temperaturi de topire diferite.

Oelurile: carbon; slab aliate; inoxidabile se pot suda doar prin frecare.

Fonta: nu se sudeaz prin frecare deoarece la frecare, grafitul liber joac rolul unui lubrifiant.

Aliaje neferoase: se sudeaz bine prin frecare cu regimuri mai dure i timpi scuri.

Materialele refractare : se sudeaz bine.2.7. TIPURI DE MBINRI SUDATE Tipurile de mbinri sudate prin frecare sunt:

- cap la cap;

- mbinri bar bar;

- mbinri eav eav;

- mbinri eav bar;

Figura 2.14. Tipuri de mbinri sudate prin frecarePot fi sudate i componente cu seciunea diferit cu cea circular din punct de vedere al dimensiuni pot fi sudate fire cu diametre de 0,75 [mm] sau plci metalice cu grosimea tablei de 2 [mm] respectiv bare din oel cu diametru de pn la 150 [mm] i evi cu diametru de pn la 1200[mm] din materiale neferoase. 2.8. PREGTIREA COMPONENTELORAlegerea parametrilor ai regimului de sudare poate fii influenat de starea iniial a suprafeelor de frecare, de rugozitatea suprafeelor, de forma lor i de gradul de murdrire. Pe suprafeele frontale ale componentelor trebuiesc curate de grsimi, uleiuri, vopsea, prin degresare cu solvent, de oxizi prin prelucrare mecanic sau decapare. Componentele tratate termic sau prelucrate la cald li se elimin stratul de zgur pe cale mecanic. Nu este necesar finisarea suprafeelor frontale ale componentelor deoarece rugozitatea prezint o rugozitate mai mic.Seciunile masive prezint particularitatea teirii suprafeelor frontale cu un unghi cuprins ntre 30 i 70 de grade, lungimea liber a componentelor este egal cu a diametrelor.2.9. ALEGEREA REGIMURILOR DE SUDARE PRIN FRECARECunoscnd natura, forma i dimensiunile componentelor n funcie de maina de sudat de care se dispune, se aleg parametrii regimului de sudare.

Tabelul 2.1- Sudarea oelurilor prin frecare Nr

crtGrupa de oeluri Oeluri cu coninut sczut de C C< 0,35(Oeluri cu coninut de C> 0,35(

1Oeluri de construcie nealiate (OL)OL 37; OL42; OL44; OL50OL60; OL70.

2Oeluri de calitate nealiate(OLC)OLC 15

3Oeluri de mbuntire nealiateOLC 25; OLC 35OLC45; OLC55; OLC60

4Oeluri de cementare aliate18MnCr10

5Oeluri de mbuntire aliate25MoCr11; 33MoCr1135MnSi12; 40Cr10; 50VCr11

6Oelurile austenitice CR-NI10TiNiCr180

7Oelurile rapideRp5

Tabelul 2.2

Nr crt11213141516112325272

1111122113-

21-112-----

31--1-2-13-

41---2-----

51----2322-

61

12------33-

32------123

52-------2-

72--------3

Figura 2.15. Variaia timpului de frecare n funcie de diametru

Pentru bare pline presiunea de frecare Pf= 30 [N/mm2]; presiunea de refulare Pref= 2 ( Pf ; timpul de refulare tref= 1,5 [s]; turaia piesei n= 1000[rot/min].

La sudarea prin frecare a sculelor achietoare se utilizeaz o matri de formare (limitare) a bavurii montat de obicei n zona materialului mai uor deformabil (coada sculei ) n scopul evitrii formrii unei bavuri excesive.

( = 1,5 2 [mm]

d diametru barei;

B = 0,8 ( b [mm];

D = 5 ( d;

a = 1,5 5 [mm].

Figura 2.16. Matri de limitare a bavurii

Dup sudare sculele sunt supuse unui tratament termic ce const n introducerea n cuptor la 450 - 500(C , nclzirea la 800 - 850(C, meninerea de circa 4 h i rcirea cu cuptorul. Dup tratamentul de recoacere, sculele sunt prelucrate la forma lor final, fiind ulterior supuse durificrii.

2.10. ECHIPAMENTUL DE SUDARE PRIN FRECARE

La efectuarea lucrrilor practice s-a folosit maina de sudat prin frecare tip ZTa 10 ale crei caracteristici tehnice sunt:

- puterea motorului electric de antrenare 13 [Kw];

- turaia motorului electric i a piesei de sudat 1450 [rot/min];

- seciunea maxim a pieselor de sudat 700 [mm2];

- lungimea maxim a pieselor de sudat:

- n mandrin - 200 [mm];

- n menghin 200 [mm];

- fora de frecare maxim - Ff ( 4500 [daN];

- fora de refulare maxim Fr ( 10000 [daN];

- timpul de frecare tf = 2 ( 20 [sec];

- timpul de refulare tr = 0,5 ( 0,6 [sec].

Instalaiile pentru sudarea prin frecare se pot clasifica dup mai multe criterii cum ar fi:

- dup poziia componentelor ce se sudeaz distingem: maini de sudare prin frecare verticale si orizontale;

- dup procedeul de sudare folosit pot fi: cu frecare continu, cu frecare prin volant, cu frecare orbitral, cu frecare cu impuls, cu frecare prin inerie, cu frecare cu nclzire suplimentar prin inducie, cu frecare cu material de adaos, cu frecare indirect etc.;

- dup destinaie pot fi: maini pentru sudare prin frecare univesrsale i specializate;

- dup gradul de automatizare sunt: semiautomate (la care alimentarea cu piese i scoaterea pieselor sudate se face manual ) i automate ( la care toate operaiile se fac n ciclu automat).

Figura 2.17. Sistemul mecanic al mainii de sudat prin frecare

Prile componente ale unei maini de sudare prin frecare continu sunt:1 motor;

7 dispozitiv de strngere;

2 - transmisie prin curele;

8 - ghidaj;

3 cuplaj;

9 mecanism de mpingere.

4 lagr;

5 batiu;

6 piese de sudat;

Cele mai rspndite sunt instalaiile pentru sudarea prin frecare continu orizontale, universale semiautomate sau automate. O astfel de instalaie este alctuit din sistemul mecanic cu mecanismele de execuie, sistemul de acionare a mecanismelor de execuie i reglare a forelor de sudare i sistemul de comand i reglare a regimului de sudare.

Sistemul mecanic (figura 2.17) este alctuit dintr-un dispozitiv de strngere 7, n care se fixeaz una din componentele de sudat 6 care se deplaseaz axial pe ghidajele 8 cu ajutorul unui mecanism pneumatic sau hidraulic 9.

Cealalt component se fixeaz n dispozitivul de strngere ( ppua fix) rotit cu motorul 1 prin intermediul transmisiei 2, a cuplajului 3 i a lagrului principal 4.Cuplajul 3 realizeaz transmiterea micrii de rotaie n fazele de nclzire i decupleaz micarea n timpul fazei de refulare.

Cea mai important pies din tot ansamblul mecanic este ppua fix (figura 2.18), care cuprinde o tij 6 acionat de un cilindru hidraulic 7, care realizeaz strngerea mandrinei hidraulice 8, cuplajul 4 i frna electromagnetic 5.La alte sisteme frnarea poate fi hidraulic.

Acionare hidraulic a mainilor este n general de tip hidrostatic cuprinznd dou circuite: unul de acionare a saniei pentru realizarea presiunii de contact i a celei de refulare i unul pentru acionarea ppuii fixe i mobile. Acionarea hidraulic trebuie deci s ndeplineasc funciile de distribuie i reglare corelate cu comenzile din sistemul de comand.

Figura 2.18 Mandrina hidraulic al mainii de sudare prin frecare

Mandrina hidraulic a mainii MSF are urmtoarele pri componente:

1 carcas;

4 cuplaj;

7 cilindru hidraulic;

2 lagr;

5 frn electromagnetic; 8 mandrin hidraulic.

3 arbore principal;

6 tij;

Figura 2.19. Schema hidraulic a unei maini de sudat prin frecare:

1 motor;

7 manometru;

13 supap de presiune;

2 pomp;

8 cilindru hidraulic;

14 robinet;

3 filtru;

9 - cilindru hidraulic;

15 supap de sens;

4 supap de presiune;

10 - cilindru hidraulic;

16 motor;

5 distribuitor;

11 releu de presiune;

17 pomp;

6 distribuitor;

12 distribuitor;

18 rezervor.

Funcionarea unei astfel de acionri se pune n eviden pe schema hidraulic (figura 2.19) n concordan cu ciclograma de lucru a mainii (figura 2.20).n momentul 1 la o comand n circuitul hidraulic corespunztor se realizeaz strngerea uneia din piese n mandrina ppuii fixe. n momentul 2 se acioneaz n circuitul hidraulic al ppuii mobile realizndu-se strngerea celeilalte piese. ncheierea procesului de strngere este pus n eviden prin limitatoarele de cap de curs.

Figura 2.20. Ciclograma de lucru a mainii de sudat prin frecare.

n momentul 3 ncepe propriu-zis sudarea, fazele succedndu-se automat. Astfel sania ncepe s se deplaseze. Cnd piesele de sudat au ajuns n contact, un limitator de capt de curs d comanda n momentul 4 pentru aplicarea forei de frecare. Totodat ncepe i numrarea timpului de frecare pn n momentul 5 cnd se comand acionarea frnei electromagnetice pe toat perioada refulrii, adic pn n momentul 7.

n momentul 6 se mrete fora axial pn la valoarea forei de refulare care se manifest un timp t3 programat, pn n momentul 7.Dup trecerea timpului reglabil t4, n momentul 8, se deschide mandrina i sania ncepe s se retrag. Deschiderea mandrinei poate fi comandat i manual. n momentul 9 maina se afl cu sania retras avnd piesa sudat prins n bacurile ppuii mobile. n momentul 10 se comand manual deschiderea bacurilor i se scoate ppua din main. Din momentul 11 instalaia se gsete n poziia iniial i ciclul poate fi reluat.

Sistemul de comand i reglare cuprinde circuitele de alimentare cu energie electric a motorului principal al mainii, circuitele de comand a acionrii hidraulice, circuitele de reglare i temporizarea regimului de sudare i circuitele de semnalizare optic a desfurrii procesului de sudare. n sistemele moderne mai sunt prevzute circuite de comparaie a parametrilor principali ai mainii: turaie, for, moment de frecare, scurtare i parametrii reglai.

La noi n ar se execut industrial trei tipuri de maini de sudare prin frecare: MSF 5; MSF 10; MSF 40.Constructiv o astfel de main este compus (figura 2.21) dintr-un batiu 1, dispozitiv de rotire i prindere a piesei 2, instalaia de ungere i rcire 3, sania cu bacurile de prindere a piesei fixe 4, panoul hidraulic 6, pupitrul de comand hidraulic 7, cilindrii de acionare ai saniei 8, a bacurilor 9 i a mandrinei hidraulice10, motorul electric de antrenare a micrii de rotaie 12, pupitrul de comand 14 etc.

Figura 2.21. Prile componente ale mainii de sudat prin frecare.

2.11. CARACTERISTICILE MBINRILOR SUDATE PRIN FRECARE

O analiz metalografic a unor mbinri sudate evideniaz:

- o zon a deformailor plastice mari unde temperatura a ajuns la aproximativ 1300(C, granulaia este fin n aceast zon ;

- o zon de granulaie foarte fin, n care materialul a fost supus unor deformaii mari, dar nu a participat nici la frecare nici la procesul de transfer;

- o zon de trecere unde materialul a fost nclzit ntre AC1 i AC3 de pe diagrama Fe C, este o zon perlitic;

- o zon de globulizare n care lamelele perlitice s-au globulizat;

- o zon de recristalizare a feritei, temperatura este de 650 - 550(C, n care cristalele de ferit au recristalizat;

- zona materialului de baz neafectat termic, zona n care temperatura nu a fost mai mare de 550(C;

n cazul realizrii unor mbinri eterogene de materiale deferite au loc la nivelul zonei intermediare urmtoarele procese:

- difuzia elementelor de aliere;

- amestecri metalice;

- combinaii ale acestora.

2.12. TRATAMENTE TERMICE APLICATE MBINRILOR SUDATE PRIN FRECARE

Dup sudare sculele achietoare sunt supuse unui tratament termic care const n parcurgerea urmtoarelor etape:

- introducerea componentelor n cuptoare la T = 450 (500[(C];

- nclzire la T = 800 ( 850 [(C];

- meninerea timp de circa 240 [min];

- rcire cu cuptorul.

Oelurile cu coninut mai mic de 0,3(C nu necesit tratamente termice dup sudare. Oelurile slab i bogat aliate necesit tratamente termice dup sudare, pentru a micora duritate bavurii n vederea ndeprtrii ei i de a detensiona mbinarea.

Caracteristicile mecanice a unei mbinri sudate prin frecare sunt de regul aceeai ca i a materialului ce se sudeaz.2.13. PRELUCRAREA MBINRILOR SUDATE

Dup realizarea tratamentului termic componentele sudate sunt prelucrate mecanic, ndeprtndu-se bavura format i realizndu-se forma final a sculei.2.14. DEFECTELE MBINRILOR SUDATE PRIN FRECAREmbinrile sudate prin frecare pot prezenta defecte geometrice, micro sau macro structurale. Cele geometrice sunt:

- deplasare a capetelor, cauze: alimentarea necorespunztoare, forma inelar a capetelor, lungimea liber prea mare;

- frngerea axei componentelor, cauze: aliniere incorect, lungimea liber prea mare, presiunea axial prea mare;

Defectele macro i micro structurale:

- discontinuiti de legtur pe suprafaa de mbinat datorit aplicrii presiunii ;

- porii, apar datorit currii insuficiente a suprafeelor frontale i alegerii unui regim ce nu asigur nlturarea complect a impuritilor;

- fisuri superficiale sau n profunzime datorit supraclzirii metalelor, vitezele de rcire sunt mari i a unui tratament termic neadecvat.

2.15. CONTROLUL CALITII MBINRILOR SUDATE PRIN FRECARESunt controale distructive i nedistructive. Cele distructive sunt: traciunea, oboseala, reziliena, duritatea, analiza macro i micro structurale. Cele nedistructive sunt limitate de particularitile geometrice ale mbinrilor. Se poate utiliza controale ultrasonice, la sudarea materialelor de natur diferit nu poate fii folosit aceast metod din cauza reflexiei create de schimbarea brusc a permeabilitii mediului de propagare a ultrasonicelor.

Avantajele acestui procedeu sunt:

- posibilitatea sudrii materialelor de acelai fel sau diferite fr materiale de adaus i fr atmosfer de gaze protectoare;

- este necesar energie mai mic dect la alte procedee;

- ZIT ngust, rezult proprieti similare cu a materialului de baz, ale custurii;

- permite mecanizarea i automatizarea procesului de sudare;

- nu apar proiecii de material prin stropi, scntei.2.16. APLICAII INDUSTRIALE

Confecionarea sculelor achietoare (burghie, taroi, alezoare etc), a arborilor (cotii, de turbin) a axelor, supapelor, la sudarea evilor de alimentare (cu gaze, ap), la mecanic fin, n electrotehnic (la sudarea conductorilor), la mase plastice, table (AL, oel), construcii metalice e.t.c,

CAPITOLUL 3PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE SUDARE

PRIN FRECARE A SEMIFABRICATELOR

PENTRU SUPAPELE MOTOARELOR DIESEL

3.1. SCHIA MBINRII SUDATEEste prezentat n figura 3.1.

Figura 3.1. Supapa de admisie - evacuare

Procesul de sudare prin frecare a sculelor achietoare cuprinde urmtoarele etape i operaii:

- prinderea unei componente n bacurile de pe sanie i a celeilalte componente n mandrin;

- avansul saniei pn la contactul celor dou componente;

- etapa de frecare;

- etapa de refulare;

- retragerea saniei cu piesa sudati deschiderea bacurilor.

Cu excepia prinderii componentelor n bacuri i extragerii piesei sudate din bacuri, celelalte operaii se realizeaz automat.

Se regleaz urmtorii parametrii ai regimului de sudare:

- fora de strngere a componentelor;

- fora de frecare;

- fora de refulare;

- timpul de meninere a forei de frecare;

- timpul de ntrziere a frnrii arborelui principal;

- timpul de meninere a forei de refulare.3.2. ANALIZA MATERIALULUI DE BAZPentru capul (talerul) supapei, supus unor intense solicitri termice i chimice se folosete un oel de tipul 53CrMnNi219 cu urmtoarele caracteristici: - compoziie chimic [ % ] :

C = 0,47 - 0,57; Mn = 1 1,5; P = max 0,03; S = max. 0,03; Si = 0,75 1,25;

Cr = 20 22; Ni = 21 23.

- proprieti fizice :

- greutate specific: (= 7,9 [ kg / dm3 ];

- cldura specific la 293 K : c= 0,44 [ J / g K ];

- conductivitate termic la 293 K : (= 0,36 [ J / cm ( sec (K ];

- coeficient mediu de dilatare la 293 K : (= 12,17[ 1 / K ];

- rezistivitate electric la 293 K : (= 12,9 [ (( cm ].

- caracteristici mecanice :

- limita de curgere: Rp02= min. 633 [N/mm2] la 20C, resp. 225[N/mm2] la 760C ;

- rezistena la rupere: Rm= 914 [N/mm2] la 20C, resp. 281[N/mm2] la 760C;

- alungirea la rupere: A5= 12 [%] la 20C, resp. 25[%] la 760C;

- gtuirea la rupere: Z= 30 [%]la 20C, resp. 40 [%] la 760C;

- coeficientul de dilatare termic.

- temperatura de topire: Ttop = 1723 [K].

- modul de elasticitate longitudinal: E = 2,06 106 [ daN / cm2 ];

Pentru tija supapei s-a folosit un oel de tipul 40MoCrNi15X cu urmtoarele caracteristici:

- compoziie chimic [ % ] :

C = 0,38 - 0,43 ; Mn = 0,50 - 0,80; P = max 0,035; S =max 0,035 ; Cr = 1,80 ( 2,50;

Mo = 1,70 ( 2,20; Ni = 1,45 1,6.

- proprieti fizice :

- greutate specific: (= 7,8 [ kg / dm3 ];

- cldura specific la 293 K : c= 0,44 [ J / g K ];

- conductivitate termic la 293 K : (= 0,36 [ J / cm ( sec (K ];

- coeficient mediu de dilatare la 293 K : (= 12,17[ 1 / K ];

- rezistivitate electric la 293 K : (= 12,9 [ (( cm ].

- caracteristici mecanice :

- limita de curgere: Rp02= min. 500 [N/mm2];

- rezistena la rupere: Rm= 700 850 [N/mm2] dup clire - revenire;

- alungirea la rupere: A5= min. 14 [%];

- gtuirea la rupere: Z= min. 30 [%];

- duritate: max.235 HB - normalizat- stare tratament: - normalizat sau clit revenit.

- normalizare: T=840 870 K i rcire n aer.

- clire: T= 820 850 K i rcire n ap;

T= 830 860 K i rcire n ulei;

- revenire: T= 540 680 K i rcire n aer.

- modul de elasticitate longitudinal: E = 2,06 106 [ daN / cm2 ];

- stare livrare: laminat la cald

- duritatea n stare clit i revenit = min. 35 HRC;

- temperatura de topire: Ttop = 1723 [K].3.3. PREGTIREA PENTRU SUDAREComponentele supuse sudrii prin frecare sudate au fost debitate prin prelucrare mecanic pe strung. Suprafaa frontal a componentei mai dure a fost teit la un unghi de 3 (5( fa de planul normal la axa componentelor, pentru nclzirea uniform pe seciune a componentelor.

Suprafeele frontale ale componentelor i zonele echivalente pe o lime egal cu diametrul componentelor au fost curate la luciu metalic prin prelucrare mecanic nainte de sudare.

3.4. STABILIREA PARAMETRILOR REGIMULUI DE SUDARE

Parametrii regimului de sudare prin frecare sunt:

- parametrii geometrici:

- diametrul componentelor: d= 20[mm];

- lungimea componentelor: L =150 [mm];

- turaia componentei din mandrina mainii de sudat: n =1450 [rot/min];

- produsul n ( d:

- n ( d = 29000 = 2,9 ( 104;

Pentru sudarea oelurilor se recomand ca produsul: n ( d = (1,2 ( 6) ( 104.

- presiunea de frecare, pf:

pf = 50 ( 80 [Mpa], pentru oeluri aliate se alege pf = 60 [MPa].

- presiunea de refulare, pr:

pr = 100 ( 200 [MPa], pentru oeluri aliate se alege pr = 120 [MPa].

- timpul de frecare, tf:

Se alege grupa de oeluri conform tabelului 2.2. rezultnd regimul 3, regim al crui curb se poate observa n figura 2.15.Pentru:

d = 20 [mm] avem tf ( 15 [sec];

- timpul de refulare, tr:

tr = 3 [sec]; - scurtarea axial, Sa, este:

Sa = (0,5 ( 1)(d [mm]

(3.1)

se alege :

Sa = 0,6 ( d [mm];

Sa = 12 [mm].

3.5. ALEGEREA MAINII DE SUDAT

n funcie de valoarea stabilit a parametrilor regimului de sudare se alege maina de sudat care asigur aceti paametrii.

Astfel parametrii:

d = 20 [mm];

n = 1450 [rot/min];

A = = 314 [mm2];

Ff = 6 ( 314 = 1884[daN];

Fr = 12 ( 314 = 3768 [daN];

sunt asigurai de maina tip ZTa 10 din dotarea Laboratorului de sudare al Universitii Eftimie Murgu Reia.

3.6. ALEGEREA DISPOZITIVELOR DE SUDARE

Pentru prinderea i fixarea componentei care se rotete s-au folosit mandrine elastice calibrate n funcie de diametrul componentelor.

Componenta care nu se rotete este fixat n bacuri acionat pneumohidraulic. Scurtarea axiala din timpul frecrii i refulrii componentelor este controlat cu un limitator de curs.

CAPITOLUL 4OPTIMIZAREA EXPERIMENTAL A TEHNOLOGIEI DE SUDARE PRIN FRECARE A SEMIFABRICATELOR

PENTRU SUPAPELE MOTOARELOR DIESEL

4.1. METODOLOGIA DE OPTIMIZARE EXPERIMENTAL A REGIMURILOR DE SUDARE PRIN FRECARE

Elaborarea unei tehnologii de sudare presupune determinarea unor valori numerice pentru fiecare parametru al regimului de sudare.

Practic, exist un numr nelimitat de posibiliti de realizare, din punct de vedere tehnologic a unei piese sudate prin aceast metod. Cu alte cuvinte, exist un numr nelimitat de regimuri de sudare posibile.

De aceea, o problem esenial o constituie optimizarea acestei activiti, adic determinarea celei mai bune decizii tehnologice n funcie de unul sau mai multe criterii luate n considerare. Optimizarea const n stabilirea regimului de sudare pentru care criteriul sau criteriile respective au valoarea maxim sau minim.

Pentru optimizare se va utiliza o metod indirect, numit metoda gradientului. Aceast metod experimental pornete de la un regim de sudare orientativ i se apropie, prin mbuntiri succesive, de regimul optim, pe direcia gradientului.

Procesul de optimizare cuprinde urmtoarele etape:

- faza de deschidere care fixeaz nivelul iniial al experimentrii, punctul iniial de plecare;

- faza de exploatare, constnd n experimentri de diferite regimuri cu scopul de a determina direcia gradientului;

- faza final, n care se fixeaz soluia optim.

Fie regimul de sudare I caracterizat prin vectorul bi , ale crui n componente sunt reprezentate de cei n parametrii de sudare corespunztori procedeului utilizat.

Funcia obiectiv a problemei este definit de criteriul de optimizare luat n considerare. Pentru regimul optim de sudare, funcia obiectiv va avea valoarea maxim sau minim. Metoda gradientului const n urmtoarele:

Experimentarea ncepe de la un vector de baz b1 ales arbitrar.

Se alege un pas pi , pentru fiecare parametru de sudare I = 1 ( n. Se msoar funcia obiectiv la punctul iniial b1 i se face cte o observaie la b1 +p1 i b1 -p1 . Punctul n care funcia obiectiv y are valoarea maxim se noteaz t11 i se numete vrf temporar:

(4.1.)

Similar, se perturb celelalte variabile pornind ns succesiv de la ultimul vrf temporar gsit. Dup ce au fost perturbate toate variabilele se alege ultimul vrf temporar:

(4.2.)

care constituie al doilea punct de baz, b2, ,

t1n = b2

Se presupune c dac experimental ar fi continuat de la punctul, b2 n mod analog, rezultatele ar fi fost asemntoare. De aceea, se trece peste o deviere local n jurul lui b2 i se stabilete un nou vrf temporar t20 astfel:

t20 = b1 +2 (b2 - b1) = 2 b2 -b1

(4.3.)

Se face o explorare local n jurul lui t20 i se determin al treilea punct de baz b3 ,

t2n = b3Se stabilete un nou vrf temporar, t30 :

t30 = b2 +2 (b3 - b2) = 2 b3 -b2

(4.4)

Procedeul se continu n acelai mod pn cnd funcia obiectiv nu se mai modific.

4.2. OPTIMIZAREA EXPERIMENTAL A REGIMURILOR DE SUDARE PRIN FRECARE A SUPAPELOR

Parametrii regimului de sudare orientativ sunt prezentai n tabelul 4.1.

Tabelul 4.1

Nr.

Crt.Parametrii regimului de sudare prin frecared = 20[ mm ]

1Turaia piesei, [ rot / min ]1450

2Presiunea de frecare, [ MPa ]30

3Timpul de frecare, [ sec ]15

4Presiunea de refulare, [ MPa ]60

5Timpul de refulare, [ sec ]3

6Scurtarea axial [ mm ]12

Criteriul de optimizare utilizat a fost rezistena la traciune longitudinal, n sensul maximizrii sale, conform STAS 5540/2 92.

Forma i dimensiunile epruvetei sunt indicate n figura 4.1. i tabelul 4.2. pentru epruvete rotunde cu seciune redus n dreptul sudurii. Epruvetele se preleveaz perpendicular pe sudur astfel nct acesta s fie plasat n mijlocul poriunii cu seciunea redus.

Axa longitudinal a sudurii trebuie s fie dispus n planul transversal de simetrie al epruvetei. Executarea ncercrii: conform standardelor naionale de ncercare la traciune. Sarcina se aplic pe o direcie perpendicular pe axa sudurii, pn la rupere. Viteza de ncrcare trebuie s fie ct mai constant posibil. Exprimarea rezultatelor: Rezistena la rupere a sudurii se calculeaz cu relaia:

(4.5.)

Rm rezistena la rupere [N/mm2];

Fmax sarcina maxim suportat de epruvet [N];

S0 aria seciunii minime iniiale a epruvetei n poriunea redus [mm2].

Figura 4.1. Forma i dimensiunile epruvetei supuse ncercrii la traciune

Dimensiunile epruvetelor sudate prin frecare supuse ncercrii le traciune.

Tabelul 4.2

Standardul Metalul de bazProcedeul de sudareDiametrul epruveteiLungimea total Lt pentru bareLimea prii cu seciune redusLimea minim a capului de prindereLungi-mea ntre repereRaza de rotunjire r ,a seciunii reduse

STAS 5540/2- 82Mate-riale metaliceToate procedeele(5(2500,6dd-0,5d

5(d(1010

10(s(1515

15(d(200,7d20

(20-

Aceti parametri orientativi ai regimurilor de sudare au fost, ulterior, optimizai pe cale experimental, conform metodologiei prezentate, prin modificarea parametrilor regimului de sudare n sens pozitiv i negativ cu urmtorii pai:

- presiunea de frecare p1 = 0,10 [MPa];

- timpul de frecare p2 = 2

[sec];

- presiunea de refulare p3 = 0,20 [MPa];

- timpul de refulare p4 = 1

[sec];

- scurtarea axial p5 = 2

[mm].

Pornind de la primul vrf temporar, T1 (regimul orientativ de sudare), s-a parcurs prima faz a programului de optimizare(tabelul 4.3.)

Optimizarea regimului de sudare prin frecare a probelor cu d = 20 mm.

Tabelul 4.3Nr.

Crt.Regimul de sudareF

[daN]Rm

[Mpa]Locul ruperiiObservaii

SimbolParametri

1T11450 rot/min; 0,30 MPa; 15 sec; 0,60 MPa; 5 sec.; 13,5 mm.19500643,3custur

2T1 p11450 rot/min; 0,25 MPa; 15 sec; 0,60 MPa; 5 sec.; 13,5 mm19475642,5custur

3T1 + p11450 rot/min;0, 35 MPa; 15 sec;0, 60 MPa; 5 sec.; 13,5 mm19525644custurT11 = T12

4T11 p21450 rot/min;0, 35 MPa; 13 sec; 0,6 MPa; 5 sec.; 13,5 mm19510643,5custur

5T11 + p21450 rot/sec; 0,35 MPa; 17 sec; 0,60 MPa; 5 sec.; 13,5 mm19515675custur

6T12 p31450 rot/sec; 0,35 MPa; 15 sec;0, 50 MPa; 5 sec.; 13,5 mm19510643,5custur

7T12 + p31450 rot/sec; 0,35 MPa; 15 sec; 0,70 MPa; 5 sec.; 13,5 mm19530644,3custurT13

8T13 p41450 rot/sec; 35 MPa; 15 sec; 70 MPa; 4 sec.; 13,5 mm19525644custur

9T13 + p41450 rot/sec;0, 35 MPa; 15 sec; 0,70 MPa; 6 sec.; 13,5 mm19585646custurT14

10T14 p51450 rot/sec; 0,35 MPa; 15 sec; 0,70 MPa; 6 sec.; 11,5 mm19620647custurT15

11T14 + p51450 rot/sec; 0,35 MPa; 15 sec;0, 70 MPa; 6 sec.; 15,5 mm19600646,5custur

Dup prima etap de optimizare regimurile optime de sudare au fost:

pentru d = 20 mm:

- n = 1450 [rot/min];

- pf = 70 [MPa];

- tf = 15 [sec];

- pr = 140 [MPa];

- tr = 6

[sec];

- sa = 11,5 [mm].

Aceste regimuri de sudare au fost optimizate n continuare plecnd de la un nou vrf temporar ales astfel:

T2 = 2t15 T1.

(4.6.)

Parametrii noului regim de sudare regimului de sudare orientativ sunt prezentai n tabelul 4.4.

.Parametrii regimului de sudare prin frecare.

Tabelul 4.4Nr.

Crt.Parametrii regimului de sudare prin frecareD = 20 [mm]






6Scurtarea axial total, [ mm ]13

Pornind de la noul vrf temporar, T2 (regim orientativ de sudare), s-a parcurs a doua faz a programului de optimizare(tabelul 4.5.)


Tabelul 4.5Nr.


[daN]Rm

[Mpa]Locul ruperiiObservaii

SimbolParametri

12T21450 rot/min; 0,40 MPa; 15 sec; 0,8 MPa; 7 sec.; 13 mm.19980658,5custur

13T2 p11450 rot/min; 0,3 MPa; 15 sec; 0,8 MPa; 7 sec.; 13 mm.19950657,8custur

14T2 + p11450 rot/min; 0,5 MPa; 15 sec; 0,8 MPa; 7 sec.; 13 mm.20000659,3custurT21

15T21 p21450 rot/min; 100 MPa; 13 sec; 160 MPa; 7 sec.; 13 mm.20960658custur


17T22 p31450 rot/min; 100 MPa; 17 sec; 140 MPa; 7 sec.; 13 mm.21025660custur

18T22 + p31450 rot/min; 0,5 MPa; 17 sec; 180 MPa; 7 sec.; 13 mm.21085662custurT23

19T23 p41450 rot/min; 100 MPa; 17 sec; 0,8 MPa; 5 sec.; 13 mm.21150664custurT24

20T23 + p41450 rot/min; 0,5 MPa; 17 sec; 0,8 MPa; 9 sec.; 13 mm.21095662,3custur

21T24 p51450 rot/min; 0,5 MPa; 17 sec; 0,8 MPa; 5 sec.; 11 mm.21220666,3custurT25


Dup a doua etap de optimizare regimurile optime de sudare sunt:

pentru d = 20 mm:

- n = 1450 [rot/min];

- pf = 100 [Mpa];

- tf = 17 [sec];

- pr = 180 [MPa];

- tr = 5

[sec];

- sa = 15 [mm].

Pentru mbuntirea n continuare a funciei obiectiv aceste regimuri de sudare au fost optimizate n continuare njumtind valoarea pailor alei. Astfel:

- presiunea de frecare p1 = 5 [MPa];

- timpul de frecare p2 = 1

[sec];

- presiunea de refulare p3 = 10 [MPa];

- timpul de refulare p4 = 0,5 [sec];

- scurtarea axial p5 = 1

[mm].

S-a parcurs a treia faz a programului de optimizare(tabelul 4.6.)


Tabelul 4.6Nr.


[daN]Rm

[Mpa]Locul ruperiiObs.

SimbolParametri

23T31450 rot/min; 0,25 MPa; 17 sec; 0,45 MPa; 5 sec.; 15 mm.21310669custurT31



26T31 p21450 rot/min; 0,25 MPa; 16 sec; 0,45 MPa; 5 sec.; 15 mm.21380671,3custurT32

27T31 + p21450 rot/min; 0,25 MPa; 18 sec; 0,45 MPa; 5 sec.; 15 mm.21340670custur



30T33 p41450 rot/min; 100 MPa; 16 sec; 190 MPa; 4,5 sec.; 15 mm.21440673,3custur

31T33 + p41450 rot/min; 0,25 MPa; 16 sec; 0,5 MPa; 5,5 sec.; 15 mm.21480674,5custurT34

32T34 p51450 rot/min; 0,25 MPa; 16 sec; 0,50 MPa; 5,5 sec.; 14 mm.21530676custurT35

33T34 + p51450 rot/min; 0,25 MPa; 16 sec; 0.5 MPa; 5,5 sec.; 16 mm.21500675,3custur

Dup a treia etap de optimizare regimurile optime de sudare au fost:

pentru d = 20 mm:

- n = 1450 [rot/min];

- pf = 100 [MPa];

- tf = 16 [sec];

- pr = 190 [MPa];

- tr = 5,5 [sec];

- sa = 16 [mm].

Aceste regimuri de sudare au fost optimizate n continuare plecnd de la un nou vrf temporar ales astfel:

T4 = 2t35 T3.

(4.7.)

Parametrii noului regim de sudare regimului de sudare orientativ sunt prezentai n tabelul 4.7.

Parametrii regimului de sudare prin frecare.

Tabelul 4.7.Nr.

Crt.Parametrii regimului de sudare prin frecareD = 20 [mm]






6Scurtarea axial total, [ mm ]17

Pornind de la noul vrf temporar, T2 (regim orientativ de sudare), s-a parcurs a doua faz a programului de optimizare(tabelul 4.8.)


Tabelul 4.8.Nr.


[daN]Rm

[Mpa]Locul ruperiiObs.

SimbolParametri

1234567

34T41450 rot/min;0,25 MPa; 15 sec; 0,4 MPa; 6 sec.; 17 mm.21510675,5custur




38T42 p31450 rot/min; 0,3 MPa; 17 sec; 0,3 MPa; 6 sec.; 17 mm.21530676custur


40T43 p41450 rot/min; 0,3 MPa; 17 sec; 0,45 MPa; 5 sec.; 17 mm.21715698custur


42T44 p51450 rot/min; 0,3 MPa; 17 sec; 0,45 MPa; 7 sec.; 15 mm.22650722custurT45

43T44 + p51450 rot/min; 0,3 MPa; 17 sec; 0,45 MPa; 7 sec.; 19 mm.22420719custur

Dup ultima etap de optimizare regimurile optime de sudare sunt:

pentru d = 20 mm:

- n = 1450 [rot/min];

- pf = 110 [MPa];

- tf = 17 [sec];

- pr = 200 [MPa];

- tr = 7 [sec];

- sa = 15 [mm];

4.3. CONCLUZIILungimea liber a talerului este mai mic dect a tijei supapei.

Dup efectuarea sudrii a fost necesar realizarea unui tratament termic al mbinrii sudate prin nclzire n cuptor, la 740 (760 [(C], timp de aproximativ 6 ore i rcirea lent o dat cu cuptorul.

Rezistena mecanic a mbinrii a fost n limitele rezistenei mecanice ale materialului tijei supapei.

Dup prelucrarea mecanic, supapele au fost supuse unui tratament de clire revenire pentru refacerea proprietilor mecanice

Probe sudate cu regimul optim au fost supuse examinrii metalografice, respectndu-se urmtoarele reguli: - se va urmri ca temperatura i umiditatea ambiental s nu influieneze activitatea executantului i vor trebui s fie n limitele atmosferice standard, situate ntre 45% i 75% i respectiv 16oC si 28oC.

- pregtirea probelor:

- obinerea suprafeelor plane se face prin pilire, frezare sau polizare;

- lefuirea suprafeei se efectueaz folosind materiale abrazive, n urmtoarele etape:

- lefuirea de degroare: se realizeaz la polizor, prin apsare uoar, folosind discuri

abrazive cu granulaia 25...16 (vezi STAS 1753-76);

- lefuirea intermediar: se face cu hrtie de lefuit cu granulaie crescnd n finee, ncepnd cu granulaia 20;

- lefuirea fin: se face cu hrtie metalografic cu granulaie crescnd n finee, ncepnd cu granulaia 8.

- lefuirea probelor metalografice se poate executa manual sau mecanic.

- punerea n eviden a structurii:

- proba lustruit, splat i uscat este n general introdus/imersat n reactivul care pune n eviden structura. n cazuri speciale se va proceda invers, depunndu-se reactivul (reactiv cu aciune rapid) pe suprafaa lustruit a probei, cu vat sau hirtie de filtru mbibat n reactiv;- analiza i nterpretarea structurilor metalografice reliefate:

- se realizeaz folosind microscoape optice, la mriri de 100 , 200 i 1000, n funcie de scopul urmrit;

standardele folosite: STAS 5000-97, SR ISO 3887-94, STAS 5500-74, STAS 7626-79.

- extragerea i nterpretarea replicilor metalografice: - replicile metalografice sunt folosite pentru examinarea nedistructiv a structurii metalografice, putnd fi folosite n zone cu acces dificil din centrale termoelectrice i nu numai;

- n condiiile n care lefuirea este realizat folosind un polizor electrolitic, polizarea cu hrtie abraziv se execut pan la granulaia 220 (oeluri aliate)/400 (oeluri carbon i slab aliate - lustruirea final se poate executa folosind unul din urmtoarele procedee:

- lustruire electrolitic folosind o microcelul de lustruire,

- lustruire mecanic cu past de diamant;- punerea n evident a structurii se realizeaz prin atac cu reactivul adecvat sau prin polizare electrolitic;

Microstructuri ale mbinrilor sudate cu regimul optim sunt prezentate n figurile 4.2, 4.3i 4.4.

Figura 4.2. Microstructura materialului de baz al tijei supapei:- Constitueni: martensit revenit, carburi de crom i o cantitate mic de ferit ;

- Atac chimic: ap regal;

- Mrire 100x

Figura 6.8. Microstructura ZIT n tija supapei:

- Constitueni: martensit, ferit, precipitaii de carburi de Cr;

- Atac chimic: ap regal;

- Mrire 100x

Figura 6.12. Microstructura sudurii:

- Constitueni: austenit cu ferit i carburi complexe;

- Atac chimic: V2A;

- Mrire 100x

Figura 6.11. Microstructura ZIT n talerul supapei:

- Constitueni: austenit cu carburi primare interdendritice i carburi secundare;

- Atac chimic: V2A;

- Mrire 100x.

Figura 6.10. Microstructura materialului de baz al talerului supapei:

- Constitueni: austenit cu carburi primare interdendritice;

- Atac chimic: V2A;

- Mrire 100x

Toate mbinrile sudate s-au rupt n timpul ncercrilor mecanice n zona custurii sudate.

4.4. SPECIFICAIA PROCEDURII DE SUDARE PRIN FRECARE A MBINRILOR SUDATE ANALIZATE FIA DE OMOLOGARE A PROCEDURII

DE SUDARE CONFOM CR21-99WPS Nr. 1

DETALII PENTRU VERIFICAREA SUDURIIPag.1

UNITATEA: UEMRSudor:Nr. poanson:

SPECIFICA|IA PROCEDURII DE SUDARE: WPSTIPUL MBINRII:

Cap la cap

PROCEDEUL DE SUDARE: SUDARE PRIN FRECARE

MATERIAL DE BAZ

MB1Denumire: 40MoCrNi15XMB2Denumire: 53CrMnNi219

Norma: STAS 800 - 88Norma: 7382 - 88

Tip : barTip : bar

Lungime:

150 [mm]Diametru: 20 [mm]Lungime:

150 [mm]Diametru: 20 [mm]

Echipament de sudare: Main de sudat prin frecare tip ZTa - 10

Metoda de pregtire i curare: prelucrare mecanic

Parametrii REGIMULUI de sudare

Turaia piesei, n = 1450 [rot/min];

Presiunea de frecare, pf = 0,3 [Ma];

Timpul de frecare, tf = 17 [sec];

Presiunea de refulare, pr = 0,45 [MPa];

Timpul de refulare, tr = 7 [sec];

Scurtarea axial, sa = 15 [mm].

SCHIA MBINRII SUDATE

DIAGRAMA CICLULUI DE SUDARE

ntocmit: Srbu Lavinia IleanaAprobat: profesor coordonator

CAPITOLUL 5

CALCULE ECONOMICE

n cadrul acestui capitol se stabilete preul de cost al optimizrii experimentale a tehnologiei de sudare prin frecare a probelor din materialul supapelor cu d = 20 mm.

5.1. STABILIREA CONSUMULUI DE MATERIALE NECESAR DESFASURARII PROGRAMULUI EXPERIMENTALCentralizarea consumului de materiale (tab. 5.1.).

Tabelul 5.1

Tip materialDiametrul

Epruvetei

[mm]Lungimea

Epruvetei

l [ mm ]Volumul epruvetei

[ cm3 ]Densitatea

Materialului

[ g \ cm3 ]Numrul

Epruvetelor

[ buc.]Masa total

[ kg ]

40MoCrNi15x2015047,17,88832,33

53CrMnNi2192015047,18,28832,33

5.2. STABILIREA CONSUMULUI DE TIMP NECESAR DESFURRII PROGRAMULUI EXPERIMENTALNorma de timp pe bucat la sudarea cap la cap prin frecare se determin cu formula:

(5.1)

unde: Tpi = timpul de pregtire ncheiere, n minute;

n = numrul pieselor de sudat;

tb = timpul de baz, n minute;

ta = timpul ajuttor legat de produs i de funcionarea utilajului;

Kdl = coeficient care ine seama de deservirea locului de munc;

Kon = coeficient care ine seama de timpul de odihn i de necesiti fiziologice.

Elementele normei de timp sunt centralizate n tabelul 5.2.

Tabelul 5.2

Elementele

normei de timpD = 20 mm

Tpi, min.17

n, buc.44

tb, min.0,40

ta, min.0,5

Kdl1,07

Kon1,02

Nt, min.\ mb. sud.1,37

Deci timpul total necesar desfurrii programului experimental va fi:

t = n ( NT

(5.2.)

t = 44 ( 1,37

t = 60,28 min. ( 1 ore

5.3. STABILIREA CONSUMULUI DE ENERGIE NECESAR DESFURRII PROGRAMULUI EXPERIMENTALConsumul de energie electric necesar desfurrii programului experimental se determin cu relaia:

(5.3.)

E = 3,81 = 4 [Kw/h]

5.4. CALCULUL COSTULUI EXPERIMENTRII SUDRII PRIN FRECARECostul materialelor, Cmat

Se determin cu relaia:

Cmat. = cmat.( M,

(5.4.)

Unde:

Cmat = 22 lei/kg 40MoCrNi15X;

Cmat. = 27 lei/kg 53CrNi219.

Rezult: Cmat. = 32,33 ( (22 + 27) = 1584,17

Cmat. ( 1584 lei

Costul manoperei, CmanCostul manoperei se determin cu relaia:

Cman. = t ( lei / or(sudor

(5.5.)

Cman = 1 ( 10

Cman = 10 lei/sudor

Costul energiei, CE

Costul energiei electrice consumate n timpul desfurrii programului experimental se determin cu relaia:

CE = E ( lei/kwh

(5.6.)

CE= 4 ( 0,4

CE= 1,6 lei

Costul regiei de fabricaie, CR

(5.7.)

R = 285 - regia seciei

Rezult:

CR = 2,85 lei

Costul amortizrii mainii de sudat,Cam.

EMBED Equation.3

(5.8.)

unde:

fa = 50 % - factor de amortizare;

Ft = F x S - factor de timp productiv;

F = 2024 ore fondul de timp anual;

S = 0,7 - ncrcarea schimbului.

Deci:

Cam = 70 lei

C.A.S.

C.A.S. = 9,5 % ( Cman

(5.9.)

C.A.S. = 0,095 ( 10

C.A.S. = 0,95 lei

omaj

= 1% ( Cman.

(5.10.)

= 0,1 lei

Sntate

S = 6,5 % ( Cman.

(5.11.)

S = 0,065 ( 10

S = 0.65 lei

Preul de cost, Pc1

Pc1 = Cmat. + Cman. + CE + CR + Cam. + CAS + + S

(5.12)

Pc1 =1584 +10 + 1,6 + 2,85+70 +0,95 +0,1 +0,65

Pc1 = 1670,15 lei

Beneficiu, B

B = 30 % ( Pc1

(5.13)

B = 0,3 (1670,15

B = 501,05 lei

Preul de cost total, Pc

Pc = Pc1 + B

(5.14.)

Pc = 1670.15 + 501.05 = 2171,2 Pc = 2171,2 lei /program experimental

CAPITOLUL 6

NORME DE PROTECIA MUNCII SPECIFICELUCRRILOR PRESTATENormele de protecia muncii au drept scop s contribuie la aplicarea de procedee tehnice moderne, folosirea rezultatelor cercetrii tiinifice i dezvoltrii tehnologice precum i organizarea corespunztoare a produciei i a muncii, la mbuntirea continu a condiiilor de munc i la eliminarea cauzelor care pot provoca accidente de munc i mbolnviri profesionale.

n scopul prevenirii accidentelor de munc i a mbolnvirilor profesionale se vor respecta toate normele de tehnica i protecia muncii.

Conform STAS 8138-83, cu urmtoarele precizri pentru protecia mpotriva electrocutrilor prin atingere direct i indirect.

Toate prile conductoare accesibile ale mainilor trebuie s fie legate mpreun la o born de racordare a conductorului de protecie. Legarea la aceast born a miezului transformatorului de sudare este obligatorie numai dac miezul este accesibil. Borna se realizeaz cu un urub cu filet de cel puin M8 din alam sau oel acoperit electrochimic cu un strat de protecie fiind situat ntr-un loc accesibil i marcate vizibil i durabil cu simbolul grafic conform STAS 11200/19-78.

Mainile portabile cu transformator ncorporat, nercit cu ap, pot funciona fr a fi legate la conductorul de protecie, dac transformatorul este executat n clasa a II-a de protecie(STAT 11054-78).

Mainile mobile cu transformator ncorporat trebuie s fie prevzute cu blocuri de protecie care s mpiedice conectarea circuitului de for la reea, n cazul n care corpul mainii nu este legat la conductorul de protecie.

Intrarea i ieirea circuitelor de rcire cu ap ale circuitului primar al mainii trebuie prevzute cu capete metalice cu borne de legare la conductorul de protecie.

Pentru protecia mpotriva apariiei tensiunii primare la circuitul secundar, trebuie s se prevad una din urmtoarele msuri:

- fiecare circuit secundar trebuie s fie legat la conductorul de protecie, aceast legtur trebuie s fie astfel dimensionat nct n caz de avarie dispozitivul de protecie prevzut n circuitul de alimentare s deconecteze n timp util.

dac nu este posibil legarea direct la pmnt a circuitelor secundare din cauza apariiei unor cureni mari n circuitele de protecie i / sau ntre circuitele secundare, maina trebuie s fie prevzut cu dispozitive de protecie pentru evitarea accidentelor n cazul apariie unei tensiuni periculoase n circuitele secundare.

Astfel de dispozitive de protecie pot fi:

- intercalarea unei impedane( de exemplu cablu, rezistor, bobin de saturaie) ntre circuitele secundare i conductorul de protecie, astfel dimensionate nct s limiteze curenii de circulaie ntre circuite la valori admise, ns curentul absorbit n caz de avarie s fie suficient de mare nct dispozitivul de protecie s acioneze n timpul prescris.

- intercalarea n circuitul primar a unui dispozitiv de protecie contra apariiei curentului de avarie, fiecare circuit secundar fiind legat permanent cu conductorul de protecie printr-un rezistor dimensionat complet.

- intercalarea ntre circuitele secundare i conductorul de protecie a unui dispozitiv de protecie contra apariiei tensiunii de avarie, constnd dintr-un circuit logic SAU i un releu de tensiune.

- intercalarea unui ecran metalic ntre nfurarea primar i cea secundar, legat permanent la un dispozitiv de protecie care s sesizeze apariia tensiunii de avarie.

echiparea mainii cu dispozitive de protecie care nu permit accesul la prile active ale mainii atta timp ct transformatorul este sub tensiune i care permit cuplarea alimentrii numai dup ce sistemele de protecie sunt puse n funciune.

Orice defeciune a dispozitivului de protecie trebuie s cauzeze deconectarea transformatorului de la reea i s nu permit reconectarea. Astfel de dispozitive sunt de exemplu: ecran de protecie, fixe sau mobile, dispozitive cu senzori (optici, capacitivi, inductivi) sau dispozitive care nu permit apropierea de main (prag de protecie).

Circuitele de comand i semnalizare conectate direct la tensiunea de alimentare, i circuitele de alimentare ale transformatoarelor de comand sau de semnalizare trebuie s fie protejate mpotriva scurtcircuitelor.

Cnd circuitele de comand i de semnalizare sunt alimentate printr-un transformator care are una din extremitile secundarului legat la circuitul de protecie, este obligatorie introducerea unui dispozitiv de protecie mpotriva scurtcircuitelor numai pe conductorul din secundar care nu este legat la circuitul de protecie.

Pentru circuitele de comand alimentate direct la reea, ntre faze sau ntre faz i nul, nu se poate indica o tensiune de alimentare preferenial, ntruct tensiunea este legat direct de cea a reelei.

Pentru circuitele de comand n curent alternativ, alimentate prin intermediul unui transformator, tensiunile prefereniale n secundar sunt:

- 24 sau 48 V, 50 Hz;

- 110 V, 50 Hz valori prefereniale pentru maini unelte;

- 220 V, 50 Hz.

Pentru circuitele de comand n curent continuu tensiunile de alimentare prefereniale sunt: 24; 48; 110; 220 sau 250 V.

Punerea accidental la pmnt a unui circuit de comand printr-un defect de punere la mas, nu trebuie s provoace pornirea sau executarea micrilor periculoase i nici s nu mpiedice oprirea mainii.

Pentru aceasta se recomand legarea unuia din polii circuitului de comand la circuitul de protecie i plasarea bobinelor i a contactelor. Legtura la circuitul de protecie se realizeaz astfel nct s poat fi desfcut la nevoie.

Dac circuitul de comand este alimentat direct ntre dou conductoare fazice ale reelei sau ntre un conductor fazic i un neutru nelegat la pmnt prin intermediul unei impedane mari, pentru funciile PORNIT i OPRIT ale mainii, care pot pune n pericol personalul sau maina, n cazul pornirilor neintenionate sau mpiedicrii opririi, trebuie s se utilizeze aparate auxiliare de comand cu rupere bipolar (contacte pe fiecare faz).

Circuitele de comand alimentate printr-un transformator i care nu sunt legate la pmnt trebuie s fie echipate cu un dispozitiv de supraveghere a izolaiei care, fie indic defectul de punere la pmnt, fie ntrerupe automat circuitul n prezena unui defect de punere la pmnt.

n circuitele de comand la care un pol este legat la pmnt sau este destinat s fie legat la pmnt, o born ( avnd de preferin ntotdeauna aceeai marcare) a bobinei dispozitivului de comand electromagnetic (sau o born a altui dispozitiv electric) trebuie s fie legat direct la acest pol al circuitului de comand i toate contactele aparatelor auxiliare de comand, conform STAS 7207-76,care comand bobina (sau dispozitivul) trebuie s fie plasate ntre cealalt born a bobinei ( sau a dispozitivului) i cellalt pol al circuitului de comand (pol care nu este legat la pmnt).

Dac nefuncionarea unui motor sau unui alt dispozitiv oarecare al unei funciuni auxiliare (de exemplu ungerea, evacuarea lichidelor de rcire sau a panului) poate periclita securitatea personalului, poate provoca deteriorarea mainii sau perturba fabricaia, oprirea intempestiv a unui astfel de dispozitiv de exemplu prin funcionarea unui releu de suprasarcin, trebuie s provoace oprirea tuturor celorlalte motoare susceptibile de a provoca incidente.

Blocri corespunztoare trebuie s mpiedice funcionarea simultan a mai multor operaii, dac o astfel de funcionare poate produce deteriorri.

Dac la un motor se utilizeaz frnarea prin contracurent se vor lua msuri eficiente pentru evitarea inversrii sensului de mers la sfritul frnrii, dac aceast inversare poate fi periculoas pentru operator sau poate compromite procesul tehnologic n curs.

La mecanismele cu volant, la care nu este posibil frnarea prin contracurent, inversarea sensului trebuie s se fac numai dup oprirea mecanismului. Folosirea n aceste scopuri la unui dispozitiv funcionnd numai n funcie de timp nu este admis.

Circuitele de comand trebuie s fie astfel realizate, nct prin rotirea unui ax cu mna sau prin alt manevr, s nu se produc o pornire intempestiv.

n general funciile PORNIT i OPRIT se obin astfel:

- funcia PORNIT se obine prin excitarea circuitului corespunztor sau n cazul operatoarelor electronice binare prin starea 1.

- funcia OPRIT se obine prin dezexcitarea circuitului corespunztor sau, n cazul operatoarelor binare prin starea 0.

Totodat dac n anumite cazuri justificate una sau mai multe din aceste prescripii nu sunt satisfcute, trebuie asigurat o securitate deplin prin alte mijloace.

Comanda de pornire a unui ciclu sau a unei operaii trebuie s fie posibil numai dac toate aceste condiii de securitate pentru personal, main i procedeul de producie sunt ndeplinite i dac dispozitivele auxiliare necesare n funcionarea mainii sunt n funciune.

Pentru asigurarea secvenelor corecte ale ciclurilor i a operaiilor, se vor prevedea blocri corespunztoare. Dac este necesar la executarea reglajelor, maina poate fi prevzut cu mijloace care s permit funcionarea individual a diverselor organe, eficacitatea blocrilor care asigur securitatea personalului fiind meninut pe ct posibil.

Mainile comandate de mai muli operatori, la care pornirea n ciclu este condiionat de comenzile fiecrui operator, trebuie s fie prevzute cu cte un buton de comand PORNIRE CICLU pornirea n ciclu producndu-se prin menionarea simultan n poziia acionat a tuturor butoanelor care comand pornirea ciclului.

Se admite totui folosirea unui comutator cu blocare cu cheie care permite folosirea temporar a acestor posturi de comand, sau care impune utilizarea butoanelor pentru comanda ciclului, ntr-o anumit ordine.

Dac reperarea accidental sau neintenionat a ciclului poate fi periculoas, circuitele se vor concepe astfel nct aceast repetare s fie nlturat, chiar dac este meninut acionarea organelor de comand puse la dispoziia operatorului. Maina trebuie s se opreasc la sfrit de curs fr intervenia operatorului.

Pentru a comanda un nou ciclu trebuie s fie necesar repetarea acionrii tuturor organelor de comand. De cte ori se specific comanda la dou mini se vor utiliza aceste blocri.

Daca este necesar o comand la dou mini i nu numai la dou mini, pentru securitatea operatorului (pentru a determina operatorul s-i fereasc mna din zonele periculoase), echipamentul trebuie s aib pentru un operator dou butoane de comand PORNIT CICLU. Toate aceste butoane se vor menine simultan acionate pe toat durata ciclului sau, cel puin pn n momentul n care desfurarea ciclului nceteaz s mai prezinte vreun pericol.

Fiecare pereche de butoane trebuie s fie dispus astfel nct manevra ei s solicite aciunea continu a celor dou mini ale operatorului sau operatorilor. n afar de aceasta pentru a asigura eficacitatea comenzii trebuie s fie necesar acionarea celor dou butoane de comand ale perechii ntr-un interval de timp limitat care trebuie indicat de ctre utilizator.

Se recomand alegerea unuia din urmtoarele intervale de timp:0,2; 0,5 sau 1 secunde.

Circuitul de comand trebuie s fie realizat astfel nct, n cazul depirii timpului fixat, pornirea ciclului s nu fie comandat dect dup revenirea celor dou butoane ale perechii i apoi printr-o nou aciune asupra celor dou butoane.

n mersul automat nu trebuie s existe dect un singur post de lucru pentru pornirea motoarelor care trebuie s fie puse n funciune naintea pornirii n ciclu. Totodat, se prevd mai multe butoane OPRIT, repartizate dup necesiti.

Dup o oprire de urgen pe parcursul ciclului automat, trebuie s se poat iniia comenzi prin care: fie s se termine ciclul n curs, fie s se readuc maina la condiiile de pornire.

Dac este necesar mersul prin comand manual, mainile cu ciclul automat trebuie s aib posibilitatea unei comenzi pentru mersul manual i individual al diferitelor elemente pentru a permite reglarea i probele. n regim automat, butoanele pentru mersul manual trebuie s fie ineficiente sau s se comporte astfel la acionare, nct s fie imposibil perturbarea secvenei automate a mainii.

Pentru mainile care au mai multe posturi de lucru, de control sau alte posturi (de exemplu o main de transfer), fiecare post trebuie s fie ocupat cu organe individuale pentru comanda n mers manual a diferitelor elemente.

Aceste organe i aceste posturi trebuie s fie coordonate evident. Pentru evitarea oricrei interferene ntmpltoare cu ciclul automat, se prevd selectoare cu blocare cu cheie pe fiecare post de lucru, sau pe un grup de posturi, pentru a permite comanda manual a cestor posturi.

Dac funcionare continua impune anumite deplasri ale unor organe ale mainii, de exemplu, deplasarea unei mese, aceste deplasri trebuie s fie supravegheate direct prin poziia proprie a cestor organe, cu ajutorul detectoarelor de poziie.

Dac se utilizeaz un detector de presiune pentru a supraveghea deplasarea unui organ acionat hidraulic, trebuie s se verifice semnalul su printr-un detector de poziie care supravegheaz deplasarea efectiv i autorizeaz manevra urmtoare. Dispozitivele cronometrice nu trebuie utilizate dect pentru a

comanda operaiile care depind de timp. Este interzis utilizarea acestora pentru limitarea deplasrii unui element al mainii.

Dac anumite operaii nu sunt n ntregime executate (ntoarceri, pivotri, verificare, operaii ale capetelor revolver), se prevede un blocaj care s interzic pornirea ntr-un nou ciclu. Dac este utilizat o memorie, trebuie s se asigure funcionare corect n cazul ntreruperii alimentrii, de exemplu, prin utilizarea unei memorii care nu se terge prin ntreruperea alimentrii sau printr-o blocare ce nu permite intrarea n mers automat, atunci cnd se stabilete alimentarea.

Dac pentru securitate sau pentru o funcionare continu, anumite funciuni ale mainii trebuie s fie independente, trebuie s se asigure o coordonare corespunztoare. Dac se utilizeaz un circuit de semnalizare separat (nelegat la circuitul de comand), tensiunea preferenial de alimentare a acestuia este de 24 V curent continuu sau curent alternativ.

Se utilizeaz n acest caz lmpi electrice cu incandescen cu tensiuni de 2428V. n cazul folosirii dispozitivelor de semnalizare luminoase cu transformatoare luminoase lmpile trebuie s fie alimentate la 6 V sau la 24 V. n acest caz circuitele de semnalizare pot fi racordate la circuitul de comand. Se admit circuite electronice de semnalizare cu tensiuni mai mici de 24 V.

Un lot de supape sudate prin frecare cu regimul optim stabilit n cadrul programului experimental este prezentat n fotografiile urmtoare

BIBLIOGRAFIE

1) T. Ene Curs Tehnologii de sudare prin presiune I, Reia, 20072) Fl. Dumitrache - Tehnologii de sudare prin presiune, Ed. I.P. Bucureti, 1994;

3) Gh. Perta - Tehnologii de sudare prin presiune , Ed. I.P. Timioara, 1993;

4) T.Ene Tehnologii de sudare prin presiune, ndrumtor de laborator, U.E.M. F.I.R , 1994;

5) xxx Norrme de protecie a muncii n Industria Constructoare de Maini;

6) xxx STAS 500/1 89; 500/2 80; 500/3 80; 800 88.

7) V. Micloi .a. Echipamente pentru sudare EDP, Bucureti 1984;

8) V. Popovici .a. Ghidul lucrrilor de sudare, tiere, lipire, Ed. Scrisul Romnesc 1984;

9) V Popovici .a. - Utilajele sudrii electrice vol. II, I.P.Tr. Vuia Timioara 1981;

EMBED Word.Picture.8

c)

b)

c)

a)





c)

2

F

1

F


2010

_1115748791.unknown

_1143814167.unknown

_1242769674.unknown

_1242770324.unknown

_1321867181.unknown

_1242755128.doc

a)

_1242755214.doc

b)

_1143822882.unknown

_1115749795.unknown

_1116170011.doc

d)

_1116315821.doc

c)

_1116169952.doc

c)

_1116169910.doc

a)

_1115749486.unknown

_1115670199.doc

_1115671691.doc

_1115747464.unknown

_1115671177.doc

_1115305485.unknown

_1115388364.unknown

_1115388366.unknown

_1115388363.unknown

_1107768232.unknown

sudare prin frecare.doc

Documents