4.1. FLACĂRA DE SUDARE

La procedeul de sudare cu flacără de gaze, sursa termică pentru încălzirea locală a pieselor de îmbinat o formează flacăra generată de un gaz combustibil, care, în amestec cu oxigenul, formează flacăra de sudare. In cazul metalelor şi aliajelor cu temperaturi joase de topire, în locul oxigenului poate fi folosit şi aerul. Gazul combustibil cel mai folosit este acetilena, datorită faptului că aceasta dezvoltă în amestec cu oxigenul pur o temperatură înaltă, de circa 3170°C. Pot fi, de asemenea, folosite fi alte gaze (gazele naturale, vaporii de gaze lichefiate, hidrogenul etc.) sau vaporii de lichide, combustibile (benzina, petrolul etc.), care, în amestec cu oxigenul, dau flăcării temperaturi mai joase, variind între 1900 şi 2500°C.

Pentru obţinerea flăcării de sudare se folosesc suflaiuri (arzătoare), în care se produce amestecul de gaz şi oxigen ce se aprinde la ieşirea din suflai. Pentru sudare, flacăra se reglează astfel încît proporţia de oxigen faţă de acetilena să fie

în care caz amestecul este normal şi flacăra neutră. După reglarea

flăcării se formează patru zone suprapuse, care se întrepătrund (fig. 4.1).Prima zonă foarte redusă, abia vizibilă, la ieşirea din suflai, formată din

amestec de acetilena şi oxigen, este înconjurată de o zonă de forma unui con, conţinînd carbon incandescent care luminează alb orbitor, numită conul luminos. Urmează o zonă suficient de mare, care nu este vizibilă; aici se produce arderea acetilenei cu oxigenul, în urma reacţiei formîndu-se hidrogen şi oxid de carbon. Aceasta este zona reducătoare a flăcării, care degajează o mare cantitate de căldură: C2H2 + O2 = 2CO + H2 + 107,50∙4,1868∙103 JAceastă zonă a flăcării, în care s-a format amestecul 2CO + H2, are temperatura cea mai înaltă, de 3100—3200°C, şi este întunecată.

1

Fig. 4.1. Flacăra oxiacetilenică neutră cu cele patru zone ale ei şi variaţia temperaturii de-a lungul axei flăcării:

a - zonele flăcării oxiacetilenice la ieşirea din suflai; 1 —- zona foarte redusa, formată din amestec de acetilena şi oxigen, abia vizibilă; 2 — zona cuprinzând nucleul luminos, formată din oxigen, hidrogen şi part i cu le de ca rbon apr inse ; 3 — zona pr imară a f l ăcăr i i cu tempera tura cea ma i îna l t ă , fo rmată d in CO ş i H; 4 — zona secundară a f lăcăr i i , formată din CO 2 +H 2 O; 5 — aer d in mediul înconjură tor ; b — curba temperaturilor flăcării pe axa suflaiului.

Ea are o acţiune reducătoare asupra oxizilor de fier formaţi în baia de sudură, care sînt reduşi la fier, conform relaţiilor:

FeO+CO=Fe+CO2

FeO+H2=Fe+ H2OTot în această zonă se disociază parţial H2 în 2H, cu o acţiune şi mai

energic reducătoare decît H2. În funcţie de mărimea flăcării, adică a suflaiului, zona reducătoare are o lungime pe direcţia axială de 2—8 mm. În această zonă se aşează piesele de sudat Ia o distanţă de 2—5 mm de la vîrful nucleului luminos. Această importantă zonă a flăcării este numită zonă primară a flăcării, deoarece în ea se degajă prima parte a căldurii flăcării. La acetilenă şi hidrogen, din puterea calorică totală a gazului în această zonă se degajează peste 40%.

În ultima zonă, numită şi flacără secundară sau de împrăştiere, se produc arderile cu oxigenul din aer; are loc arderea completă a compuşilor (CO şi H2) formaţi în zona reducătoare, conform reacţiei:

2CO + H2 + 1,5O=2CO2+H2OÎn această zonă, temperatura scade cu distanţa de la vîrful nucleului

luminos. În figura 4.1 este reprezentată flacăra oxiacetilenică cu cele patru zone ale ei şi variaţia temperaturii de-a lungul axei flăcării. Căldura totală a flăcării Qf se determină cu relaţia:

Qf = 3,5∙4,1868∙103VC2H2, [J]în care:

VC2H2 este debitul de acetilenă, l/h.

În cazul cînd raportul de amestec este sub 1,1, nucleul luminos se

măreşte, iar flacăra devine carburantă. Flacăra carburantă se foloseşte cînd este

necesar să se obţină o topire foarte superficială a pieselor. Daca raportul

depăşeşte valoarea de 1,2 nucleul luminos se oxidează şi flacăra devine oxidantă. În acest caz, temperatura flăcării creşte. Flacăra oxidantă este folosită la sudarea alamei, la tăiere etc.

În cazul flăcărilor formate din amestec de oxigen cu alte gaze, zonele flăcării nu mai sînt atît de clar conturate ca la flacăra oxiacetilenică, deoarece celelalte gaze combustibile conţin cantităţi reduse de carbon sau nu conţin carbon, cum este de exemplu hidrogenul; în acest caz nu se mai produce incandescenţa particulelor de carbon care conturează nucleul luminos.

4.1. GAZE ŞI LICHIDE COMBUSTIBILE

Metalele şi aliajele de sudat folosite curent au temperaturi de topire sub 1500°C. Pentru îmbinarea prin topire a acestora, este necesar ca flacăra de sudare să degajă o cantitate de căldură cît mai mare, în care scop pentru sudare sau lipire este folosită zona primară a flăcării, unde temperatura este cea mai mare. Flacăra de

2

sudare se obţine, aşa cum s-a arătat, prin arderea unui gaz combustibil sau vapori de lichide combustibile în amestec cu aer sau cu oxigen pur. În amestec cu aer, temperatura flăcării este mai mică şi nu poate fi folosită decît pentru metale şi aliaje cu temperaturi joase de topire şi cu o conductivitate termică mâi redusă, sau lipire. Pentru sudarea oţelului, a aluminiului şi a cuprului, flacăra cu amestec de aer nu este corespunzătoare. În general, pentru sudare şi tăiere, flacăra de gaze şi lichide combustibile nu este folosită în amestec cu aer, ci numai cu oxigenul. În flacăra formată de gazul combustibil şi oxigen, aerul participă numai în flacăra secundară, care degajă căldura şi ajută parţial la încălzirea piesei în timpul operaţiei de sudare.

Gazele şi vaporii de lichide combustibile folosite la sudare, tăiere şi lipire sînt: acetilenă, gazele naturale, hidrogenul, vaporii de benzină, de benzen, de gaze lichefiate etc.

Acetilenă (C2H2) constituie gazul cel mai propriu sudării, deoarece are o temperatură de ardere în oxigen foarte înaltă, cuprinsă între 3100 şi 3200°C. Are o putere calorică de circa 12600 ∙ 4,1868 kJ/m3, iar căldura degajată în zona primară este de asemenea mare, de circa 5050 ∙ 4,1868 kJ/m3; masa specifică a acetilenei este de 1,18 kg/m3. Se foloseşte la sudarea oţelului, a fontei, metalelor neferoase etc. Prezintă dezavantajul că în amestec cu oxigen sau aer este explozivă, din care cauză sînt necesare măsuri speciale de securitate. Se prepară în generatoare de acetilenă, din carbură de calciu (carbid), care în contact cu apa produce acetilenă, conform reacţiei:

CaC2 + 2H2O=C2H2 + Ca(OH)2 + 30,4 ∙ 4,1868 ∙103 J/mol.

Carbura de calciu (CaC2) se fabrică din oxid de calciu şi cărbune pe cale electrochimică; are aspectul de granule compacte de culoare galbenă-brună pînă la neagră-albastră, iar în spărtură proaspătă are o structură cristalină. Se fabrică în şase granulaţii de la dimensiunea de 80—120 mm pentru tipul O, de 50—80 mm pentru tipul IV pînă la granule mici de 2—7 mm pentru tipul V. Volumul de acetilenă dezvoltat de 1 kg carbid este de 280 1 pentru granulaţiile 0 şi I, de 270 1 pentru granulaţia II şi de 240 pentru granulaţiile III, IV şi V. Carbidul se livrează în butoaie de tablă subţire cu un conţinut de 100 kg, închise ermetic. Butoaiele cu carbid trebuie ferite de umezeală şi foc şi de aceea se păstrează în magazii anume destinate acestui scop. Granulaţiile mici se folosesc în centralele de acetilenă, iar cele mari pentru producerea acetilenei în generatoarele de acetilenă. Reziduul rezultat la producerea acetilenei, hidroxidul de calciu Ca(OH)2, sub formă de nămol, se îndepărtează din generatoare şi se aruncă în gropi special destinate acestui scop, deoarece din ele se degajează acetilenă în continuare care poate provoca explozii.

Conform reacţiei de dezvoltare a acetilenei rezultă că, în urma descompunerii carbidului, de produce o mare cantitate de căldură. Deşi pentru descompunerea unui kilogram de carbid este necesară teoretic o cantitate de 0,56 1 apă, rezultînd 344,4 l acetilenă, în practică în generatoare cantitatea de apă se ia de peste 10 1 pentru fiecare kilogram de carbid, deoarece în caz contrar temperatura

3

produsă depăşeşte 60°C. Apa absoarbe căldura dezvoltată, ceea ce previne temperaturile mari şi pericolele legate de acestea. Temperatura de aprindere a acetilenei este de 35°C. În general, acetilenă este debitată din generatoare la presiuni foarte mici sub 0,1∙105 N/m2, ceea ce asigură securitatea necesară.

Acetilenă dizolvata. Acetilenă la presiune de peste 1,6∙105 N/m2, la temperatura de 60°C, se descompune în hidrocarburi foarte explozive.De aceea, acetilenă nu se livrează în butelii la presiuni mari, ca majoritatea celorlalte gaze, ci numai în butelii speciale prevăzute cu masăporoasă, deoarece în capilarităţile porilor acetilenă se poate transportafără pericol de explozie. În aceste butelii se introduce şi acetona, careare proprietatea de a dizolva acetilenă comprimată (1 l acetonă dizolvă23 1 acetilenă). În buteliile prevăzute cu masă poroasă şi acetonă, acetilena se poate comprima la (15-16)∙105 N/m2 la temperatura de 20°C, fără să prezinte pericole. Buteliile conţin circa 25% masă poroasă, 40% acetonă şi 29% acetilenă dizolvată (în volume), restul de 6% formînd spaţiul de siguranţă în partea superioară a buteliei. Cantitatea de acetilenă Q din butelie, dizolvată de acetonă, se calculează cu relaţia*:

Q=0,4∙V∙23 kp=9,2∙V∙kp [1]în care:V este volumul buteliei, în 1 (în general V=40 1);

(p - presiunea din butelie şi pc - presiunea de consum, în N/m2).

La presiunea p=15∙105 N/m2 şi pc=pa=105(presiunea atmosferică de consum) rezultă kp=15, iar cantitatea de acetilenă din butelie este:

Q=9,2∙40∙15=5520 l,adică echivalentul a aproximativ 22 kg carbid.Acetilenă dizolvată în butelii prezintă următoarele avantaje: puritate mare a gazului; securitate în exploatare; posibilitate de folosire în orice loc de muncă.Buteliile de acetilenă dizolvată sînt vopsite în alb şi poartă o inscripţie

roşie.Hidrogenul este cel mai uşor gaz cunoscut (0,9 g/l) şi are o putere calorică

destul de redusă de circa 2570∙4,1868∙103 J/m3; temperatura flăcării de hidrogen în amestec cu oxigenul este de 2200°C, iar căldura utilizată în zona reducătoare este de 1300∙4,1868∙103 J/m3. Se foloseşte la sudarea metalelor şi aliajelor uşor fuzibile. Se livrează în butelii, vopsite în verde-închis cu inscripţia roşie, cu capacitatea de 40 1 la presiunea de 150∙105 N/m2. Cantitatea de gaz disponibilă din butelii se calculează conform aceleiaşi relaţii:

* Conform legii gazelor perfecte pentru temperatură constantă p1V1=p2V2, rezultă

4

în care:V este volumul buteliei, în 1 (în general 40 1);

(p - presiunea din butelie şi pc - presiunea de consum, în N/m2).

În cazul presiunii p=70∙105 N/m2 şi pc=pa=105 N/m2 (presiunea atmosferică de consum) rezultă k = 70, iar cantitatea de gaz într-o butelie de 40 l este:

Q=40∙70=2800 1.Gazele naturale conţin în general 94 - 97% metan (CH4), iar în unele

cazuri puritate lor ajunge la 99% CH4. Ţinîndu-se seamă de aceste proporţii, puterea calorică a gazelor naturale se apreciază egală cu cea a metanului, adică de 8500∙4,1868∙103 J/m3 sau 12000∙4,1868∙103 J/kg. Deşi are o putere calorică destul de mare, căldura dezvoltată în zona reducătoare a flăcării este numai cu puţin mai mare decît cea a hidrogenului. Temperatura de ardere în oxigen este de 2000°C. Temperatura de aprindere în aer este de 340°C. Gazele naturale sînt folosite la sudarea aliajelor uşor fuzibile şi la tăiere, datorită costului mult mai redus, în comparaţie cu alte gaze. Sînt foarte explozive în amestec cu aerul. Cele mai bune rezultate se obţin cînd sînt folosite la presiunea de 4-6 N/cm2.

Vaporii de benzină, de petrol lampant sau de benzen (C6H2) pot fi folosiţi cu bune rezultate la sudarea metalelor uşor fuzibile şi la tăiere. Temperatura flăcării amestecului de vapori de benzină cu oxigen este de 2550°C, a vaporilor de petrol lampant în amestec cu oxigen — de 2475°C, iar a celor de benzen — de 2500°C. Pentru obţinerea vaporilor sînt necesare suflaiuri prevăzute cu flacără de preîncălzire, care să vaporizeze lichidul necesar; aceste suflaiuri prezintă inconvenientul că se deteriorează destul de repede. Puterea calorică a vaporilor de benzină este de 30000∙4,1868∙103 J/m3, a petrolului de 23000∙4,1868∙108 J/m3 şi a benzenului de 33800∙4,1868∙103 J/m3.

Vaporii de gaze lichefiate, propanul (C3H8) si butanul (C4H10), cu o putere calorica de 21700, respectiv 28200∙4,1868∙103 J/m3, deşi comode în exploatare, au dezavantajul că în zona reducătoare degajează cantităţi reduse de căldură, de circa 2000∙4,1868∙103 J/m3. Vaporii acestor gaze se folosesc la tăiere şi lipire. Gazele lichefiate se livrează în butelii cu capacitatea de circa 26 1; greutatea buteliei este de circa 12 kg şi este vopsită în albastru-închis.

Pentru sudarea metalelor şi aliajelor uşor fuzibile, ca şi la tăiere, se mai folosesc: gaze de iluminat, gaz de apă, gaz de cocserie etc., a căror temperatură de ardere în oxigen variază între 1900 şi 2100°C şi care au puteri calorice cuprinse între 2600 şi 4500∙4,1868∙103 J/m3. Aceste gaze conţin H şi CO, care le fac combustibile. Temperaturile de ardere a acestora în oxigen variază între 1900 şi 2000°C.

De câţiva ani, în ţările cu industrie dezvoltată se foloseşte un nou gaz lichefiat, metilacetilenă-propadienă, cunoscut sub numele de gazul MAPP. Vaporii acestui gaz au caracteristici apropiate de cele ale acetilenei cu temperatura de ardere în oxigen de 2925°C; acest gaz prezintă marele avantaj că poate fi înmagazinat, transportat şi manipulat ca orice gaz lichefiat. De asemenea, noul gaz

5

lichefiat are limitele de explozie în amestec cu aer şi oxigen mult reduse faţă de acetilenă, ceea ce-i conferă o mare siguranţă în exploatare.

Pentru obţinerea temperaturilor înalte la arderea gazelor combustibile este folosit oxigenul industrial (STAS 2031-77) care, amestecat cu acestea în proporţii corespunzătoare, după aprindere, generează flacăra de sudare. Oxigenul tehnic se livrează în trei tipuri: tip 99, tip 98 şi tip 97, numerele reprezentînd puritatea oxigenului respectiv. Pentru sudare şi tăiere, oxigenul cei mai corespunzător este de tip 99. Oxigenul se livrează în butelii de oţel 40 1, la presiunea de 1500 N/cm2. Capacitatea unei butelii pentru presiunea atmosferică de lucru este Q = 40∙150=6000 1 = 6 m3 oxigen (kp=150) şi, în cazul cînd presiunea s-a micşorat din cauza consumului, cantitatea disponibilă se calculează cu relaţia lui Mariotte, dată mai înainte pentru hidrogen.

4.3. METALE DE ADAOS ŞI FLUXURI

Pentru sudarea diferitelor metale şi aliaje este necesară folosirea de metale de adaos corespunzătoare calitativ cu materialul de bază, adică de o compoziţie chimică care să confere cusăturii sudate aceleaşi caracteristici mecanice.

Pentru oţel, întreprinderile din ţară fabrică, conform STAS 1126-78,numeroase tipuri de sîrme marcate cu simbolul S (sîrmă) urmat de cifreşi litere, care indică atunci cînd este cazul elementele de aliere cuprinseîn aceste sîrme, precum şi conţinutul maxim de carbon. Unele calităţide sîrme pentru sudarea oţelului nealiat au şi litera X, care indică unmaterial cu puritate mai înaltă (S şi P redus, de maximum 0,03% pentrufiecare).

Sîrma de oţel nealiat este marcată cu S10 şi cea de calitate mai pură cu S10X; cifra 10 indică conţinutul de maximum 0,10% C din sîrmă. Sîrmele aliate sînt marcate cu literele M (mangan), S (siliciu), Mo (molibden), C (crom) etc.; astfel marca sîrmei S12M2 indică sîrma cu 0,12% C şi cu un conţinut pînă la 2% Mn, iar S12M25 indică o sîrmă cu aceleaşi elemente componente ca şi sîrma S12M2/şi cu un conţinut pînă la 1% siliciu; marca sîrmei S12MoC indică o sîrmă cu 0,12% C, molibden şi crom într-o proporţie sub 1%. Pentru sudarea oţelurilor speciale, inoxidabile, antiacide, refractare etc., sîrma de sudare se livrează o dată cu materialul de bază. Sîrmele au diametrul de la 0,5 pînă la 12,5 mm şi se livrează în colaci sau în legături de vergele.

Pentru sudarea fontei cenuşii se folosesc vergele turnate VT-S30 şi VT-S36, cu diametrul de 4—14 mm şi cu lungimi de 450—700 mm. Prima marcă are un conţinut de siliciu de 3—5% Si, iar a doua de 3,6—4,8% Si şi sînt folosite pentru sudarea fontei la cald.

Pentru sudarea cuprului se foloseşte sîrma de cupru electrolitic CuE sau vergele cu Cu—Ag cu 1% Ag de 1 m lungime, cu diametrul de 4, 5, 6 şi 8 mm.

Pentru sudarea alamei sînt folosite sîrme (1—3 mm) şi vergele (2—3 mm) de alamă pentru sudare şi lipire, şi anume mărcile Am Si Lp şi MnSnLp, prima

6

conţinînd 58—62% Cu 'şi 0,2—O,3o/O Si şi a doua 59_610/0 Cu, 0,2—0,3"/o Si, 0,8—1,2% Sn, restul Zn. Aceste sîrme sînt folosite atît la sudarea alamei, cît şi la lipirea cuprului, a bronzului, oţelului, fontei etc.

Sîrmele se depozitează în locuri uscate şi curate, pentru ca să nu se degradeze. Sîrmele nu se vor proteja prin ungere cu ulei sau substanţe organice, deoarece acestea impurifică baia de sudură. La folosire, sîrmele se vor şterge cu bumbac curat; îndreptarea şi tăierea sîrmelor se vor face în condiţii de curăţenie, iar după tăiere şi îndreptare, fiecare bară se va şterge cu bumbac curat.

Deoarece în timpul sudării se formează oxizi care impurifică sudura, este necesară folosirea fluxurilor sub formă de pulberi, paste sau lichide, pentru asigurarea protecţiei metalului topit, ca şi la afinarea acestuia. In general, la sudarea oţelurilor obişnuite nu este necesară folosirea fluxurilor, în schimb, la sudarea oţelurilor speciale, a metalelor şi aliajelor neferoase, a fontei etc., folosirea fluxurilor este absolut necesară. Fluxurile formează deasupra băii de sudură zguri uşoare, cu temperaturi de topire mai joase decît cele ale materialelor de' sudat şi afinează metalul topit. Fluxurile se îndepărtează uşor după sudare, prin periere, după care piesa sudată trebuie spălată bine. Fluxurile sînt constituite din compuşi chimici care au o mare capacitate de dizolvare a oxizilor formaţi. Cele mai folosite substanţe care compun fluxurile sînt:

— boraxul amestecat cu acid boric şi sare de bucătărie pentru sudareacuprului şi a alamei. Un amestec recomandabil de flux este: 60...70%borax, 10...20% acid boric, 20 ... 30% clorură de sodiu;

— cloruri de litiu, potasiu, sodiu, în amestec cu fluoruri de potasiusau de calciu, cu borax etc. pentru sudarea aluminiului şi a aliajelor dealuminiu.

— carbonaţi de sodiu şi potasiu pentru sudarea fontei, cum sînt flu-xurile: 70% borax topit, 20% clorură de sodiu, 10% acid boric sau 50% borax şi 50% acid boric.

4.4. UTILAJE PENTRU SUDARE CU FLACĂRA DE GAZE

4.4.1. Generatoare de acetilenă

Pentru obţinerea acetilenei prin descompunerea carburii de calciu (carbid) cu ajutorul apei se folosesc generatoare sau gazogene de acetilenă. În atelierele mari, prevăzute cu multe posturi de sudare, unde o distribuţie centralizată este economică, se recurge la generatoare staţionare sau centrale de acetilenă cu debitul orar de la 5 la 80 m3/h acetilenă. Pentru posturile de sudare obişnuite se folosesc generatoare de acetilenă transportabile, care în conformitate cu STAS 6306/2-80 se execută în patru mărimi, cu debite orare de 0,8; 1,25; 2 şi 3,2 m3/h.

Presiunea la care este debitată acetilenă din generatoare poate varia, Şi din acest punct de vedere se deosebesc:

7

generatoare de presiune joasă, la care presiunea nominală, adicăpresiunea de lucru maximă admisă, să nu depăşească 1 N/cm2 (1000 mmH2O);

generatoare de presiune medie, cu presiune nominală peste 1 N/cm2,care însă să nu depăşească 15 N/cm2.

După modul în care se realizează contactul între carbid şi apă, generatoarele se clasifică în:

generatoare cu carbid în apă; generatoare cu apă peste carbid, cu răcire umedă sau uscată; generatoare cu contact intermitent (prin refularea apei).

In figura 4.3 sînt reprezentate patru tipuri de generatoare de acetilenă folosite pe scară largă în ateliere şi pe şantiere şi modul cum se realizează contactul direct carbid şi apă.

După forma colectorului de acetilenă, generatoarele pot fi: generatoare cu colectorul de gaz cu clopot plutitor; generatoare cu colectorul de gaz cu vase comunicante; generatoare cu colectorul de gaz cu volum constant.

În conformitate cu STAS 6302-77, nu este permis ca temperatura apei de răcire din generatoare să depăşească 70°C; la sistemele cu apă peste carbid, în orice punct al spaţiului de gazeificare nu trebuie să se depăşească temperatura de 100°C la generatoarele cu răcire umedă şi temperatura de 110°C la cele cu răcire uscată.

8

Fig. 4.3. Tipuri de generatoare pentru

realizarea contactului dintre carbid şi apă:

a — carbid în apă; b — apă peste carbid cu răcire umedă; c — apă pes te carbid cu ră cire uscată; d — cu contact intermitent prin refularea apei;1 — carbid; 2 — apă pentru descompunerea carbidului, (la a şi d pentru răcirea acetilenei); 2' — apă pentru răcirea acetilenei (numai la b); 3 — acetilenă; 4 — evacuarea acet i l ene i ; 5 — evacuarea ape i sau a nămolului; 6 — sita rotativă.

Masa încărcăturii de carbid pentru diferite mărimi de generatoare nu trebuie să depăşească valorile:

2,5 kg carbid pentru generatoarele cu debit nominal de 0,8 m3/h;4 kg carbid pentru generatoarele cu debit nominal de 1,25 m3/h;8 kg carbid pentru generatoarele cu debit nominal de 2,00 m3/h;10 kg carbid pentru generatoarele cu debit nominal de 3,20 m3/h.

În întreprinderile şi pe şantierele din ţară, se folosesc generatoare de acetilenă transportabile de presiune joasă, care funcţionează cu contact intermitent

9

Fig. 4.4. Generatorul de acetilenă CD-11

1- rezervor de apă; 2- plutitor; 3- clopot; 4- coşul de carbid; 5, 6, 7- ţevi pentru conducerea acetilenei; 8- spaţiul de acetilenă a plutitorului; 9- epurator cu cocs; 10- ţeavă pentru conducerea acetilenei; 11- supapă de siguranţă; 12- robinetul supapei de siguranţă; 13- tijă de fixare a plutitorului; 14- vasul de reziduuri; 15- piuliţă olandeză; 16- grătarul coşului de carbid; 17- robinet de evacuare a acetilenei amestecate cu aer.

prin reglarea apei. Cele mai cunoscute sînt generatoarele: CD 11 cu încărcătură de carbid de maximum 5 kg şi cu un debit orar de 32 m3/h şi generatoarele de construcţie mai recentă Ga 1250-C cu încărcătură de carbid de maximum 4 kg şi cu un debit orar de 1,25 m3/h.

În figura 4.4 este reprezentat generatorul de acetilenă CD-11, la care, după ce se încarcă coşul de carbid 4, acesta se introduce în vasul de reziduuri 14, peste care se aşează clopotul 3 ce se prinde cu trei crestături în cuiele vasului de reziduuri 14. După încărcare, clopotul se aşează în locaşul plutitorului, înşurubîndu-se cu piuliţă olandeză 15 de plutitor Se toarnă apoi apă. Acetilenă degajată trece prin ţevile 5, 6 şi 7 din spaţiul 8 al plutitorului, iar apa de sub plutitor este refulată în partea superioară a rezervorului, astfel încît în spaţiul 8 încetează contactul dintre carbid şi apă. Din ţeava 7 acetilenă trece prin epuratorul 9, de unde prin ţeava 10 ajunge în supapa de siguranţă 11, iar de aici prin robinetul 12 trece la consum. Pentru curăţirea acetilenei amestecate cu aer, înainte de a începe consumul ei se foloseşte robinetul 17.

În prezent, la noi în ţară se fabrică generatoare transportabile Ga 1250-C de presiune joasă, care funcţionează tot după sistemul cu contact intermitent prin refularea apei. Debitul orar al generatorului este de 1 250 l/h acetilenă.

În figura 4.5 este reprezentat generatorul Ga 1250-C. Se umple corpul 1 cu 72 1 apă pînă la 150 mm de marginea de sus. Se încarcă cu carbid coşul 4, care se introduce sub clopotul 2, zăvorîndu-se cu închizătoarele 18, şi se închide robinetul 7. Se introduce în rezervor clopotul 2, asamblat cu coşul 4 şi cutia 3 ('sudate între ele), introducîndu-se pîrghia 22 în ureche, şi se înşurubează cu piuliţa 16. Cutia 3 se asamblează cu clopotul 2 prin închizătoarele 18 şi se sprijină de fund cu picioruşele 19. Se deschid robinetele 7 şi 8 pentru eliminarea aerului cu acetilenă, apoi acestea se închid. Nivelul apei din supapa de siguranţă se controlează cu robinetul 15, după ce se umple cu apă prin pîrghia 17.

La încărcarea coşurilor de carbid pentru ambele generatoare se foloseşte carbid tip 0,1 sau 2, adică cu granulaţie peste 25X50 mm. Generatoarele de acetilenă trebuie plasate în încăperi bine aerisite, separate de postul de sudare, iar în cazul cînd se află într-un atelier, ele trebuie păstrate la o distanţă de cel puţin 10 m de orice foc. La fiecare două-trei zile de utilizare, rezervorul generatorului se spală cu apă, iar din trei în trei luni se spală filtrul generatorului şi se înlocuieşte cocsul. De asemenea, se verifică dacă garniturile şi înşurubările generatorului nu au scăpări de acetilenă. Verificările se execută cu soluţii de săpun şi se suflă cu aer comprimat.

În cazul unui consum mare, se folosesc generatoare centrale de producere a acetilenei. În general, ele nu se fabrică pentru debite de peste 100 m 3/h; pentru consum mare, se leagă paralel două sau mai multe generatoare de acelaşi tip, care, în cazul presiunilor medii, generează într-o conductă de aprovizionare a posturilor de sudare. În cazul cînd centrala este de presiune joasă, sub 1 N/cm2, atunci se prevede un rezervor de captare, de unde gazul printr-o conductă este distribuit pos-turilor de sudare.

10

4.4.2. Supape de siguranţă, epuratoare

Supapele de siguranţă sînt dispozitive destinate opririi trecerii flăcării de întoarcere şi a undei de şoc în generatoarele de acetilenă în recipientele de gaz sau în conductele principale de acetilenă; de asemenea, ele au rolul de protecţie împotriva pătrunderii aerului sau a oxigenului provenit de la punctul de utilizare a acetilenei. Supapele de siguranţă asigură trecerea acetilenei prin apă sub formă de bule, astfel încît să nu se formeze un curent continuu de gaz, prin care are putea să se propage flacăra de întoarcere, şi asigură totodată, în cazul întoarcerii flăcării, evacuarea rapidă a gazelor arse în atmosferă.

În conformitate cu STAS 6307-69, supapele de siguranţă pentru acetilenă se execută în următoarele tipuri: deschisă cu ţevi paralele (fig. 4.6, a) pentru debite pînă la 2 m3/h; deschisă cu ţevi concentrice (fig. 4.6, b şi 4.6, c) pentru debite pînă

la 1,25 m3/h (varianta B1) şi pînă la 3,2 m3/h (varianta B2); închisă (fig. 4.6, d) pentru debite pînă la 3,2 m3/h; varianta C1

pentru presiunea nominală 7 N/cm2 şi C2 pentru 15 N/cm2.Supapele deschise se folosesc pentru presiuni pînă la 1 N/cm2 (1000 mm

H2O), iar cele închise pentru presiuni medii pînă la 15 N/cm3.

Supapele sînt prevăzute: cu un robinet 4 pentru controlul nivelului apei, cu

o gură de golire 6, cu un dispozitiv de închidere 7 pe conducta de admisie a gazului

11

Fig. 4.6. Supapă hidraulică de siguranţă:a — deschisă cu ţevi paralele; b — deschisă cu ţevi concentrice; varianta B1, c — deschisă

ţevi concentrice, varianta B 2; d — închisă;1- corpul supapei; 2- ţeavă de admisie ; 3 - ţeava de siguranţă; 4 - robinet de nivel; 5-

racord de evacuare; 6 - gura de golire; 7 - dispozitiv de închidere; 8 — membrană.

şi cu un dispozitiv de reţinere a apei. în cazul cînd consumul de gaz depăşeşte 35o/ o

debitul nominal al supapei, nu este admisă antrenarea apei din supapă sub formă de picături sau împroşcări, în cazul întoarcerii flăcării, presiunea acetilenei evacuează apa prin ţeava de siguranţă 3 şi totodată şi amestecul de gaze, rămînînd încă o pernă de apă la baza ţevii de admisie 2 a gazului, care să asigure nepătrunderea amestecului pe ţeava de admisie 2; evacuarea amestecului de gaze explozive se produce integral numai prin ţeava de siguranţă 3 în aer. Generatoarele deschise, construite în ţară, sînt echipate cu supape de siguranţă de tipul-deschisă cu ţevi concentrice, varianta B2. Supapele închise variantele C1 şi C2 se folosesc la presiuni medii, respectiv 7 şi 15 N/cm2, la care presiunea de întoarcere blochează intrarea spre ţeava de admisie, iar evacuarea amestecului de gaz exploziv în aer se face prin spargerea membranei 8.

Epuratoarele sînt aparate destinate curăţirii acetilenei de impurităţi. Deoarece carbidul fabricat în ţară nu conţine substanţe care la generarea acetilenei ar putea-o impurifica, epuratoarele montate pe generatoare au rolul numai de a curaţi acetilena de impurităţi mecanice, reţinînd în special umiditatea din gaz. Epuratoarele se încarcă cu cocs sau bucăţi mici de cărămidă. Ele au forma unei cutii cilindrice (v. fig. 4.4, poz. 9 şi fig. 4.5, poz. 6). Gazul intră pe la partea inferioară a epuratoarelor şi iese pe la partea superioară, de unde prin conducte este dirijat spre supapa de siguranţă.

4.4.3. Butelii de oxigen şi acetilena, reductoare de presiune

Oxigenul se încarcă în butelii din oţel şi astfel este transportat la locul de muncă. Butelia de oxigen are un diametru interior de 220 mm, iar grosimea peretelui este de 8 mm; la partea inferioară, buteliile sînt montate pe un suport, iar la partea superioară au un gît îngroşat în care este înşurubat robinetul de închidere; pe gîtul buteliei se înşurubează capacul de închidere (fig. 4.7, a). Lungimea totală a buteliei este de 1 740 mm. Buteliile se vopsesc în albastru şi poartă în alb inscripţia OXIGEN. Masa unei butelii încărcate este de 81 kg, din care 8,5 kg este masa celor 6 m3 oxigen comprimată la presiunea de 1 500 N/cm2. Pentru aflarea cantităţii de oxigen disponibile în butelie se aplică relaţia Mariotte dată la punctul 4.2.

Buteliile au montate în partea superioară robinete de închidere (fig. 4.7, b), care sînt prevăzute cu un capac. Pentru montarea reductorului se deşurubează capetele 4 ale buteliei (fig. 4.7, a) şi 10 al robinetului de închidere (fig. 4.7, b). Se purjează puţin oxigen prin deschiderea rozetei robinetului pentru eliminarea eventualelor impurităţi lăsate de garnitura capacului; se închide robinetul, după care se înşurubează reductorul de presiune pentru oxigen.

Reductorul de oxigen serveşte la micşorarea presiunii oxigenului din butelii sau din conducte, la presiunea de 10—150 N/m2 şi la menţinerea constantă a presiunii reglate. Reductoarele funcţionează pe principiul a două forţe opuse: forţa de presare a unui arc care închide admisia oxigenului şi forţa de presare a unei membrane acţionate de presiunea oxigenului, opusă arcului şi care tinde să

12

deschidă admisia oxigenului. Forţa de presare a membranei la rîndul ei este stabilită de presiunea gazului pătruns în camera de joasă presiune şi de arc care se reglează manual.

4.4.4. Baterii de butelii

În cazul atelierelor mari de sudare, prevăzute cu mai multe posturi de sudare, cu consum mare de acetilena şi oxigen, aprovizionarea locurilor de muncă nu se mai face separat pentru fiecare post, ci centralizat, prin conducte. În funcţie de consumul lunar, deservirea cu acetilena se face de la un rezervor de acetilena sau de la o centrală de acetilena, iar pentru oxigen de la un gazeificator de oxigen lichid sau de la o fabrică de oxigen. Aprovizionarea centralizată a locurilor de muncă prin conductele de gaze oferă numeroase avantaje, nemaifiind necesar transportul buteliilor. Ţinînd seamă că masa de oxigen din butelii este de numai circa 11% din greutatea buteliei, iar în cazul acetilenei şi mai mică, pentru atelierele cu consum mare, de peste 800 m3 acetilena şi peste 1000 m3 oxigen, se recomandă aprovizionarea centralizată prin conducte.

În cazul cînd consumul lunar al atelierului depăşeşte 400 m3 pentru oxigen şi 300 m3 pentru acetilena, se recomandă folosirea bateriilor de butelii. Acest mod de aprovizionare este economic pentru un consum lunar pînă la circa 800...1000 m3. În cazul depăşirii acestui consum, aşa cum s-a menţionat mai înainte, sînt mai economice centralele de acetilena şi instalaţiile de gazeificare ale oxigenului lichefiat.

Bateriile de butelii pot fi legate în paralel, simplu sau dublu, unde se dau şi cotele pentru o baterie simplă şi dublă, a cîte trei butelii. în cazul legării simple, adică unilaterale, bateria poate fi pînă la 32 butelii, iar în cazul legării duble, adică bilaterale, pînă la 2X32. În general, la depăşirea numărului de 15 butelii, trebuie luat în consideraţie dacă nu este mai economică o aprovizionare dintr-o centrală pentru gazul respectiv, care însă necesită investiţii.

Presiunea de lucru a gazului se reglează central sau la locul de preluare a gazului respectiv. Pentru oxigen sînt folosite ambele variante. La reglarea la locul de preluare, instalaţia dispune de un reductor al bateriei, cu ajutorul căruia presiunea din butelii este redusă de la 1500 N/cm2 la 10...200 N/cm2 supra-presiune, iar la fiecare loc de prelucrare este prevăzut cîte un reductor de presiune, cu ajutorul căruia se reglează la 10...200 N/cm2 cu reductorul bateriei este stabilită presiunea necesară în limitele menţionate, iar la fiecare post de lucru, presiunea necesară se reglează cu reductorul postului respectiv. În cazul reglării centrale, la locurile de preluare sînt prevăzute numai robinete pentru preluarea ga-zului respectiv. Pentru reglarea centrală a presiunii oxigenului, regulatoarele se aleg în funcţie de debitul orar şi de presiunea necesară, care este aceeaşi pentru toate posturile de lucru.

Bateriile de acetilenă au presiunea de lucru nereglabilă la postul de preluare a acetilenei. Se foloseşte aceeaşi presiune pentru toate aparatele, care

13

poate varia de la 1 pînă la 15 N/cm2.

4.4.5. Trusa de sudare oxiacetilenică

Flacăra oxiacetilenică se obţine cu ajutorul arzătorului (suflaiului) de sudare sau de tăiere, în care se face amestecul gazului combustibil cu oxigen şi la extremitatea căruia se formează flacăra. Arzătorul este înşurubat într-un miner, care, la capătul opus, este prevăzut cu racordurile pentru tuburile de oxigen şi de acetilenă. Tijele arzătoare ale flăcării sînt de opt mărimi, cuprinse în trusa de sudare sau de sudare-tăiere. Conform STAS 4137-70, o trusă completă conţine: minerul simplu sau combinat; arzătoarele pentru sudare şi pentru tăiere; anexele şi piesele de rezervă (dispozitiv de tăiere, becuri, piuliţe etc.); cutia trusei, reprezentate în figura 4.15.

Un suflai complet de sudare este format din minerul 1 (fig. 4.16), în care se înşurubează tija arzătorului, cu ajutorul piuliţei olandeze 12. Pe mîner sînt prevăzute racordurile: 2 pentru oxigen şi 4 pentru acetilenă. Oxigenul după ce trece prin ţeava din interiorul minerului şi robinetul de oxigen, este dirijat spre gaura injectorului 7 şi de acolo trece cu viteză mare în ajutajul de amestec 11 al tijei arzătorului şi în continuare în ţeava de amestec 14. Suflaiul lucrează după principiul injecţiei, adică curentul de oxigen la ieşire din injectorul 7 aspiră acetilenă din spaţiul 8, respectiv din orificiile 9, unde ea intră în spaţiul minerului, după ce a fost deschis robinetul de acetilenă 6; în ajutajul de amestec 11, respectiv în continuare în ţeava de amestec 14, acetilenă se amestecă intim cu oxigenul. La ieşirea din gaura 17 a becului de sudare 16, amestecul se aprinde, formînd flacăra de sudare.

Pentru manipulare se deschide mai întîi robinetul de oxigen şi după ce se constată cu degetul că se produce absorbţia la racordul 4 de acetilenă, se montează tubul de acetilenă, se deschide robinetul 14 (v. fig. 4.5) al racordului de evacuare a acetilenei de la generator şi se aşteaptă cîteva secunde pînă cînd amestecul de aer cu acetilenă din ţevile şi tuburile de acetilenă au fost complet evacuate. Cum pentru majoritatea lucrărilor de sudare este necesară o flacără neutră, la aprinderea flăcării, după deschiderea completă a robinetului de oxigen şi de acetilenă, se obţine la început o flacără cu exces de acetilenă (v. fig. 4.2, b), după care se micşorează debitul de acetilenă prin închiderea parţială a robinetului 6 (fig. 4.16), pînă cînd se formează conul luminos al flăcării neutre (v. 4.2, a). La terminarea operaţiei de sudare se închide întîi acetilenă şi apoi oxigenul. Dacă se produc întoarceri ale flăcării, se închide complet robinetul de acetilenă, iar suflaiul se cufundă într-o găleată cu apă.

14

15

4.4.6. Tuburi de presiune pentru gaze, accesorii

Alimentarea cu oxigen şi acetilenă a suflaiurilor de sudare şi tăiere se face cu ajutorul unor tuburi de cauciuc de execuţie suplă, colorate după cum urmează:

cu albastru la exterior, pentru oxigen; cu roşu la exterior, pentru acetilenă sau alte gaze.

În funcţie de presiunea de regim, conform STAS 850-70, conductele de gaze se clasifică în două clase:

clasa P 10, pentru presiunea de maximum 100 N/cm2; clasa P 20, pentru presiuni de regim de maximum 200 N/m2.

Tuburile din clasa P 10 pot avea diametrul interior de 6,3 sau 10 mm şi sînt pentru oxigen şi acetilenă.

Tuburile din clasa P 20 sînt cu diametrul interior de 6,3 mm numai pentru oxigen.

În general, la posturile cu consum mare de gaze nu se recomandă o lungime mai mare de 6 cm, deoarece se poate produce o micşorare a presiunii. Conducerea gazelor pentru suflaiuri mari se face şi cu tuburi de diametru mai mare faţă de cele date, ţinîndu-se seamă de debitul de gaz şi de presiunea maximă de debitare.

Tuburile se racordează între ele cu nipluri şi după ce s-a executat racordul, este necesar ca acesta să fie controlat cu soluţie de săpun. Accesoriile sudorului cu gaz sînt:

ochelari de protecţie cu vizoare de culoare verde, cu diametrulde 50 mm; pentru sudarea pieselor cu grosimi pînă la 3 mm se folosescvizoare cu numărul filtrului 2, pentru grosimi de 3-6 mm cu numărulfiltrului 3, iar pentru grosimi mai mari, cu numărul filtrului 4;

ochelari de protecţie cu vizoare albe pentru curăţirea pieselor dezgură, rugină etc.;

mănuşi, şorţuri şi ghetre (sau jambiere) pentru sudori; ciocane de oţel pentru curăţirea pieselor de zgură; perii de sîrmă de oţel pentru curăţirea sudurii; ace şi perii de sîrmă de alamă pentru curăţirea becurilor; dălţi, ciocane, pile etc., pentru tăiere, pilire, îndreptare etc.

4.4.7. Post de sudare cu flacăra de gaze

Locul de muncă al sudorului este dotat cu: generator de acetilenă (eventual butelie de acetilenă) sau conductă de

gaze cu racord; butelie de oxigen cu reductor; trusă de sudare; tuburi de cauciuc, accesorii de protecţie; masă de lucru şi dispozitiv de sudare;

16

materiale de adaos, fluxuri de sudare; scule etc.Un post de sudare cu flacără de gaze poate fi amplasat fie într-un loc fix

(cabină) pentru sudarea ansamblurilor, fie pe fluxul de fabricaţie pentru suduri de montaj. Cabinele se închid cu paravane sau cu perdele de culoare deschisă, mate. Generatorul de acetilenă nu trebuie amplasat în cabina sudorului, din cauza pericolului exploziilor; de aceea, lîngă locul de muncă al sudorului se prevede pentru generator un spaţiu separat cu pereţi zidiţi, bine aerisit; în cabina sudorului se amplasează pe unul din pereţi supapa de siguranţă a generatorului şi o flacără de control pentru gazul combustibil. In figura 4.17 se reprezintă modul de amplasare a aparatelor, sculelor, materialelor etc., pentru un post fix modern de sudare oxiacetilenică. Butoaiele de carbid se păstrează închise ermetic în încăperi separate. Reziduul din generatoare trebuie evacuat înainte de încărcarea cu carbid a generatoarelor şi aruncat în gropile special destinate acestui reziduu. Locul de muncă al sudorului va fi păstrat curat aerisit şi în perfectă ordine.

4.5. TEHNOLOGIA SUDĂRII CU FLACĂRA DE GAZE

17

Fig. 4.17. Post modern de sudare cu flacără oxiacetilenică cu generatorul amplasat într-un spaţiu zidit separat de cabina sudorului:

1 — generator; 2 — epurator; 3 — manometru; 4 — butelie de oxigen; 5 — reductor de oxigen; 6 — supapa hidraulică de siguranţă; 7 — flacăra de control; 8 — tuburi de cauciuc; 9 — arzător; 10 — masă

de lucru; 11 — flux; 12 — metal de adaos; 13 — ochelari de protecţie; 14 — tije-arzătoare de schimb.

4.5.1. Operaţia de sudare

Sudarea cu flacăra de gaze este un procedeu de îmbinare folosit încă mult în ateliere şi pe şantiere la sudarea tablelor subţiri de oţel şi a metalelor neferoase, în special pentru poziţii dificile, la recondiţionarea pieselor de fontă şi bronz, la încărcarea cu metale dure etc. Deşi din căldura degajată de flacără numai circa 10% este folosită pentru operaţia de sudare propriu-zisă, procedeul prezintă avantajul că nu necesită aparate complicate sau reţea electrică şi deci poate fi folosit oriunde. Procedeul prezintă economicitate la sudarea tablelor subţiri de oţel şi la unele metale neferoase, însă, pe măsura creşterii grosimilor de metal, productivitatea descreşte şi costul sudurilor executate se măreşte, ceea ce limitează mult aplicarea lui economică.

Înaintea operaţiei de sudare, piesele de sudat se prind din loc în loc, pentru ca rostul dintre ele să rămînă constant în tot timpul operaţiei de sudare, astfel încît marginile de sudat să nu se deplaseze între ele. în funcţie de configuraţia piesei, în loc de prinderi de sudură pot fi folosite clame de fixare a pieselor, care permit şi o oarecare deplasare; calitatea sudurii este mai bună, deoarece după sudare tensiunile interne şi deformaţiile sînt mai reduse. Se mai recomandă să fie folosite şi pene de distanţare introduse între rosturi, spre a se evita micşorarea acestora sau eventual suprapunerea marginilor.

Pentru aducerea marginilor de îmbinat la temperatura de sudare, este necesar ca acestea să fie în prealabil încălzite, ceea ce constituie un mare inconvenient faţă de alte procedee de sudare, deoarece încălzirea produce transformări structurale în zonele învecinate sudurii şi deformaţii mari ale pieselor sudate. Pe şantierele care nu dispun de reţele electrice, sudarea cu gaz este mult folosită chiar la sudarea grosimilor mai mari de metal şi de aceea în tehnologiile de sudare care vor fi expuse se va arăta şi modul de îmbinare a acestora; în multe cazuri, ele nu sînt recomandabile, în special dacă pot fi utilizate procedeele de sudare electrică, care sînt mult mai productive şi mai economice. Superioritatea procedeului însă constă în diversitatea mare a metalelor şi aliajelor, precum şi a produselor care pot fi sudate cu acest procedeu. Ţinînd seama că sudarea cu flacăra de gaze poate fi folosită aplicînd diferite metode de sudare, dintre care unele conduc la mari economii de materiale de adaos, oxigen şi acetilenă, este necesar ca în multe cazuri pe baza datelor ce se vor da în continuare, să fie făcut un calcul economic, din care să reiasă metoda optimă de aplicat pentru folosirea practică a procedeului.

Rezultate bune se obţin la aplicarea procedeului la sudarea metalelor şi aliajelor cu temperaturi de topire sub 1000°C, la sudarea fontei cu pereţi subţiri, la încărcări cu aliaje dure, la reparaţii etc.

4.5.2. Metode şi regimuri de sudare

18

Aplicarea celei mai corespunzătoare metode de sudare, conduce la ob-ţinerea unei calităţi bune a sudurii cu zone influenţate termic reduse şicu deformaţii mici, cu un consum mai redus de gaz combustibil şi oxigenşi cu o viteză mai mare de lucru.

Înclinarea optimă care trebuie dată suflaiului şi vîrfului sîrmei de adaos care trebuie topită, faţă de locul de sudat, cît şi orientarea în spaţiu a sudurii de executat au dat naştere la mai multe metode de sudare. Metodele de sudare se aplică în funcţie de grosimea şi conductivitatea calorică a materialului de sudat. însuşirea celei mai adecvate metode pentru un anumit caz practic conduce, pe de o parte, la obţinerea unei calităţi superioare a cusăturii sudate, iar pe de altă parte la consumurile cele mai reduse de gaze, precum şi la obţinerea unor viteze mari de sudare. Aplicarea corectă a metodelor are un efect pozitiv şi în ceea ce priveşte obţinerea de zone influenţate termic cît mai înguste şi de deformaţii cît mai reduse ale pieselor sudate.

Sudarea spre stingă constituie metoda cea mâi simplă si mai uşoară de însuşit de către sudori; se aplică la sudarea tablelor de oţel subţiri pînă la grosimi de 4—5 mm. Pentru metale cu conductivitate termică mai mare, metoda se aplică la grosimi pînă la circa 3 mm. Metoda constă în începerea sudării din capătul din dreapta al rostului de sudat; cusătura se execută de la dreapta spre stînga cu suflaiul în mîna dreaptă a sudorului, menţinut înclinat cu un unghi de circa 45° sau mai mic faţă de planul tablelor, în funcţie de grosimea tablelor de sudat aplicat peste cusătura deja executată (fig. 4.18). Cu cît grosimea talelor este mai mică, cu atît înclinarea faţă de planul tablelor este mai mică, ajungînd ca în cazul grosimilor sub 1 mm înclinarea să fie de 10°. Sîrma de adaos ţinută de sudor în mîna stînga se află înaintea flăcării 5 sudare,(fig. 4.18, a şi b); deoarece suflaiul este dirijat înaintea cusăturii, această metodă mai este numită şi „metoda înainte". Atît suflaiului cît şi sîrmei îi sînt imprimate mişcări de oscilaţii transversale fig. 4.18, c). Tablele pînă la grosimi de 4 mm se sudează cu rostul în I. Metoda se poate aplica şi grosimilor mai mari de 4 mm, în care caz este necesară prelucrarea marginilor rostului în V, cu o deschidere a rostului de 90°. Metoda însă, aşa cum s-a arătat, nu este recomandabilă grosimilor peste 4 mm, din cauza productivităţii reduse şi a consumului mărit de oxigen şi acetilenă. Debitul orar necesar de acetilenă, care generează puterea flăcării oxiacetilenice, la această metodă se deduce în funcţie de grosimea tablei, şi anume:

19

Fig. 4.18. Metoda de sudare spre stînga:a şi b - poziţia suflaiului şi a sîrmei de adaos de cusătură în vedere laterală şi de sus; c — mişcările suflaiului

(cu linie plină) şi ale sîrmei (cu linii întrerupte).

Qa=(80 . .. 120) s [l/h],în care s este grosimea tablelor, în mm.În cazul sudării cuprului, ţinînd seama de conductivitatea termică mare a

acestuia, puterea flăcării se ia mult mai mare:Qa=(200 ... 250) s [l/h],

însă este preferabil să se aplice, în cazul cînd este posibil, alte metode mai productive.

După ce cu relaţiile de mai sus, pentru o anumită grosime de material s-a determinat debitul orar necesar de acetilenă, din tabelul 4.3 se alege mărimea becului necesar obţinerii flăcării corespunzătoare, adică tijei şi a injectorului. Presiunea de lucru a oxigenului se alege conform aţelor din acelaşi tabel.

Metalul de adaos se alege corespunzător calităţii materialului de bază, iar diametrul sîrmei de adaos se deduce din grosimea de sudat conform relaţiei:

d = s/2 + 1 [mm],în care s este grosimea materialului de bază de sudat.

Metoda spre stînga are şi unele variante în funcţie de modul cum sînt executate depunerile; astfel, metoda cu băi succesive (fig. 4.19, a) se aplică grosimilor peste 15 mm, iar metoda în picături (fig. 4.19, b) tablelor subţiri.

Metoda spre stînga se aplică atît la sudarea orizontală, cît şi la sudarea în diferite poziţii: semiurcătoare, în cornişă (orizontal pe perete vertical), peste cap etc. în toate cazurile se execută mişcări transversale de oscilaţii, în zigzag sau în spirală. Suflaiului şi sîrmei li se imprimă oscilaţii transversale opuse (v. fig. 4.18, c).

Deoarece consumurile de materiale şi timpul de sudare depind de grosimea materialului de sudat, în cele ce urmează se vor da pentru sudarea orizontală cap la cap cîteva relaţii simple privind consumul de acetilenă, consumul de oxigen, consumul de material de adaos şi timpul de sudare pe metru liniar de sudură, în funcţie de grosimea de sudat:

consumul de acetilenă, VC2H2 =8 s2 [l/m]; consumul de oxigen, VO2=9,5 s2 [l/m]; consumul de sîrmă de adaos, Gs=10 s2 [g/m]; timpul de sudare, de bază, tb—ks [min/m],în care VC2H2 şi VO2 sînt consumurile de gaze în litri pe metru pentru ace-

tilenă (şi oxigen; GS este masa sîrmei de adaos, în grame pe metru; tb — timpul de bază, în minute pe metru; k — un coeficient care are valoarea 4 ... 5 pentru oţelurile cu conţinut de carbon şi valoarea 6 pentru oţelurile aliate; s — grosimea tablei, în mm.

Cu aceste relaţii simple, cunoscînd grosimea de sudat s în mm, se pot uşor

20

Fig. 4.19. Variante ale metodei de sudare spre

stînga:a — cu băi succesive; b — în

picături.

deduce la sudarea spre stînga consumurile tuturor materialelor folosite, precum şi timpul de sudare pe metru liniar de sudură.

Sudarea spre dreapta este o metodă mai dificilă decît sudarea spre stînga, necesitînd din partea sudorului o pregătire mai îndelungată. Metoda se aplică la îmbinarea tablelor mai groase de 4 mm pentru oţel, iar pentru metale cu conductivitate termică mai mare, de exemplu, cupru, la grosimi începînd cu 3 mm. Metoda constă în începerea sudării din capătul din stînga al rostului de sudat; sudura se execută de la stînga spre dreapta, suflaiul fiind menţinut înclinat cu un unghi de circa 70° sau chiar mai mare faţă de planul tablelor, în funcţie de grosimea tablelor de îmbinat, aplecat peste rostul încă nesudat (fig. 4.20). Sîrma de adaos se menţine tot la 45° ca şi în cazul sudării spre stînga şi înaintează după suflai, fiind aplecată asupra sudurii deja efectuate (fig. 4.20, a şi b). Sudura se execută în urma suflaiului, şi de aceea această metodă de sudare se mai numeşte şi „metoda înapoi". Suflaiului i se imprimă o mişcare rectilinie fără oscilaţii, iar sîrmei o mişcare cu oscilaţii transversale (fig. 4.20, c). Debitul orar de acetilenă care generează puterea flăcării se ia pentru oţel cu circa 50% mai mare faţă de metoda spre stînga, şi anume:

Qa = (120 ... 150)s [l/h],iar în cazul cuprului:

Qa = (250 .. . 300)s [l/h].Ţinînd seama de puterea mai mare a flăcării de sudare, această metodă, în

comparaţie cu metoda spre stînga, prezintă următoarele avantaje: productivitatea mărită cu 20-25%; unghiul de prelucrare a tablelor în V la 70° în loc de 90° (la metoda

spre stînga); consum de metal de adaos cu 10-15% mai redus.Grosimile de metal peste 15 mm se sudează cap la cap în două treceri

(două straturi). Primul strat se execută cu o înclinare mai redusă a suflaiului, de 30—45°, menţinut la baza rostului, şi cu o înclinare a sîrmei de 45—60°, iar stratul al doilea cu o înclinare a suflaiului de 60—80° şi a sîrmei de adaos de 30—45°. La fel ca la metoda spre stînga, şi prin metoda spre dreapta pot fi executate suduri de poziţie semiurcătoare, în cornişă, peste cap etc. La această metodă, suflaiului nu i se aplică mişcări transversale, ci numai cele de înaintare sau, eventual, cu oscilaţii

foarte reduse. Sîrmei i se imprimă mişcări succesive de o parte şi de cealaltă (fig. 21

c

Fig. 4.20. Metoda de sudare spre dreapta:a şi b – poziţia suflaiului şi a sîrmei de adaos faţă de cusătura în vedere laterală şi de sus; c — mişcările

suflaiului (cu linie plină) şi ale sîrmei (cu linii Întrerupte).

4.20, c).Ţinînd seama că metoda de sudare spre dreapta este mai productivă decît

metoda spre stînga, consumurile de acetilenă, de oxigen, de sîrmă de adaos şi timpul de bază pentru sudare faţă de metoda spre stînga sînt circa 20% mai mici.

Sudarea verticală cu cusătură dublă constituie a treia metodă care se aplică numai tablelor poziţionate vertical şi la care cusătura se obţine vertical de jos în sus. Sudarea se execută simultan de doi sudori, aşezaţi de o parte şi de alta a ros-tului. Metoda de sudare cu cusătură dublă este cea mai productivă şi mai economică, deoarece căldura celor două suflaiuri este mult mai bine utilizată, încălzirea producîndu-se simultan din cele două părţi. Economicitatea metodei mai constă şi în aceea că marginile tablelor cu grosimea pînă la 12 mm se sudează fără să fie necesară prelucrarea, iar de la 12 mm în sus, prelucrarea se execută în X la 60°. Faţă de metoda de sudare spre dreapta, sudarea verticală cu cusătură dublă prezintă următoarele avantaje:

— productivitatea de execuţie de 66% mai mare;— consum de oxigen şi carbid redus — se micşorează cu peste 60%;— nu este necesară prelucrarea pînă la grosimi de 12 mm;— economie de metal de adaos, de 30—50%.Grosimile de metal cuprinse între 2 şi 6 mm se pot suda şi de un singur

sudor, în care caz sudura este executată vertical-urcător numai pe o singură parte. Această sudură este mai puţin productivă decît sudura executată de doi sudori simultan. în figura 4.21 se reprezintă poziţia suflaiurilor şi a sîrmelor de adaos în cazul sudării verticale cu cusătură dublă. în general, unghiul de înclinare, faţă de planul tablelor, respectiv faţă de sudură, este de circa 60°.

4.5.3. Pregătirea pentru sudare

Înainte de sudare, după ce marginile pieselor au fost curăţate de orice fel de impurităţi, ele se prind cu cusături scurte (prinderi), prin fixarea între ele a unui rost astfel încît să fie menţinută între table distanţa constantă necesară pe toată durata sudării. Rostul poate fi:

în I, pentru table cu grosimea pînă la 2 mm cu margini răsfrînte;

22

Fig. 4.21. Sudarea verticală cu cusătură dublă cu poziţia

suflaiurilor şi ale sîrmelor de adaos.

răsfrîngerea se ia de s + 1 mm (s, grosimea tablelor), iar sudarea se execută după prinderea lor cu marginile aşezate în contact fără rost (b=0);

în I cu marginile tablelor distanţate între ele cu 0 ... 2 mm, pentru table cu grosimea de pînă la 4 mm;

în I cu rost de b=0,5s, pentru table cu grosimea pînă la 12 mm, pentru sudarea cu cusătură dublă în poziţia verticală (de doi sudori deodată);

în V sau Y cu unghiul rostului = 55—65° pentru sudarea spre dreapta la table cu grosimea de 4 ... 12 mm, cu un rost între ele de 2...4 mm;

în X cu un unghi =80° şi cu un rost b=2 ... 3 mm, pentru table cu grosimea de 14 ... 30 mm sudate într-o trecere pentru grosimi pînă 10 mm şi în două treceri pentru grosimi pînă la 30 mm, sudura efectuată de doi sudori deodată.

După fixarea metodei de sudare şi a execuţiei prelucrării necesare, tablele se prind într-o anumită succesiune - în general alternant — conform celor prevăzute în fişa tehnologică. Distanţa dintre prinderi este şi ea dată în fişa tehnologică de execuţie. În general, prinderile se execută începînd de la mijlocul cusăturii, succesive şi alternant de o parte şi de alta a primei prinderi, astfel încît să fie evitate deformaţiile care eventual s-ar putea produce chiar la prinderi (fig. 4.22). După executarea prinderilor, se măsoară rostul şi unghiul tablelor, dacă ele sînt conform prescripţiilor din fişa tehnologică.

La sudare se vor folosi materiale de adaos corespunzător metalului de bază. Se recomandă ca acestea să fie de aceeaşi compoziţie cu metalul de bază. Prinderile se execută, de asemenea, cu acelaşi material de adaos ca şi cel folosit pentru executarea sudurilor.

Prinderile la table cu grosimea pînă la 5 mm se execută la distanţe de 30... 40 s (s fiind grosimea materialului); la grosimi mai mari, prinderile se execută la distanţe de 20 ... 25 s.

4.6. SUDAREA OŢELURILOR, FONTELOR ŞI NEFEROASELOR

23

4 2 1 3 5

Fig. 4.22. Ordinea de prindere a două table de

sudat cap la cap: 1, 2, 3 ... — ordinea de prindere.

4.6.1. Sudarea oţelului carbon şi aliat

După cum s-a arătat la punctul 4.1, flacăra de sudare formează o zonă reducătoare în care se dezvoltă temperatura cea mai înaltă (circa 3200°C) şi care totodată, datorită gazelor degajate CO şi H2, reduce la fier oxizii formaţi. Pentru sudare, suflaiul trebuie astfel condus de sudor încît locul de sudat să fie tot timpul sub acţiunea acestei zone, adică la o distanţă de 2—5 mm de vîrful nucleului luminos, cu înclinarea necesară faţă de planul piesei de sudat de la 10—30° pentru grosimi pînă la 4 mm şi 40—60° pentru grosimi de 5—10 mm. Sudarea pieselor cu grosimi de perete sub 3 mm este destul de productivă, în comparaţie cu alte procedee de sudare. Sudarea tablelor de oţel peste 3 mm grosime nu este productivă, deoarece se produc tensiuni interne şi deformaţii ale pieselor, iar zona influenţată termic conţine structuri grosiere, astfel încît, după sudare, este necesar un tratament termic. Este indicat ca în fabricaţia de serie grosimile de oţel peste 3 mm să fie sudate prin alte procedee mai productive (electrice).

Calităţile de oţeluri sudabile cu flacără oxiacetilenică sînt: oţelurile carbon de construcţie obişnuită, conform STAS 500/1-78; OL 32, OL 34, OL 42; oţelurile carbon de calitate şi oţelurile carbon superioare, conform STAS 880-80; OLC 10, OLC 15, OLC 20, OLC 25, adică oţelurile cu conţinut de carbon pînă la 0,3%. La sudarea acestor oţeluri se foloseşte sîrma S 10 pentru oţelurile carbon obişnuite şi sîrma S 10 X, pentru oţelurile carbon de calitate.

Pentru oţelurile cu conţinut de carbon peste 0,30%, oţelurile OL 60, OL 70 sau OLC 35, OLC 45 etc, se recomandă ca piesele să fie preîncălzite la temperaturi de 150—350°C, temperaturile mai mari fiind pentru oţelurile cu conţinut de carbon mai ridicat; preîncălzirea trebuie menţinută în tot timpul sudării, deoarece în caz contrar se pot produce crăpături. După sudare, răcirea trebuie să fie înceată, pentru a se evita producerea structurilor de călire. La sudarea oţelurilor cu conţinut de carbon peste 0,3% se va folosi o flacără slab carburantă, deoarece nu se recomandă folosirea de sîrme de adaos cu conţinut mai mare de 0,3%C, care provoacă fierberea băii şi produc porozităţi în sudură. Pentru obţinerea sudurilor cu rezistenţe mai mari se folosesc sîrmele aliate, ca, de exemplu, S 10 Ml sau S 10 M2, cu mangan, sau sîrma S 08 N3 cu nichel.

După sudarea pieselor din oţeluri cu conţinut mărit de carbon, acestea se vor supune tratamentului termic de normalizare la 780—800°C. După operaţia de sudare, cusătura, indiferent de calitatea oţelului, se va ciocăni la roşu cu bătăi dese şi uşoare de ciocan.

Oţelurile carbon laminate în table groase pentru cazane şi recipiente de presiune (STAS 2883/1—76) OLK1, OLK2,.. . OLK5 se sudează prin procedee electrice, sudarea acestora necesitînd surse puternice.

Oţelurile carbon pentru ţevi (STAS 2881-74), OLT 32, OLT 35, OLT 45 se sudează fără preîncălzire. Oţelurile cu conţinut mărit de carbon OLT 55 şi OLT 65 necesită preîncălzire. Ţevile cu pereţi groşi se recomandă să fie sudate prin procedee electrice.

24

Sudarea oţelurilor aliate prin procedeul cu gaz se recomandă pentru aceleaşi grosimi de perete ca şi pentru oţelurile carbon.

Oţelurile slab aliate cu conţinut de carbon pînă la 0,20% şi cu un conţinut de siliciu şi crom pînă la 1% (pentru fiecare) pot fi sudate corespunzător chiar dacă conţinutul de mangan şi nichel este mai mare. Astfel, oţelurile pentru construcţii metalice 19 M 10, 10 M 16, 17 M 13, aliate cu mangan, şi 18 SM 14, aliat cu mangan-siliciu, se pot suda cu bune rezultate folosindu-se sîrmele de adaos conform STAS 1126-78, calităţile S 10 Ml şi S 12 M2 pentru oţelurile aliate cu mangan şi calitatea S 11 M2 S pentru oţelul aliat cu mangan-siliciu. Oţelurile mai complex aliate se vor suda cu sîrme corespunzătoare aliate sau se vor decupa fîşii din tablele de sudat. Grosimile reduse de material se recomandă să fie sudate cu margini răsfrînte, în care caz nu mai este necesar metal de adaos.

Oţelurile slab aliate cu molibden şi crom-molibden pentru ţevi STAS 8184-80, OAT 1, OAT 2, OAT 3, pot fi sudate dacă grosimea peretelui este redusă; sînt necesare sîrme de adaos de aceeaşi calitate cu a metalului de bază.

Oţelurile aliate şi oţelurile aliate superioare pentru construcţii de maşini (STAS 791-80) pentru cementare pot fi sudate, dacă grosimea peretelui nu este mare şi se dispune de sîrme de adaos corespunzătoare. Oţelurile pentru îmbunătăţire se sudează numai cu preîncălzire, iar după sudare se execută un tratament termic de recoacere.

Oţelurile mediu aliate, cu 2,5% Cr şi 1% Mo, sau cu 5% Cr şi 0,5 Mo, sau cu 3% Cr şi 0,5% Mo, se sudează cu preîncălzire între 100 şi 250°C; după sudare sînt necesare tratamentele termice de revenire.

Oţelurile inoxidabile feritice laminate şi forjate cu peste 12% Cr se sudează folosindu-se fluxuri de sudare şi flacără strict neutră. După sudare, în vederea îmbunătăţirii structurii, se execută tratamente termice corespunzătoare.

Oţelurile inoxidabile austenitice laminate şi forjate cu 180% Cr şi 8% Ni se sudează cu flacără absolut neutră, folosindu-se metal de adaos de aceeaşi compoziţie cu cea a metalului de bază şi fluxuri pe bază de fluoruri de calciu şi feroaliaje de Cr, Mn şi Ti, în cantităţi suficiente, care să acopere baia de sudură. După sudare se curăţă fluxul cu peria şi ciocanul şi se spală cu apă fierbinte; apoi, piesele se călesc în apă, după încălzire la 1150°C.

Oţelul carbon turnat în piese şi oţelul aliat pentru construcţii de maşini turnat în piese se sudează ţinîndu-se seama de recomandările făcute pentru oţelurile laminate. Se recomandă sudarea cu preîncălzire, dacă conţinutul de carbon depăşeşte 0,20%.

Oţelurile manganoase austenitice turnate în piese cu peste 1% C şi cu 12—14% Mn se sudează prin încălzire la temperatura de 1000°C; după sudare, piesele sînt supuse încălzirii la 1100°C şi călirii în apă. Ţinînd seama de temperaturile înalte la care sînt încălzite, pot fi sudate oxiacetilenic orice grosimi de piese. Flacăra se reglează cu un mic exces de acetilenă, ceea ce evită oxidarea manganului. La sudare se foloseşte şi pulberea de aluminiu, care evită, de asemenea, arderea manganului.

25

4.6.2. Sudarea fontei

Fontele fiind aliaje cu conţinut mare de carbon, sudarea oxiacetilenică a acestora nu se execută decît la cald. În acest scop, piesele din fontă se încălzesc în cuptoare la 600—700°C, iar în cazul pieselor mari încălzirea se face în cuptoare zidite special în acest scop, după ce a fost efectuată formarea locului de îmbinat. In prealabil, defectele se scobesc pînă la obţinerea metalului sănătos, iar locurile de sudat se formează cu plăci de grafit şi nisip, după care piesele se încălzesc încet şi uniform pînă la temperatura de lucru. La sudare, fonta prezintă următoarele caracteristici: la încălzire pînă la temperatura de topire, fonta nu trece printr-o

stare plastică ca oţelul, iar la temperatura de topire ea devine brusclichidă;

în timpul sudării este necesară folosirea de fluxuri, deoarece seformează oxizi de mangan şi siliciu, care trebuie eliminaţi; se recomandăfluxul cu 50% borax, 47%, bicarbonat de sodiu şi 3% bioxid de siliciu,sau 80% acid boric şi 20% bioxid de siliciu; fluxurile dizolvă oxidulde fier format şi împiedică decarburarea metalului.

Fonta fiind fragilă atît la cald cît şi la rece, în piesele de fontă se formează uşor fisuri, dacă încălzirea piesei nu este uniformă şi dacă operaţia de sudare nu este condusă corect.

Piesele de fontă albă se sudează cu vergele de fontă albă (cu conţinut redus de siliciu), avînd următoarea compoziţie: 2,2 - 2,6% C; 0,8 – 1% Si; 0,4 - 0,6% Mn; P<0,2%; S<0,l%; după sudare, piesele se maleabilizează. Cu aceleaşi vergele se sudează şi fonta maleabilă, care după sudare este supusă din nou maleabilizării.

Piesele de fontă cenuşie se sudează cu vergele de fontă cenuşie VT-S30 şi VT-S36 menţionate la punctul 4.3. Vergelele, în afara conţinutului de siliciu care le diferenţiază, mai conţin 3—3,6% C; 0,5—0,8<Mn; 0,3—0,5% P. La sudare se vor folosi dimensiuni de bare mult mai groase ca la sudarea oţelului, şi anume: de 8—10 mm diametru la sudarea grosimilor de 10—15 mm şi de 12—14 mm diametru pentru grosimea peretelui peste 15 mm.

La sudarea fontei se folosesc suflaiuri puternice, de 150—200 l/h acetilenă, pentru fiecare milimetru grosime de material de bază, în vederea menţinerii cît mai uşoare a unei băi fluide; flacăra se reglează cu un mic exces de acetilenă. La sudarea pieselor cu pereţi subţiri şi medii, suflaiul va fi condus în zigzag, iar la sudarea pieselor groase, în spirală.

În figura 4.23 este reprezentat, în vederea sudării la cald, modul de formare a unei piese sparte din fontă. Cum partea ruptă nu poate fi reutilizată, aceasta a fost înlăturată şi urmează să fie înlocuită cu sudură. Se recurge la o cutie de formare din tablă de oţel, în care se aşează capetele de sudat; locul de sudat se formează cu plăci de grafit. Sudura ce urmează să fie executată se compartimentează cu ajutorul plăcilor de grafit în mai multe locaşuri după care se

26

îndeasă între cutie şi plăcile de grafit nisip de formare (v. secţ. A-A). Compartimentarea are drept scop să poată fi executate mai multe băi de sudură (în cazul de faţă patru băi) de volum mai redus, mai uşor de menţinut, deoarece baia în care se topeşte metal de adaos trebuie menţinută tot timpul în stare lichidă. După formare, în jurul cutiei, în vederea încălzirii piesei de sudat, se execută un cuptor de cărămidă în care se introduce cărbune de lemn aprins. Încălzirea se execută timp de 2—10 h, în funcţie de mărimea piesei, de grosimea pereţilor şi de complexitatea ei. Sudarea se execută succesiv în cîte unul din compartimente. După ce se umplu cu sudură băile 5 şi 8 de la capete, se îndepărtează una din plăcile de grafit şi se umple baia 6, iar după cristalizarea acesteia se-înlătură cealaltă placă şi se execută baia 7 care leagă celelalte trei băi, respectiv cele două capete. După sudare, se mai adaugă cărbune aprins între cutia de formare şi zidurile cuptorului, se astupă cuptorul cu plăci de azbest şi tablă şi se lasă să se răcească cît mai încet, timp de cel puţin 24 h. Sudura se execută cu îngroşarea necesară de cel puţin 10 mm de fiecare parte a piesei, spre a se dispune de suficient material pentru prelucrare. în cazul folosirii unei tehnologii corecte se obţin suduri compacte, uşor prelucrabile cu scule obişnuite de atelier.

Repararea unei roţi de scripete cu spiţe, din fontă, se arată în figura 4.24.

Dacă este spartă canelura periferică în locul A al roţii (fig. 4.24, a), între două spiţe, se încălzesc pînă la roşu închis spiţele 2 şi 2, ceea ce provoacă dilatarea marginilor canelurii rupte; încălzirea se menţine pînă la terminarea sudurii în A. După sudare, roata se lasă să se răcească foarte încet.

În cazul cînd este ruptă o spiţă 3 (fig. 4.24, b), se încălzesc zonele B şi C ale canelurii de o parte şi de alta a spiţei pînă la roşu închis şi se sudează spiţa 3, după care se lasă să se răcească foarte încet.

Dacă este complet ruptă o bucată din roată, adică spiţa 3 şi în două locuri D şi E canelură (fig. 4.24, c), se sudează la rece întîi spiţa 3, după care se încălzesc spiţele 1 şi 3 pentru sudarea canelurii rupte în D; se încălzesc, apoi, spiţele 2 şi 3

27

Fig. 4.24. Sudarea unei roţi de scripete din fontă:

a — cu canelură ruptă în A; b — eu spiţa 3 ruptă; c — spiţa 3 şi cu canelură ruptă în D şi E; 1, 2 şi 3 — spiţe; A, 1), E — locurile rupte ale canelurii; B şi C — locurile de

încălzire ale canelurii pentru sudarea spiţei.

pentru sudarea canelurii în locul E. După sudare, piesele se lasă să se răcească foarte încet, de preferinţă într-un cuptor.

Piesele mici se încălzesc în cuptoare de încălzire; după ce au fost aduse la roşu se scot din cuptor şi se sudează în locuri ferite de curent de aer, după care se introduc din nou în cuptor, pentru răcire înceată împreună cu cuptorul astupat.

4.6.3. Sudarea metalelor şi aliajelor neferoase

Metalele neferoase şi aliajele lor se sudează pe scară largă prin procedeul cu gaz. în funcţie de temperatura de topire şi de conductivitatea termică a metalului sau a aliajului, respectiv se alege mărimea suflaiului şi în multe cazuri chiar gazul combustibil. Pentru metalele neferoase cu temperaturi joase de topire şi în special pentru sudarea grosimilor reduse este preferabilă folosirea unui gaz combustibil care să nu dezvolte o temperatură prea înaltă; la sudarea acestor metale nu este necesară degajarea unei cantităţi mari de căldură în zona reducătoare, iar dacă este folosită acetilenă, se recurge la aer comprimat în loc de oxigen. În schimb alte metale neferoase, cum este de exemplu cuprul, care deşi nu are o temperatură de topire prea înaltă (1083°C), însă avînd o conductivitate termică foarte mare, în special la sudarea grosimilor mai mari, necesită suflaiuri mult mai puternice, în comparaţie cu cele folosite la sudarea oţelului.

Ţinînd seama, de asemenea, de afinitatea mare pe care o au metalele neferoase de a forma oxizi, este absolut necesară folosirea fluxurilor care să împiedice oxidarea, iar în cazul formării oxizilor aceştia să fie reduşi la metal.

Aliajele metalelor neferoase au temperaturi de topire mai joase decît metalele respective şi conductivităţile termice mai reduse, astfel încît pentru sudarea aceloraşi grosimi de metal sînt necesare flăcări de putere mai mică.

Sudarea aluminiului şi aliajelor de aluminiu. Aluminiul şi aliajele de aluminiu se sudează pe scară largă prin procedeul cu gaz. Aluminiul avînd masa specifică de 2,7 kg/dm3 face parte din clasa metalelor neferoase uşoare. Fabricarea în ţară a aluminiului şi a aliajelor de aluminiu va d posibilitatea asimilării pe scară tot mai largă a construcţiilor din acest metal. Aluminiul avînd o temperatură de topire de numai 660°C, iar aliajele de aluminiu sub această temperatură, pentru sudarea tablelor mai subţiri de 1 mm se recomandă folosirea flăcării de hidrogen sau de gaze naturale în amestec cu oxigenul. Datorită conductivităţii mari a alumi-niului, la grosimi de material peste 1 mm este necesară folosirea flăcării oxiacetilenice. Pentru sudare, aluminiul prezintă următoarele caracteristici: topirea se produce brusc, fără să treacă prin starea plastică şi,

deoarece are o conductivitate termică mare, zona ajunsă în stare lichidăeste şi ea mare, încît se pot produce străpungeri; în timpul sudării, piesanu trebuie solicitată deoarece rezistenţa părţilor aduse în stare lichidăeste extrem de redusă;

la temperaturi înalte, aluminiul absoarbe uşor oxigenul, iar oxizii formaţi incluşi în metal slăbesc cu mult rezistenţa îmbinării; oxidul de aluminiu are o

28

temperatură de topire cu mult mai înaltă (2 050°C)/ decît a metalului şi, fiind mai greu, împiedică operaţia de sudare, astfel încît este absolut necesar să fie folosite fluxuri;

coeficientul de dilatare a aluminiului fiind mult mai mare decît al oţelului, se produc deformaţii mari ale ansamblurilor sudate.

Pentru sudare, se recomandă o flacără cu exces foarte mic de acetilenă, în care caz este împiedicată formarea oxidului de aluminiu (A12O3); presiunea oxigenului se reglează cu 3—4 N/cm2 mai mică decît la sudarea oţelului, în care caz se obţine o flacără cu exces mic de acetilenă.

Ca metal de adaos, la sudarea aluminiului şi a aliajelor de aluminiu se folosesc fîşii decupate din materialul de bază, deoarece sortimentul materialelor de adaos pentru aluminiu şi aliajele de aluminiu se fabrică pe scară redusă. în mod curent se fabrică următoarele: vergele de aluminiu pentru sudarea conductelor electrice, contactelor etc; vergele de aluminiu-cupru pentru sudarea duraluminiului; vergele turnate din aliaje de aluminiu-siliciu pentru sudarea pieselor turnate din

aluminiu sau aluminiu-siliciu; vergele de aluminiu-zinc-magneziu şi aluminiu-siliciu-magneziu pentru

sudarea construcţiilor din aceste aliaje: instalaţii pentru industria alimentară, construcţii navale, utilaj chimic etc.

Fluxurile pentru sudarea aluminiului sînt pe bază de cloruri şi fluoruri; de exemplu, fluxul cu: 25—60% clorură de potasiu (KClj, 15—30% clorură de litiu (LiCl), 5—15% fluorură de potasiu (KF), restul de clorură de sodiu (NaCl) dă rezultate bune la sudarea cap la cap a tablelor. Fluxurile se aplică atît pe marginile de sudat, cît şi pe vergelele de adaos. Deoarece, după sudare, fluxurile se îndepărtează foarte greu, în special la cusături de colţ interioare, se recomandă ca în acest caz să fie folosite fluxurile neutre, de exemplu fluxul cu: 40% borax (Na2B4O7-10H2O), 25% clorură de sodiu (NaCl), 25% clorură de potasiu (KC1) şi

29

l0% sulfat de sodiu (Na2SO4).Înainte de sudare, piesele se degresează şi se decapează pe o porţiune de

25—30 mm de la marginile tablelor, care se acoperă cu fluxuri. Deoarece fluxurile provoacă coroziuni, după sudare fluxul trebuie complet îndepărtat de pe linia de sudură.

Tablele cu grosimea pînă la 1,5 mm se recomandă să fie sudate cu margini răsfrînte, în care caz nu mai este necesar metal de adaos. Tablele cu grosimea pînă la 5 mm se sudează în I, iar cele mai groase în V; grosimile peste 12 mm se sudează în X. Pentru sudare, tablele cu grosimea peste 3 mm se preîncălzesc la 300—350°C, în caz contrar fiind necesar ca la începutul sudării să fie folosite regimuri mai intensive.

Tablele cu margini răsfrînte se sudează prin metoda spre stînga, fără oscilaţii transversale, cu arzătorul înclinat la 20—40° faţă de sudură şi fără metal de adaos. Tablele cu grosimile pînă la 5 mm se sudează tot spre stînga, cu arzătorul menţinut la început la 75—80°, pînă ce s-a format baia de sudură, după care se înclină la 45—60°. Tablele cu grosimile peste 5 mm se sudează prin metoda spre dreapta sau mai productiv prin metoda cu cusătură dublă. La sudarea spre stînga sau spre dreapta, tablele se aşează sub un unghi mic, astfel încît rostul să fie uşor accesibil. Masa de sudură se acoperă cu un material izolant sau cu azbest. Se reco-mandă ca tablele subţiri să fie fixate în dispozitive. Sudurile de asamblare (prindere), tablele subţiri (sub 1 mm), se execută la distanţe de 60—70 mm, iar la tablele de 1—1,5 mm, la distanţe de 150—250 mm. In cazul sudării tablelor cu grosimea peste 2 mm şi cu lungimi peste 250 mm rostul se va menţine deschis la 1/50 cu ajutorul unei pene în sensul de sudare. în figura 4.25 se prezintă modul de prindere şi de sudare a tablelor de aluminiu.

În cazul cînd se produce un defect, se opreşte sudarea, se scobeşte locul defect şi se reîncepe sudarea prin acoperirea marginii sudurii efectuate. La sudarea în straturi multiple este necesară o curăţire foarte atentă de resturi de flux a stratului executat, peste care se sudează noul strat. După răcirea ansamblului sudat, fluxul de pe suduri se curăţă atent, apoi piesele se spală cu apă fierbinte. Piesele turnate se sudează cu preîncălzire la 300°C; după sudarea completă, piesele se curăţă şi se spală, apoi se recoc la temperatura de 500°C, după care se lasă să se răcească în cuptor.

Sudarea cuprului şi a aliajelor de cupru. Cuprul avînd masa specifică de 8,9 kg/dm3 face parte din grupa metalelor neferoase grele. Este folosit pe scară largă în stare aproape pură; CuE (STAS 270/1-74) cu puritate peste 99,95% Cu în industria electrotehnică şi cupru rafinat cu puritate peste 99% Cu pentru aparate şi instalaţii în industria chimică şi alimentară. La sudare, cuprul prezintă următoarele caracteristici: la temperatura de topire, el devine foarte fluid şi absoarbe gaze, în special

oxigen şi hidrogen; oxidul cupros Cu2O se dizolvă în cupru şi-1 face fragil, iar la răcire — oxidul cupros şi hidrogenul formează vapori de apă, provocînd aşa-numita „boală de hidrogen" a cuprului;

30

are o conductivitate termică foarte mare (de şase ori mai mare decît a oţelului), din care cauză necesită la sudare flăcări puternice;

este fragil între temperaturile de 450 şi 650°C, astfel încît între aceste temperaturi este interzisă ciocănirea;

avînd un coeficient mare de dilatare şi contracţie, este necesar să fie luate precauţii în timpul sudării, asigurîndu-se un rost deschis spre capătul spre care se sudează.

Ca metal de adaos sînt folosite bare de cupru-argint (Cu—Ag) cu 1% Ag, cu diametrul de 4—8 mm şi cu lungimea de 1 m, conform STAS 295—71; argintul se aliază bine cu cuprul şi fluidizează baia de sudură. Pot fi folosite şi bare de cupru electrolitic, CuE (STAS 270/2-74), sau sîrme de-cupru cu 0,2%, P şi 0,2—0,3% Si; fosforul şi siliciul sînt elemente dezoxidante şi fluidizante ale băii de sudură. Se folosesc fluxuri cu 60—70% borax, 10—20% acid boric şi 20—30% sare de bucătărie. Fluxul se presară în baia de sudură şi se ung marginile de sudat şi sîrma de adaos. înainte de sudare, marginile se curăţă atent de murdării şi se degresează.

Puterea suflaiurilor se ia de 20—300 l/h acetilenă pentru fiecare milimetru de grosime a piesei, iar pentru micşorarea dispersiei căldurii, piesele de sudat se acoperă cu plăci de azbest. La sudare se va păstra aceeaşi deschidere a rostului de 1/50 ca la aluminiu (v. fig. 4.25) şi se vor folosi recomandările date pentru aluminiu.

După sudare, sudura trebuie ciocănită atît în stare fierbinte peste 650°C, cît şi în stare rece, sub 450Q°C. Ciocănirea se execută prin bătăi dese şi uşoare cu un ciocan de 500 g. în acest scop, sudura se execută cu o îngroşare de 15—20% din grosimea tablelor. Ciocănirea micşorează tensiunile interne pe linia de sudură şi mărunţeşte granulaţia, îmbunătăţind totodată caracteristicile mecanice ale sudurii; apoi piesa de cupru se încălzeşte la 650°C şi se răceşte brusc în apă, după care ea poate fi forjată, trasă etc.

Tablele subţiri cu grosimea de 1,5 mm se sudează prin metoda spre stînga în picături conform figurii 4.19, b. Tablele între 1,5 şi 5 mm se sudează tot prin metoda spre stînga semiurcătoare. Tablele între 5 şi 12 mm grosime se sudează în cusătură dublă cu următoarele puteri ale arzătorului si dimensiuni ale sîrmei de adaos:

s, în mm 5 6 7 8 10 12Q, în l/h 600 750 750 1000 1200 1500d, în mm 3 4 4 4 5 5

Grosimile peste 12 mm se sudează cu două suflaiuri, în vederea com-pensării pierderilor mari de căldură prin dispersie.

O sudură se consideră de calitate dacă are o rezistenţă la rupere de minimum 190 N/mm2, o alungire A10 de minimum 25% şi un unghi de îndoire de minimum 160°. La sudarea cuprului sînt admişi numai muncitori de înaltă calificare.

În afara cuprului, în industria construcţiilor de maşini se folosesc

31

numeroase aliaje de cupru: alama cu conţinut de 28—42% Zn, restul cupru; tombacul cu conţinut de 10—20% Zn, restul cupru; alpacaua cu conţinut de 20—45% Zn, 8—18% Ni, restul Cu; bronzurile, care sînt aliaje de cupru cu staniu, cu aluminiu, cu plumb etc., sau

bronzurile complexe cu staniu-zinc, staniu-plumb etc. Aliajele de cupru care conţin zinc se sudează folosindu-se aceleaşi fluxuri

ca şi la sudarea cuprului şi o flacără cu exces redus de oxigen. Aceasta provoacă degajarea oxidului de zinc, care în amestec cu fluxul împiedică evaporarea în continuare a zincului, astfel încît sînt prevenite oxidările din baia de sudură. Ca material de adaos se foloseşte alama de lipire (STAS 204-77), mărcile: Am Si Lp cu conţinut de 58—65% Cu, 0,2—0,3% Si, restul Zn şi Am Sn Lp, cu 59—61% Cu, 0,2—0,3% Si, 0,8—1,2% Sn, restul Zn, sub formă de sîrme sau vergele. Temperaturile de topire ale aliajelor sînt de circa 900°C. Sudarea se execută după decaparea pieselor într-o soluţie de 10% acid azotic, deoarece urmele de grăsimi împiedică sudarea. După sudare, piesele se ciocănesc uşor pe linia de sudură, în vederea îmbunătăţirii calităţii sudurii, şi se curăţă de flux; apoi se încălzesc la 650°C şi se lasă să se răcească încet.

Bronzurile sînt dificil de sudat, deoarece preîncălzite la 300—400°C sînt fragile. Se recomandă folosirea unui metal de adaos de aceeaşi calitate, deoarece alamele de sudat sînt mai puţin corespunzătoare. Cele mai dificile de sudat sînt bronzurile cu staniu, care trebuie răcite după sudare foarte încet în nisip fierbinte sau înfăşurate în foi de azbest.

Alte metale neferoase care se sudează în mod corespunzător cu flacăra de gaz sînt nichelul, zincul şi plumbul.

Sudarea altor metale neferoase. Magneziul, un metal uşor, este mult folosit în construcţia de maşini sub formă de aliaje turnate cu conţinut de mangan (1—2%) sau de aluminiu (3—6% sau 10—20%). Acesta se sudează cu puteri ale flăcării de 50—70 l/h acetilenă pentru fiecare milimetru de grosime de material. Piesele de sudat laminate se preîncălzesc la 250—350°C, iar cele turnate pînă la 400°C. Flacăra trebuie reglată cu un mic exces de acetilenă. Oxidul de magneziu care se formează împiedică buna aliere, şi de aceea sînt necesare fluxuri de cloruri de litiu şi magneziu, amestecate cu fluoruri de calciu, bariu sau aluminiu. După sudare, piesele se lasă să se răcească încet, în special cele turnate, apoi fluxul se îndepărtează şi se spală piesele cu leşie şi cu apă.

Aliajele de magneziu: Mg-Mn, Mg-Al-Zn, Mg-Zn-Zr etc, sub formă de piese turnate, înainte de sudare se preîncălzesc la 300 ... 500°C, iar după sudare se răcesc lent. Se folosesc aceleaşi fluxuri ca şi la sudarea magneziului şi o flacără de sudare neutră. După sudare, fluxul se îndepărtează, iar sudura se spală cu leşie şi apă.

Nichelul, cu temperatura de topire de 1452°C şi masa specifică de 8,9 kg/dm3, este folosit ca metal pur sau sub formă de aliaje: monel, nicrom, nimonic, în construcţii de maşini şi aparate; poate fi sudat în bune condiţii cu flacără de gaz,

32

dacă se folosesc fluxuri şi material de adaos de aceeaşi calitate. Puterea flăcării se ia de 100 l/h acetilenă pentru fiecare milimetru grosime de material. înainte de sudare materialul trebuie curăţat atent, iar la sudare se folosesc fluxuri pe bază de borax şi acid boric. Acetilenă trebuie să fie pură; de aceea, la sudarea nichelului se foloseşte acetilenă din butelii. Piesele înainte de sudare se preîncălzesc la 150—250°C. Sudarea se execută cap la cap cu margini răsfrînte, în I, în V şi în X, în funcţie de grosimea pieselor, metodele de sudare fiind aceleaşi ca şi pentru oţel.

Zincul, cu masă specifică de 7,1 kg/dm3, avînd o temperatură joasă de topire de 420°C, se sudează cu gaze de înlocuire a acetilenei: gaze naturale, hidrogen etc. Este necesară folosirea fluxului compus din 60% clorură de amoniu — NH4C1 (ţipirig) şi 40% oxid de zinc — ZnO. Flacăra de sudare trebuie să fie cu un mic exces de gaz. Se sudează numai prin metoda spre stînga cap la cap, cu margini răsfrînte, în I, V etc, în funcţie de grosimea tablei. La sudare, sub table se aşează plăci de grafit. Deoarece se degajă vapori metalici, zincul trebuie sudat cu mască protectoare, iar locurile de muncă trebuie să fie bine aerisite. După sudare, cusătura se ciocăneşte cu bătăi dese şi uşoare de ciocan la temperatura de 120—150°C.

Plumbul cu masa specifică de 11,3 kg/dm3, avînd o temperatură de topire de 327°C, se sudează numai cu gaze de înlocuire a acetilenei, cea mai recomandată fiind flacăra oxihidrică; poate fi folosit şi amestecul de acetilenă-aer. Ca material de adaos se poate folosi sîrmă sau fîşii de plumb. Fluxul folosit poate fi stearină 100% sau amestec de 50% stearină şi 50% colofoniu. înainte de sudare, marginile pieselor se curăţă la luciu metalic. Sudarea poate fi executată în orice poziţie în spaţiu. După sudare, cusătura se bate uşor cu ciocanul de cupru cu cap sferic. Vaporii de plumb sînt foarte toxici şi de aceea se sudează cu măşti de respiraţie.

Titanul şi aliajele de titan nu se sudează cu flacăra de gaz, neputîndu-se asigura protecţia necesară a băii de sudură, deoarece pătrunderea chiar şi în cantităţi foarte reduse a gazelor face ca acestea să difuzeze în masa metalului pe care îl fragilizează.

Metalele greu fuzibile, cum sînt: molibdenul, wolframul, tantalul, nu pot fi sudate, deoarece temperatura flăcării de gaz este prea redusă.

Metalele rare, ca: zirconiul, beriliul, niobiul etc., de asemenea nu pot fi sudate cu flacăra de gaz, deoarece nu se poate asigura o protecţie corespunzătoare faţă de aer.

4.7. ÎNCĂRCAREA ŞI ARMAREA

În practica industrială, flacăra oxiacetilenică este larg folosită la încărcarea prin sudare pentru recondiţionarea părţilor uzate ale pieselor, ca şi pentru execuţia de piese noi care se încarcă cu materialele special destinate unor condiţii de exploatare grele, ca: uzură, coroziune, temperaturi înalte etc. Se recondiţionează piese din oţel, fontă, bronz, etc., iar la piese noi încărcarea se execută pe părţile active ale ansamblurilor supuse la solicitări deosebite. Dacă suprafeţele încărcate cu

33

materiale dure sînt destinate unor uzuri puternice, încărcarea se numeşte blindare. Armarea constă în brazarea (lipirea tare) a plăcuţelor dure de corpul sculelor.

Procedeul oxiacetilenic prezintă avantajul că, prin folosirea unei flăcări uşor carburante, se pot obţine topiri superficiale pe adîncimi foarte reduse, de circa 0,2 mm; excesul de acetilenă carburează uşor suprafaţa oţelului şi coboară temperatura de topire a acestuia cu 100—150°C, fără ca topirea să se producă în adîncime.

Deşi productivitatea operaţiei de încărcare cu flacără oxiacetilenică, socotită în kg/h metal depus, este mai redusă, maximum 1,8 kg/h, faţă de alte procedee, procedeul este larg folosit deoarece pot fi realizate topiri superficiale cu depuneri foarte subţiri (de 0,8 mm), astfel încît chiar în primul strat se obţin caracteristicile necesare condiţiilor grele de exploatare. Prin sudarea oxiacetilenică, menţinînd corect înclinarea flăcării faţă de suprafaţa piesei de sudat pînă se produce topirea superficială, se obţine un procent minim de amestec al materialului de bază in încărcătura de numai l % ceea ce nu se poate obţine cu nici un alt procedeu de sudare. Datorită acestui fapt, chiar cu grosimi minime de încărcare se obţin straturi de duritate mare necesare pentru exploatare.

Pentru obţinerea de suprafeţe dure, rezistente la abraziune, la uzură, la cavitaţie etc., încărcarea se execută cu materiale de adaos cu duritatea cuprinsă între 250 şi 500 HB. Aceste materiale de adaos sînt oţeluri aliate cu Mn-Ti (1,5% Mn+Ti), Mn-Cr-Ti (l,2% Mn, 1—l,9% Cr+Ti) etc., care conţin carburi ale elementelor Mn, Cr, Ti; se încarcă oţeluri carbon sau slab aliate folosindu-se flăcări uşor carburante.

Aliajele folosite pentru obţinerea prin încărcare a unor straturi foarte dure sînt carburile de crom, carburile de wolfram şi crom cu liant de fier si cobalt sau carburile de wolfram. Carburile de crom sau de wolfram-crom sînt folosite la încărcare, sub formă de bare turnate, iar cele de wolfram sub formă de granule cuprinse în tuburi de oţel cu pereţi foarte subţiri. Duritatea acestora se măsoară în unităţi Rockwell, scara C, şi ea poate varia între 70 şi 92 HRC.

Sormaitul (leduritul) este un aliaj dur turnat cu conţinut mare de carburi de crom: 25—31% Cr şi 3,8% C (sormait I), sau 14—17% Cr şi 2% C (sormait II). Se livrează sub formă de bare turnate (sormait I) sau vergele trase cuprate (sormait II). Piesele după încărcare se normalizează la 870—900°C, apoi se călesc de la temperatura de 950°C în ulei, după care se execută o revenire la temperatura de 400—500°C. Se obţin încărcături cu durităţi de 75—78 HRC. Sormaitul este folosit şi la încărcarea sculelor pentru prelucrare la rece: stanţe, plăci, dornuri etc.

Stelitul este un aliaj dur format din carburi de wolfram şi crom cu liant de cobalt şi fier, care se livrează sub formă de bare turnate, cu diametrul de 4—8 mm, în lungimi de 400 mm; are o temperatură de topire de 1350°. Prin încărcare se obţin durităţi de 70—80 HRC. Stelitul îşi menţine duritatea la 700°C. Nu necesită tratament termic. Cu stelit se încarcă piese supuse la uzură mare: mecanisme, matriţe, calibre etc.

Relitul este o carbură dură cu conţinut de 95—96% W şi 3,2—4,2% C. Se

34

livrează sub formă de granule, în tuburi de oţel de 350—400 mm lungime. Are duritatea de 92—94 HRC. Cu relit se încarcă prin aducerea suprafeţei piesei de încărcat la topire superficială (transpiraţie); carbura nu se topeşte, ci pătrunde în metal prin greutatea ei. Temperatura de topire a relitului este de 2700°C. Nu este necesar tratamentul termic. Relitul este folosit în industria constructoare de utilaj petrolier la armarea sapelor de foraj, a carotierelor, racordurile de prăjini etc.

Tot cu flacără oxiacetilenică se execută şi armarea sculelor aşchietoare. Plăcuţele de armare (vidia, pobedit etc.) sînt carburi de wolfram aglomerate cu liant de cobalt şi nichel. După presare, plăcuţele se sinterizează la temperaturi înalte. Plăcuţele se sudează de corpul sculelor aşchietoare cu folii de cupru sau aliaje de cupru, care se interpun între plăcuţă şi corpul sculei. Duritatea plăcilor este de 80—90 HRC şi rezistă pînă ia temperaturi de 1100°C, fără să 'piardă din duritate ceea ce permite prelucrarea cu viteze mari de aşchiere. Armarea se execută cu flacără oxiacetilenică obişnuită, folosindu-se fluxuri de aceeaşi calitate ca pentru sudarea cuprului.

4.8. SUDAREA CONSTRUCŢIILOR METALICE

În vederea realizării unei construcţii sudate este necesar ca înaintea operaţiei de sudare să fie executate operaţiile de pregătire a pieselor componente şi a ansamblurilor de sudat. înainte de debitare, materialul se îndreaptă (dacă este necesar), sau îndreptarea se execută după debitarea pieselor la dimensiunile necesare. Debitarea se execută prin tăierea mecanică sau cu flacăra de gaz şi oxigen în funcţie de natura materialului, grosimea, utilajul disponibil etc. Modul de tăiere cu flacăra de gaz şi oxigen se va arăta la capitolul respectiv. Prelucrarea marginilor pieselor de sudat poate fi executată de asemenea mecanic sau cu flacără de gaz şi oxigen.

Prinderea pieselor în vederea sudării, în cazul cînd nu se folosesc dispozitive, se face de către sudori şi, în funcţie de natura materialului şi de grosimea lui, ea trebuie executată cu deosebită atenţie, aşa cum s-a arătat la tehnologia de sudare a diferitelor metale. O deosebită atenţie se va da modului de prindere şi de sudare a metalelor neferoase, a căror conductivitate termică este mult mai mare decît a oţelului. Pentru oţel, succesiunea de prindere pe lungime, de exemplu pe generatoare, a unei piese cilindrice, şi modul de prindere la îmbinarea unei ţevi cu un fund (sau pentru două ţevi de acelaşi diametru) sînt date în figura 4.26. Distanţa dintre prinderi se ia de 150—200 mm. La prinderi pentru sudarea circulară, în cazul cînd primele trei prinderi executate nu sînt suficiente (pentru diametre mari), se execută la mijlocul acestora alte trei prinderi. Trebuie să se ţină seama de faptul că încă de la prindere trebuie asigurat rostul necesar sudării.

Operaţia de pregătire poate cuprinde şi alte prelucrări: îndoiri, ambutisări, găuriri etc., în funcţie de succesiunea procesului tehnologic întocmit, înainte de începerea sudării este necesar să fie executat un control atent, atît din partea organelor speciale, cît şi din partea acelora care, după pregătire, în continuare,

35

execută operaţiile de sudare. Piesele, în dreptul rostului de sudat, trebuie să fie curăţate de rugină, murdărie, ulei, pentru a se preveni defectele în suduri. De asemenea, se va respecta utilizarea dispozitivelor de asamblare şi de sudare, prevăzute în tehnologia de execuţie a ansamblului respectiv.

După ce toate piesele au fost asamblate, se execută operaţia de sudare în

conformitate cu succesiunea de sudare prevăzută în fişa tehnologică sau planul de operaţii. Succesiunea de sudare trebuie respectată cu stricteţe, întrucît se ţine seama de prevenirea deformaţiilor şi a tensiunilor interne mari, care se pot produce în cazul cînd nu se respectă tehnologia prevăzută pentru ansamblul respectiv.

Ordinea de sudare a profilelor îmbinate oxiacetilenic în T şi U este dată în figura 4.27. Este preferabil ca sudura să fie executată de doi sudori, în special dacă profilele sînt groase, astfel încît procesul să se desfăşoare cît mai simetric începînd de la mijloc spre capete. In acest caz, deformaţiile sînt mai reduse, iar calitatea sudurii este mai bună.

Dacă pentru sudarea profilelor în U este dificilă respectarea succesiunii de sudare indicată, atunci sudura se va executa întîi la interiorul profilului şi apoi la exterior. Metodele de sudare ce se vor aplica sînt cele prevăzute pentru sudarea grosimii respective.

În figura 4.28 sînt indicate pentru sudarea spre stînga a ţevilor de oţel de 2 mm grosime, modul de sudare, înclinarea suflaiului, înclinarea metalului de adaos, pentru diferite poziţii de sudare a cusăturilor.

În figura 4.29 sînt indicate pentru sudarea spre dreapta a ţevilor de oţel de 3 ... 10 mm grosime, modul de sudare, înclinarea suflaiului, înclinarea metalului de adaos, pentru diferite poziţii de sudare a cusăturilor, iar în tabelul 4.8, pentru toate aceste poziţii de sudare, sînt date consumul de acetilenă pe metru liniar de sudură şi timpii de sudare; consumul de oxigen este cu circa 15% mai mare decît consumul de acetilenă.

36

Fig. 4.27. Succesiunea de

sudare cap la cap a profilelor:

a — profil T; b — profil U; 1, 2, 3, 4, 5, 6 — ordinea de

sudare.

Îmbinările dintre ţevi la sudarea oxiacetilenică nu se recomandă să se execute în unghiul dintre ele, ci pe bordura ţevilor (fig. 4.30, a). În felul acesta sînt evitate sudurile de colţ (fig. 4.30, b), care provoacă deformaţii mari şi sînt de calitate inferioară. Prin realizarea sudurilor de bordură se obţin cusături cap la cap

(1 şi 2 fig. 4.30, a), a căror calitate este superioară.Fundurile de recipiente se execută prin cusături cap la cap (fig. 4.30, c, d),

în special în cazul recipientelor pentru presiuni mari, sau cu margini răsfrînte (fig. 4.30, e, f), în cazul recipientelor destinate presiunilor reduse. Se vor evita sudurile în unghi, care rezultă în cazul aşezării suprapuse a tablelor, deoarece acestea, în afară că produc deformaţii mari, dau şi o calitate inferioară îmbinării.

La sudarea grosimilor mari de bare, profile, şine etc., se vor utiliza

37

îmbinări cap la cap, care se recomandă să fie executate de doi sudori deodată, simetric, de o parte şi de alta a îmbinării.

În figura 4.31 este reprezentată o autoclavă din aluminiu sudată oxiacetilenic, cu capacitatea de 750 1 pentru presiuni pînă la 150 N/cm2. În figură sînt repre-zentate îmbinările sudate care toate sînt efectuate cap la cap. Fundul şi gîtul sînt executate astfel încît să nu rezulte îmbinări de colţ: fundul este ambutisat, iar gîtul sudat pe o bordură din material ca să rezulte îmbinări cap la cap. Aceeaşi construcţie este păstrată şi pentru racorduri pentru care, de asemenea, sînt prevăzute borduri din materialul rezervorului.

În general prin procedeul oxiacetilenic nu se exe-cută construcţii cu suduri la table suprapuse sau suduri de colţ, deoarece dau deformaţii mari, iar rezistenţa acestor îmbinări este mai redusă.

Prin sudarea cu gaz se execută numeroase produse ca; aparate pentru industria chimică, recipiente de abur, boilere de apă caldă, clădiri de presiune, conducte, autoclave, recipiente de presiune pentru industria alimentară, separatoare etc. din diferite materiale: oţel, aluminiu, cupru, monel etc.

4.9. SUDAREA PRIN PRESIUNE CU FLACĂRA DE GAZE

La acest procedeu, solicitarea pentru realizarea sudurii se aplică în timpul sau după ce marginile pieselor pe întregul contur au fost încălzite concomitent la o temperatură corespunzătoare, cu un arzător cu flăcări multiple. Se foloseşte flacăra oxiacetilenică sau flacăra unui alt gaz combustibil (gaze naturale, gaze de apă etc.), în amestec cu oxigen cu uri, foarte mic exces de acetilenă.

Temperatura de încălzire a pieselor de sudat variază în funcţie de varianta de sudare adoptată, care poate fi: în stare plastică a marginilor încălzite pînă la temperatura de 1150-1200°C, în

care caz sudura se obţine cu îngroşare; în stare de topire superficială a suprafeţelor rostului încălzite la temperatura de

1400-1450°C, în care caz sudura se obţine cu o mică bavură.La sudarea în stare plastică, sudura poate fi realizată menţinînd o presiune

constantă în tot timpul încălzirii sau prin presiune în trepte. La folosirea presiunii constante cu încălzirea pînă la temperatura de plasticitate, piesele aduse în contact se comprimă la presiuni cuprinse între 15 şi 100 N/mm2 (la oţeluri cu conţinut redus de carbon 15-250 N/mm2 pentru bare şi 20—40 N/mm2 pentru ţevi şi plăci, iar la oţeluri aliate pînă la 100 N/mm2). Este indicat ca înainte de sudare piesele să

38

fie prelucrate la capete în V, la unghi de 6—15°, ceea ce permite o încălzire mai eficace şi mai uniformă a marginilor. Flacăra trebuie să fie cu un foarte mic exces de acetilenă, pentru ca să se prevină formarea oxizilor; în caz contrar, aceştia rămîn incluşi în sudură.

Dacă sudarea se execută în două trepte de presiune, se recomandă ca, înainte de încălzire, piesele să fie comprimate la presiunea de 6... 80 N/mm2, iar după încălzire — pînă la starea plastică — presiunea să fie mărită la 35 ... 40 N/mm2. Prin sudarea la două trepte de presiune, îngroşările care rezultă după sudare sînt mai reduse, deoarece presiunile finale nu sînt mari.

Consumul de acetilenă la sudarea prin presiuni cu flacără de gaze variază între 1,2 ... 2,5 l/h mm2; consumurile mai reduse de acetilenă pe unitatea de suprafaţă sînt pentru secţiuni pline, iar cele mai mari sînt pentru ţevi şi secţiuni plate.

La stabilirea lungimilor de sudat trebuie să se ţină seamă de scurtarea ce se produce în urma refulării, care la secţiuni complete este de 0,3 d (d fiind diametrul barei), iar în cazul ţevilor de 1—1,2 s (s fiind grosimea ţevii).

Sudarea cu topirea superficială a marginilor se realizează cu încălzirea laterală sau frontală a capetelor pieselor, iar comprimarea se execută după ce piesele au fost încălzite pînă la punctul de topire; procedeul se aplică în special la îmbinarea secţiunilor mari. În cazul încălzirii laterale, flacăra suflaiului este îndreptată în interiorul unghiului format între marginile uşor teşite. In cazul încălzirii frontale, suflaiul prevăzut cu becuri laterale se introduce între piesele de sudat. După atingerea temperaturii de topire, suflaiurile se îndepărtează foarte repede (1—2 s), după care se aplică presiunea de sudare de 30—35 N/mm2.

Atît la sudarea în stare plastică, cît şi la sudarea cu topire intermediară cu încălzire laterală, este necesar ca în timpul încălzirii pînă la atingerea temperaturii de circa 1200°C, arzătorului cu flăcări multiple să i se imprime, pe o lungime de 10—15 mm, mişcări de oscilaţie (60—80 oscilaţii/min), pentru a se preveni supraîncălzirile. Maşinile pentru sudarea prin presiune pot fi fixe sau mobile, montate pe remorci, pentru sudarea pe şantier; se fabrică pentru forţe de refulare cuprinse între 30000 şi 150000 N şi de strîngere a pieselor între 69,8103 şi 409,8103 N. Pentru tipurile mici de maşini, strîngerea şi refularea pieselor se fac manual, iar pentru tipurile mari, pneumatic. Suflaiurile cu flăcări multiple cu încălzire laterală sînt formate din cîte două jumătăţi articulate, astfel încît să poată cuprinde piesele de sudat; cele cu încălzire frontală, cu becurile montate lateral pe cele două părţi ale capului de sudare, se introduc în interstiţiul dintre piesele de sudat, în figura 4.33 este reprezentat tipul de arzător sovietic MG-50 cu încălzire laterală, care se fabrică pentru sudarea ţevilor cu diametrul între 30 şi 710 mm (cu grosimea peretelui de 3—14 mm) şi a barelor rotunde între 30 şi 120 mm.

39

40

41

4.10. MASURI DE TEHNICA A SECURITĂŢII MUNCII

În vederea prevenirii accidentelor care se pot produce la sudarea cu flacără de gaze, cum sînt exploziile şi incendiile, se va da o deosebită importanţă manipulării corecte a întregului utilaj de sudare în condiţii de absolută securitate. Pe pereţi, la intrarea în atelier, se vor lipi unele din afişele menţionate la capitolul 2.

Generatoarele de acetilenă se vor amplasa în încăperi separate de locul de muncă, .bine ventilate, şi care iarna nu trebuie să aibă o temperatură minimă sub +5°C. La folosirea generatoarelor în ateliere, distanţa dintre generator şi orice sursă de foc, inclusiv flacăra de sudare, trebuie să fie de minimum 10 m. Nu este permisă introducerea generatoarelor de acetilenă în secţiile de cald: forţă, turnătorie, tratament termic. Temperatura apei de răcire a generatorului nu trebuie să depăşească 75...80°C. In cazul folosirii unui carbid cu dimensiuni sub 25 mm, acesta se va stropi cu petrol lampant în proporţie de 5%. Este interzisă folosirea prafului de carbid. Nu este permisă mărirea presiunii de acetilenă prin încărcarea clopotului generatorului cu greutăţi.

Nămolul din generator va fi aruncat înainte de fiecare încărcare a generatorului cu carbid. Supapele de siguranţă ale generatoarelor vor fi verificate la începerea lucrului şi cel puţin de două ori pe schimb, precum şi după fiecare întoarcere a flăcării. Generatoarele se vor umple cu apă numai pînă la nivelul indicat pe generator. Manipularea generatoarelor se va face conform instrucţiunilor de deservire ale întreprinderii producătoare. Primele cantităţi de acetilenă produse de generator vor fi evacuate în atmosferă, deoarece conţin aer. La terminarea lucrului, acetilenă trebuie evacuată din generator, iar acesta curăţit cu atenţie.

Generatoarele de acetilenă cu debite pînă la 20 m3/h pot fi instalate in încăperi lipite de atelierele pe care le deservesc, cu condiţia ca peretele despărţitor să fie fără goluri şi rezistent la explozii. Acoperişul acestor instalaţii trebuie să fie de construcţie uşoară.

Încăperea generatoarelor de acetilenă va fi prevăzută cu ventilaţie, care sa asigure evacuarea acetilenei acumulată în încăpere, astfel încît concentraţia în aer a acetilenei să fie sub limita de explozie.

În timpul zilei, încăperile generatoarelor de acetilenă trebuie să aibă suficientă lumină naturală, astfel încît să se poată efectua toate lucrările necesare fără a întrebuinţa iluminatul artificial. Iluminatul artificial se va face cu o instalaţie electrică, montată în întregime în afara clădirii.

Suprafaţa încăperii în care se amplasează generatoarele de acetilenă trebuie să fie pe cît posibil în concordanţă cu capacitatea acestora, după cum urmează:

Capacitatea generatoarelor: Suprafaţa încăperii:max. 5 m3/h 8 m2

6 ... 10 m3/h 16 m2

11 ... 20 m3/h 24 m2

42

Pe uşile staţiilor de acetilenă trebuie scris vizibil şi durabil următorul text:Atenţiune! Generator de acetilenă, pericol de explozie, fumatul sau

apropierea cu foc interzise! Accesul persoanelor străine strict interzis!Buteliile de oxigen vor fi ferite de orice murdărie de ulei, în special

robinetele şi reductoarele acestora, deoarece se pot produce puternice explozii.Buteliile de oxigen pot fi depozitate şi în cabinele de lucru ale sudorilor, în

poziţie verticală.Buteliile de acetilenă se vor păstra numai în poziţie verticală, spre a nu se

scurge acetona din ele. Nu este permis un consum mai mare de 650 l/h dintr-o butelie. Buteliile trebuie ferite de încălziri. Ele nu se vor goii complet, ci se va lăsa o presiune de circa 2 daN/cm2, după care se montează buşonul şi capacul şi se vor preda pentru umplere.

Buteliile de acetilenă pot fi păstrate şi folosite chiar în cabinele de lucru, după ce au fost montate corect reductoarele şi verificate neetanşeităţile.

Suflaiul trebuie să fie complet etanş; se controlează aspiraţia la racordul de acetilenă cu degetul, prin deschiderea robinetului de oxigen al suflaiului cu 1/2 rotaţie. Numai după această verificare se montează tubul de acetilenă şi se deschide robinetul de acetilenă al suflaiului.

Orificiile becurilor suflaiului murdărite cu funingine sau zgură se vor curăţa numai cu o sîrmă moale de alamă.

Robinetele buteliilor nu se vor deschide decît parţial, pentru ca în cazul unui pericol să se poată închide rapid. Dacă robinetele sînt defecte sau cu grăsimi, buteliile cu aceste robinete se vor înapoia fabricilor de oxigen.

Reductoarele de presiune, înainte de folosire se vor verifica la etanşeitate, înainte de montare la butelie, se va purja o mică cantitate de oxigen pentru îndepărtarea impurităţilor din racordul buteliei. Resortul reductorului trebuie să fie complet slăbit cînd reductorul nu este folosit. Dacă se produce un îngheţ, dezgheţarea se face !cu apă caldă curată, lipsită de grăsimi. Sigiliul reductorului trebuie să rămînă intact.

Tuburile de cauciuc pentru oxigen, de asemenea, vor fi ferite de ulei sau grăsimi. Nu este permisă folosirea miniului de plumb la etanşare. După montare la aparate, capetele tuburilor de oxigen şi de acetilenă se vor fixa prin coliere metalice, bine strînse, în vederea unei perfecte etanşări. Nu este permisă folosirea tuburilor defecte sau a tuburilor lipite cu bandă izolantă. Pentru legare, tuburile se vor îmbina cu nisipuri duble.

Tuburile de cauciuc, înainte de folosire, se vor purja pentru îndepărtarea impurităţilor din ele. Tuburile nu trebuie să atingă corpuri încălzite sau să fie presate de piese grele. Tuburile defecte se înlocuiesc cu tuburi noi.

Carbidul se va păstra numai în butoaie ermetic menise, depozitate în magazii speciale, uscate, fără alte materiale; carbidul, absorbind umezeala din aer, poate degaja permanent acetilenă în aer, formînd amestec explozibil. Nu se va folosi decît carbid de granulaţie mare: 0,1 sau 2. Este interzisă folosirea carbidului mărunt sau a prafului de carbid, deoarece se pot degaja cantităţi mari de acetilenă,

43

care produc amestecuri explozive. Nu este permisă folosirea carbidului sub dimensiunea de 25 mm; chiar la această dimensiune coşurile se vor umple numai în proporţie de 2/3, pentru ca degajarea acetilenei să nu fie bruscă.

Deschiderea butoaielor de carbid se va face numai cu scule din metale neferoase, pentru a nu se produce scîntei. După preluarea carbidului din butoi, acesta se va etanşa cu capacul respectiv. După consumul carbidului, butoaiele se vor curăţa şi spăla în aer liber, iar praful de carbid strîns se va arunca în gropile de nămol destinate carbidului consumat.

Nămolul din generatoare se va arunca în gropi special destinate, distanţate de clădiri, deoarece el degajă încă multă vreme acetilenă producătoare de amestec explozibil.

Oxigenul în contact cu grăsimi fiind exploziv, nu este permisă nici un fel de ungere a robinetelor sau a tuburilor de oxigen cu grăsimi.

Flacăra de sudare, fiind o sursă puternică de căldură cu temperatură foarte mare, trebuie menţinută la o distanţă de minimum 2 ... 3 mm de piesa de sudat, evitîndu-se atingerea vîrfului suflaiului de piesă, deoarece se pot produce întoarceri ale flăcării.

Primele cantităţi de acetilenă vor fi evacuate în atmosferă, deoarece conţin aer, adică amestec explozibil.

Materialele inflamabile, ca: lemn, hîrtie etc., vor fi îndepărtate din locurile unde se lucrează cu flacăra de gaze, precum şi din apropierea locurilor, deoarece se pot produce incendii; este interzis fumatul pe o distanţă de 10 m de locul de muncă şi în apropierea generatoarelor de acetilenă. Locurile de muncă se vor prevedea cu găleţi şi furtunuri de apă, găleţi cu nisip sau stingătoare chimice, care sînt cele mai recomandate.

La începerea lucrului, se controlează etanşeitatea suflaiului la racorduri şi aspiraţia de acetilenă la racordul de acetilenă, prin deschiderea cu maximum 1/2 rotaţie a robinetului de oxigen. Se controlează apoi funcţionarea corectă prin aprinderea amestecului şi se reglează flacăra necesară, neutră sau uşor carburantă; nu se va aprinde flacăra oxigen. Nu este permisă deplasarea cu suflaiul aprins şi cu tuburile de cauciuc purtate pe umăr sau sub braţ. La încălzirea prea mare a suflaiului, se închide robinetul de acetilenă, iar cu robinetul de oxigen puţin deschis se cufundă suflaiul în găleata cu apă.

Reglarea flăcării se face după aprinderea amestecului de oxigen cu acetilenă. Este interzisă aprinderea flăcării fără oxigen, deoarece se defectează interiorul becului prin funinginea ce se formează. Stingerea flăcării se face închizîndu-se mai întîi robinetul de acetilenă şi apoi cel de oxigen. Nu este permisă deplasarea sudorului cu flacăra aprinsă.

Ţinînd seama de pericolul mare pe care îl formează amestecurile de acetilenă-aer sau acetilenă-oxigen şi viteza mare de propagare a arderii acestor amestecuri, care, în anumite proporţii, trece chiar de 100 m/s, este foarte important ca la execuţia lucrărilor de sudare cu gaz să fie evitată formarea acestora în aer. Un alt mare pericol, după cum s-a mai arătat, îl formează oxigenul în contact cu

44

substanţele organice, cum sînt grăsimile şi uleiurile, provocînd o autoaprindere, urmată de explozii şi incendii. Faţă de aceste pericole, nu este permis persoanelor străine să se apropie de locul de muncă al sudorilor. Locul de muncă trebuie să fie permanent echipat cu echipamentul necesar contra incendiilor: o căldare cu apă, o ladă cu nisip, stingătoare chimice etc., iar sudorii şi ajutorii de sudori în tot timpul lucrului trebuie să poarte tot echipamentul de protecţie necesar.

Locul de muncă al sudorului trebuie să fie aerisit şi păstrat în cea mai perfectă ordine; se vor îndepărta toate materialele inflamabile. Cabinele de lucru trebuie să aibă de o parte mese pentru piesele nesudate şi de altă parte mese pentru piesele sudate. Dacă piesele de sudat au grăsimi sau vopsea, ele se vor curaţi pe întreaga margine de sudat de orice impuritate, înainte de executarea prinderilor de sudură. Curăţirea se va face pe o lăţime de cel puţin 100 mm de fiecare parte a rostului de sudat.

La sudarea în poziţii incomode pentru sudor, culcat sau în genunchi,se vor aşterne folii de cauciuc căptuşite cu pînză ignifugă. La sudarea îninteriorul rezervoarelor, acestea se vor curaţi cu abur, de asemenea se voraşterne sub picioarele sudorului folii de cauciuc căptuşite cu pînză ignifugă.

VERIFICAREA CUNOŞTINŢELOR

1. Care sînt raporturile amestecurilor de oxigen şi gaz combustibil pentruobţinerea diferitelor flăcări de sudare şi în ce cazuri se recurge la ele?

2. Ce avantaje prezintă flacăra de oxigen şi gaze naturale faţă de flacăraoxiacetilenică?

3. De ce este necesară folosirea fluxurilor de sudare şi care este rolul lor?4. De ce este necesar să se acorde o deosebită atenţie funcţionării perfecte

a supapei hidraulice de siguranţă?5. Ce cantitate de oxigen a fost consumată dintr-o butelie de 40 1 dacă la

începerea sudării presiunea a fost de 100 N/cm2, iar la sfîrşitul operaţiei800 N/cm2?

6. O butelie de 40 1 acetilenă are presiunea de 10 daN/cm2. Care este echivalentul în carbid al acestei cantităţi de acetilenă?

7. În ce cazuri se folosesc bateriile de butelii de oxigen şi de acetilenă şicum sînt ele legate în vederea aprovizionării locurilor de muncă?

8. Cum se determină consumurile de materiale şi timpul de sudare cu flacără de gaze dacă se cunoaşte grosimea oţelului de sudat? Aplicaţie în cazul folosirii metodei de sudare spre stînga pentru grosimea de sudat de 3 mm.

9. De ce la executarea unei lucrări trebuie stabilite în prealabil atît succesiunea sudurilor de prindere, cît şi succesiunea de sudare?

10. În ce caz se obţin la sudarea prin presiune în stare plastică, cu flacărade gaze, îngroşări mai reduse în dreptul sudurii executate?

11. Care sînt măsurile de tehnică a securităţii muncii la sudarea cu flacărade gaze?

45

7. PROCEDEE CONEXE SUDĂRII

7.1. TĂIEREA ŞI PRELUCRAREA METALELOR CU FLACĂRA DE GAZE

7.1.1. Generalităţi asupra tăierii metalelor cu flacăra de gaze şi oxigen

Tăierea cu flacăra de gaze şi oxigen a metalelor, faţă de tăierea mecanică, prezintă avantajul că pot fi obţinute productivităţi mult mai mari şi suprafeţe tăiate de calitate corespunzătoare, celor tăiate mecanic. Dacă un metal este încălzit pînă la temperatura de aprindere în oxigen, el arde în jetul de oxigen dezvoltînd o mare cantitate de căldură, menţinîndu-se astfel arderea metalului; pe această proprietate se bazează tăierea metalelor cu flacără de gaze şi oxigen. Acest proces dă rezultate foarte bune, dacă se produc intens oxizii metalului la temperaturi inferioare temperaturii de topire a metalului respectiv. Oţelurile, în special cele cu conţinut redus de carbon, au această proprietate, deoarece temperatura de topire este de peste 1480°C, iar temperatura de aprindere în oxigen de circa 1100°C. Zgura care rezultă din ardere are o temperatură sub 1480°C, astfel încît produsele de ardere pot fi uşor eliminate, fără să se producă topirea oţelului. Oxizii care rezultă sînt foarte fluizi, astfel încît jetul de oxigen îi îndepărtează uşor de rost, iar marginile tăieturii rezultă foarte netede.

Dacă conţinutul de carbon din oţel creşte, atunci temperatura de topire scade, în schimb cea de ardere în oxigen creşte, din care cauză tăierea este mai dificilă. Astfel, dacă conţinutul de carbon în oţel este de circa 0,70%, atît temperatura de aprindere în oxigen, cît şi cea de topire, devin aproape egale, de circa 1300°C, ceea ce îngreuiază procesul de tăiere. La conţinuturi de carbon mai mari, temperatura de aprindere în oxigen creşte, iar temperatura de topire scade; din această cauză, oţelurile cu conţinut mare de carbon şi fontele nu pot fi tăiate cu flacăra decît dacă se folosesc suplimentar fluxuri care să fluidizeze oxizii formaţi şi să micşoreze temperatura de formare a acestora. De exemplu, la fonta cu 2,5% C, temperatura de topire este de circa 1250°C, iar cea de aprindere în oxigen de circa 1400°C.

Pentru tăiere se folosesc suflaiuri speciale, cu care, după ce flacăra aduce metalul de tăiat la temperatura de ardere în oxigen, se dă drumul unui jet de oxigen, care arde metalul. La oţelurile cu conţinut redus de carbon sau slab aliate, cantitatea de căldură degajată prin ardere este de 5—10 ori mai mare decît căldura degajată de flacăra de încălzire, ceea ce are drept efect menţinerea continuă a arderii, iar ca rezultat — tăierea. Flacăra totuşi este menţinută în continuare, pentru ca tăierea să se producă continuu, deoarece detenta oxigenului poate răci locul de tăiere şi întrerupe procesul.

Oţelurile înalt aliate, fontele, metalele neferoase şi aliajele lor, nu satisfac condiţiile arătate pentru tăierea oţelului cu conţinut redus de carbon, deoarece temperaturile de aprindere în oxigen sînt superioare temperaturilor de topire. Metalele neferoase au şi conductivitate termică mare, iar oxizii se formează la

46

temperaturi de topire superioare temperaturilor de topire ale metalelor respective, din care cauză tăieturile cu flacăra de gaze şi oxigen nu pot fi realizate în condiţii de calitate corespunzătoare.

Dar oţelul, chiar cu conţinut de carbon redus conţine elemente de aliere greu fuzibile sau elemente care formează zguri greu fuzibile, de exemplu crom, molibden, siliciu, wolfram etc., tăierea devine foarte dificilă. în schimb, alte elemente, cum este de exemplu manganul, favorizează tăierea, astfel încît oţelurile manganoase cu 12—14o/o Mn se taie în foarte bune condiţii, deşi conţinutul de carbon din aceste oţeluri depăşeşte l %.

Pentru tăierea materialelor ce nu satisfac condiţiile arătate, se folosesc fluxuri care fluidizează zgurile formate, în acest caz obţinîndu-se tăieturi, însă de calitate inferioară, cu rugozităţi încît după tăiere sînt necesare prelucrări mecanice.

7.1.2. Utilaje pentru tăierea cu flacără de gaze şi oxigen

Pentru tăierea cu flacără de gaz şi oxigen este folosit suflaiul de tăiere, la care, în afara ţevii de amestec pentru amestecul de gaz, este prevăzută la partea superioară şi o conductă suplimentară pentru oxigenul de tăiere. După încălzirea piesei de tăiat şi aducerea începutului de tăiere la temperatura de aprindere, se dă drumul oxigenului de tăiere prin conducta suplimentară, de unde, printr-un ajutaj, jetul de oxigen de tăiere este îndreptat asupra locului de tăiat.

Arzătorul de tăiere prevăzut cu robinetul de oxigen de tăiere la partea superioară se montează la fel ca şi cel de sudare în mîner, cu ajutorul piuliţei 2 (fig. 7.1, a). Amestecul de gaz şi oxigen necesar flăcării de încălzire din arzător trece în spaţiul inelar dintre becul exterior 9 şi cel interior 10, iar oxigenul de tăiere trece prin orificiul central al becului interior 10. Arzătorul se montează pe un cărucior, care menţine distanţa dintre bec şi piesa de tăiat; în cazul tăierilor circulare, căruciorul cu arzătorul montat pe el se ataşează la compas (fig. 7.1, b).

47

Fig. 7.1. Arzătorul de tăiere şi compasul-cărucior al arzătorului de tăierea - arzătorul de taiere; 1 - injector; 2 - piuliţă; 3 - cameră de amestec; 4 – ţeavă de amestec; 5 - ţeavă pentru

oxigen; 6 - robinet pentru oxigen, 7 – fluture; 8 – cap de tăietor; 9 - bloc exterior pentru amestecul de gaze; 10 - bec interior pentru oxigen; b - compasul-cărucior al arzătorului de tăiere; 1 – cărucior; 2 – roata căruciorului; 3 –

bolţ; 4 - braţul compasului; 5 — vîrful compasului

Arzătoarele pentru gaze naturale şi oxigen sînt asemănătoare celor de acetilenă-oxigen cu unele modificări ale dimensiunilor găurii de intrare în camera de amestec şi ale spaţiului inelar dintre becul interior şi exterior al capului de tăiere, deoarece este necesar un debit de gaz natural cu circa 60% mărit faţă de acetilena. Gazele naturale fiind de circa 40 de ori mai ieftine decît acetilena, prin folosirea lor se micşorează costul pe metru de tăietură cu 25—30%. Flacăra cu gaze naturale şi oxigen avînd o temperatură mai redusă faţă de tăierea cu acetilena şi oxigen, calitatea tăieturii rezultă mai bună.

Tăierea manuală a pieselor se execută după trasare; în cazul cînd sînt folosite metode mecanizate, nu mai este necesară trasarea, iar calitatea suprafeţelor tăieturilor nu este inferioară suprafeţelor prelucrate mecanice.

Cea mai simplă mecanizare se obţine prin montarea arzătorului !a un cărucior antrenat de un mic motor electric, ceea ce conduce la obţinerea de viteze constante de tăiere. Cărucioarele pot fi montate pe şine, conduse după şabloane sau ataşate la un compas. Aceste maşini sînt în general portabile. Pentru tăierea pieselor în serie se folosesc maşini staţionare, la care arzătorul este dirijat prin copiere după şabloane (cu pantograf), sau cu mecanisme cu role magnetice şi braţe articulate.

Ghidarea arzătorului în timpul tăierii poate fi manuală, mecanică şi electrică. în figura 7.2 sînt date tăierea după o riglă-colţar, tăierea cu un pantograf după un model, cu care se pot obţine piese mai mici, de aceeaşi mărime, sau mai mari decît piesa model, şi cu o maşină staţionară cu braţe articulate după un şablon. Tăieturile se pot executa atît pentru contururi de piese exterioare sau interioare (decupări) după şabloane, care la rîndul lor pot fi cu contur la exterior sau la interiorul unei decupări.

În prezent, în întreprinderile moderne, maşinile de tăiere sînt complet automate, la care comanda este fotoelectrică (după desene la aceeaşi scară sau micşorate pînă la 1 :100), sau numerică (cu benzi perforate), dotate cu echipament electronic, care pot executa tăieturi cu suprafeţe tăiate de înaltă calitate şi cu un mare grad de precizie pentru abateri la dimensiunile nominale. Maşinile sînt echipate cu arzătoare multiple, care constituie instalaţii speciale de lungimi pentru 48

Fig. 7.2. Dispozitive de ghidare pentru tăierea pieselor:a — cu arzătorul ghidat după o riglă; 1 — piesa de tăiat; 2 — ghidaj; 3 — arzător; b - braţ tăietor pe care se montează arzătorul; c — cu braţe articulate şi ghidare magnetică după un şablon; 1 — coloana

maşinii; 2 — braţe articulate; 3 — arzător ghidat de balţ magnetic; 4 — piesa de tăiat; 5 — şablon.

tăiere şi lăţimi ocupînd hale întregi.

7.1.3. Tehnologia tăierii metalelor cu flacără de gaze şi oxigen

Pentru aducerea locului de început de tăiere la temperatura de aprindere (ardere) într-un timp cît mai scurt, se recomandă folosirea flăcării oxidante cu un

raport volumetric , adică a unei flăcări a cărei temperatură este cu

150 ... 200°C mai mare decît a flăcării neutre, folosite la sudare.Pentru ca procesul de tăiere să se desfăşoare continuu, flacăra trebuie

menţinută pe întreaga durată a operaţiei de tăiere. Menţinerea flăcării mai prezintă şi avantajul că nu permite ca zgura formată pe marginile tăiate să se solidifice; de asemenea, flacăra ajută şi la fluidizarea şi îndepărtarea ţundărului de pe suprafeţele pieselor de tăiat. Se recomandă însă ca puterea flăcării în timpul operaţiei de tăiere să fie micşorată, ceea ce prezintă avantajul obţinerii unor suprafeţe tăiate de calitate superioară; totodată crestele superioare ale tăieturilor nu sînt aduse la topire, ceea ce ar constitui defecte ale tăieturilor. O putere mai redusă a flăcării conduce şi la un consum mai mic de gaz combustibil.

Timpul de încălzire pînă la temperatura de aprindere, respectiv pînă la pornirea jetului de oxigen, este de 5 pînă la 20 s pentru table de oţel cu conţinut redus de carbon, cu grosimea de la 5 la 60 mm la folosirea gazelor naturale, timpul de încălzire este mai mare cu 20—30% faţă de timpul de încălzire cu flacăra oxiacetilenică. Locul de încălzire pentru începutul tăierii trebuie perfect curăţat înainte de încălzire; în caz contrar, timpul de încălzire creşte.

La începutul tăierii, becul se menţine perpendicular faţă de tablă, numai în cazul cînd se lucrează cu viteze mai mari faţă de cele recomandate, iar la apariţia striurilor de întîrziere la partea inferioară pentru table de grosimi pînă la 20 mm se recomandă înclinarea înainte a arzătorului cu 15—20°.

Puritatea oxigenului de tăiere este foarte importantă, şi de aceea se recomandă folosirea oxigenului de tip 99; calitatea tăieturii se înrăutăţeşte şi viteza de tăiere scade la folosirea oxigenului tip 98 sau tip 97. Pe o adîncime de 1,5—2 mm de la suprafaţa tăiată, în metalul tăiat, se formează o zonă influenţată termic cu grăunţi măriţi. La tăierea oţelurilor cu conţinut mărit de carbon, din cauza călirii se pat produce chiar fisuri.

La tăiere, în cazul cînd regimurile indicate nu sînt respectate, se pot forma defecte, ca: topirea crestelor superioare, striuri de întîrziere la marginile inferioare, smulgeri de material, şanţuri etc.

În locul acetilenei sau al gazelor naturale pot fi folosite şi lichide combustibile, ca petrol lampant, benzină şi benzen, în care caz sînt necesare suflaiuri prevăzute cu evaporatoare. în aceste suflaiuri, lichidul combustibil este evaporat şi antrenat de oxigenul flăcării de încălzire.

Locul de începere a tăierii şi sensul de tăiere sînt foarte importante pentru piesele tăiate, în vederea prevenirii deformaţiilor şi obţinerii dimensiunilor corecte

49

ale pieselor tăiate. în general, la începutul tăierii se taie părţile cele mai subţiri, ce vor rezulta ca deşeuri, pentru ca piesa să fie cît mai mult menţinută de către părţile mai solide ale plăcilor, din care se decupează piesa. Astfel, o piesă circulară se va tăia conform figurii 7.3, a adică se va tăia întîi partea subţire (haşurată), şi apoi părţile mari; la fel se execută tăierea pieselor dreptunghiulare sau pătrate (fig. 7.3,

b).În cazul cînd tăierea se începe din plinul tablei, în prealabil se execută cu burghiul o gaură cu diametrul de 10 mm. Găurirea poate fi efectuată şi prin ardere cu un arzător de tăiere, aşezat la o distanţă de 5—7 mm de suprafaţa piesei. După ce locul de găurire a fost adus la temperatura de aprindere în oxigen, se dă drumul oxigenului de tăiere; concomitent se îndepărtează uşor arzătorul şi i se imprimă o mişcare înceată lateral, prin care se începe perforarea, după care se apropie arzătorul la distanţa necesară tăierii şi se începe tăierea conform figurii 7.4.

Arzătorul de tăiere poate fi folosit şi la prelucrarea pieselor cilindrice sau plane prin rabotare sau scobire. În acest caz, arzătorul este înclinat înainte în funcţie de grosimea necesară de scobit. Scobirea este folosită în uzinele metalurgice la îndepărtarea defectelor de pe suprafeţele produselor turnate sau laminate.

Tablele subţiri şi de grosime mijlocie pot fi tăiate şi în pachet; înainte de a

fi strînse în pachet se planează pentru ca interstiţiile dintre ele să fie minime. Strîngerea lor se face cu scoabe. Această metodă de tăiere este foarte productivă, deoarece se realizează economii mari de materiale şi de timp de tăiere.

Procedeele de tăiere sînt larg folosite în ţara noastră în multe domenii tehnice, în special cu utilizarea gazelor naturale, care sînt ieftine; totodată se obţin tăieri de calitate superioară.

7.1.4. Tăierea la diferite temperaturi

Tăierea metalelor cu grosime mare este avantajos să fie executată după

50

Fig. 7.4. Fazele de găurire prin ardere;

a - încălzirea; b - mişcarea uşoară în sus şi lateral cu pornirea jetului de oxigen;

c - înaintarea laterală uşoară şi începutul găurii;d - apropierea arzătorului cu începerea tăierii.

încălzire, în care caz vitezele de tăiere obţinute sînt mai mari, iar consumul de gaz combustibil şi oxigen pe unitatea de lungime tăiată este mult mai redus. Este recomandabil ca tăierea să fie executată la temperaturi de 500 ... 600°C, dacă este posibil chiar si la temperaturi de peste 1000°C.

În întreprinderile siderurgice, tăierea la temperaturi înalte este o operaţie curentă, deoarece în procesul tehnologic semifabricatele sînt încălzite, astfel încît operaţia de tăiere poate fi inclusă pe fluxul de fabricaţie cînd materialul se află în stare caldă. în acest caz, operaţiile de aducere şi de răsturnare a blocurilor, bramelor şi ţaglelor sînt mecanizate şi se dispune de maşini de tăiere corespunzătoare tăierii la cald. Pentru tăierea materialelor cu grosimea de 50 ... 100 mm, vitezele de taiere la temperaturi de 1000°C sînt de peste 4 ori mai mari, faţă de tăierea la temperaturi obişnuitei în industria siderurgică, gazele combustibile folosite pentru tăiere sînt gazele naturale, gazul de iluminat şi propanul care prezintă avantajul unor arderi lente. Reglarea flăcării şi deci consumul de gaz este independent de temperatura materialului, însă ţinînd seamă de vitezele mari de tăiere care pot fi obţinute, rezultă importante economii de gaze. Rosturile care rezultă la tăierea metalului cald sînt mai late cu circa 20% faţă de tăierea la rece (20°C). Mărirea consumului de oxigen faţă de consumul normal poate, de asemenea, mări viteza de tăiere atît la temperaturi reduse, cît şi la temperaturi înalte. Se recomandă folosirea gazelor naturale, deoarece în acest caz, distanţa faţă de piesa de tăiat este mai mare şi mersul tăierii este mai bine observat. Pentru tăierea metalelor cu grosimi peste 300 mm, în special pentru tăieri la cald, este necesar ca suflaiurile să fie prevăzute şi cu circulaţie de apă. Tăierea la cald, la fel ca şi tăierea la rece, este avantajos să fie executată pe lungimi cît mai mari. Astfel, pentru tăierea blocurilor cu grosimea de 200 mm, la lungimea de 1 m, sînt necesari 3 mm oxigen pentru o tonă de oţel tăiat la temperatura de 20°C şi numai 1,2 m3 în cazul cînd este încălzit la temperatura de 800°C; la tăierea lungimilor de 6 m, la temperatura de 20°C sînt necesari 0,5 m3

oxigen pe tona de oţel tăiat, iar la temperatura de 800°C consumul este de numai 0,2 m3 pe tona de oţel tăiat. Rezultatele bune se obţin cu suflaiurile cu amestec exterior al flăcării. Cele mai avantajoase sînt suflaiurile combinate, care folosesc la începutul tăierii becuri cu amestec în interiorul suflaiului, iar în timpul tăierii becuri la care amestecul se produce la exterior.

7.1.5. Tăierea cu oxigen şi pulbere

Oţelurile aliate şi înalt aliate conţin elemente de aliere care la tăierea cu flacără îngreuiază procesul de ardere din cauza formării oxizilor greu fuzibil. Aceşti oxizi împiedică accesul oxigenului pe suprafaţa metalului; de aceea, pentru tăiere se recurge la introducerea suplimentară de pulberi metalice sau pulberi abrazive. Arderea pulberilor metalice de fier, introduse în jetul de oxigen de tăiere, degajă o cantitate suplimentară de căldură, care topeşte oxizii greu fuzibili. îndepărtarea acestora de către suflul de oxigen are loc o dată cu ceilalţi oxizi formaţi, sub forma unei zguri fluide. Folosirea pulberilor abrazive se bazează pe

51

acţiunea mecanică de îndepărtare a oxizilor greu fuzibili formaţi, însă rezultatele sînt mai slabe, iar costul tăierii ceva mai ridicat. Ca pulberi abrazive se folosesc nisipul cuarţos sau carbonatul de calciu (calcit). Nisipul cuarţos prezintă dezavantajul că degajă gaze toxice.

Pulberile metalice cele mai folosite la tăiere sînt pulberile de fier de granulaţie fină sau amestecuri de pulbere de fier cu pulbere de aluminiu. Prin acţiunea lor termodinamică dau cele mai bune rezultate, iar produsele de ardere nu sînt toxice.

Pentru tăierea oţelurilor înalt aliate, pulberile de fier trebuie să aibă un conţinut de minimum 98,5% Fe şi maximum 0,1% C şi un conţinut cît mai mic de O2 sub formă de oxizi. Granulaţia trebuie să fie sub 0,2 mm, aceasta pentru ca fenomenele chimice şi de topire a oxizilor greu fuzibili să se producă în timpi cît mai scurţi posibili.

Cu rezultate mai bune se folosesc amestecul de 85% pulbere de fier şi 15% pulbere de aluminiu. Pulberea de aluminiu are rolul de a mări viteza de reacţie, mărind totodată şi căldura degajată de oxizi de aluminiu formaţi, care dizolvă oxizii de fier şi de crom, rezultînd viteze mari de tăiere.

Pentru tăiere sînt necesare suflaiuri speciale şi buncăre de pulbere. Suflaiurile, în afară de orificiile pentru amestecul de gaz combustibil şi oxigen necesar flăcării şi pentru oxigenul de tăiere, mai conţin şi un orificiu suplimentar pentru

După ce locul de început de tăiere a fost adus la temperatura de ardere necesară, se apasă pe pîrghia oxigenului de tăiere şi a pulberii, imprimîndu-se totodată suflaiului viteza necesară de înaintare pentru tăiere.

În figura 7.5 se reprezintă capul suflaiului de tăiere, cu pulbere.Pentru tăierea tablelor cu grosime de 25...50 mm, sînt necesari; 5...10 m3/h

de oxigen la presiunea de 35...36 N/cm2, 0,4...0,5 cm3/h acetilenă la presiunea de 4 N/cm2 şi 7 ... 8 kg/h pulbere de fier.

Cu flacără şi cu pulberi metalice se taie: oţelurile cu conţinut mărit de carbon, fontele, oţelurile înalt aliate inoxidabile şi refractare etc.

Suflaiurile pentru tăiere cu pulbere pot fi folosite şi la curăţirea suprafeţelor, prin îndepărtarea defectelor de pe suprafeţele exterioare ale blocurilor, bramelor etc. De asemenea, se construiesc suflaiuri lance pentru tăieri şi străpungeri ale căptuşelilor refractare, ale pereţilor din beton etc. La aceste suflaiuri, cele mai bune rezultate se obţin cu pulberea adusă printr-un ajutaj separat

52

Fig. 7.5. Secţiune prin capul suflaiului de tăiere cu

pulberi metalice.a — oxigen de tăiere; b — pulbere

metalică c — amestec de oxigen cu gaze combustibile.

în capul suflaiului.

7.1.6. Tăierea longcav

Ţinînd seama că, în tehnica sudării, sînt folosite pe scară largă rosturile în U, adică în dublu J (în tulpină), rosturi care prezintă o serie de avantaje mari la sudarea automată a tablelor cu grosimi începînd de la 16 mm, în prezent cu suflaiuri speciale de tăiere cu flacără aceste rosturi pot fi obţinute cu o mare precizie. Pînă nu de mult rosturile în U (J) se executau prin prelucrări mecanice la maşini-unelte, însă costul ridicat al acestor prelucrări limita folosirea lor, deşi ele sînt avantajoase pentru realizarea unor îmbinări sudate de calitate. Cu suflaiuri de anumită construcţie se poate executa tăierea cu flacără a rosturilor în tulpină, ceea ce permite, pe lîngă realizarea unor suduri de înaltă calitate, şi sudarea automată a rosturilor de lungimi mari, deci o productivitate mare la un cost redus. Această tăiere este cunoscută sub denumirea de tăiere longcav.

Rosturile în U (J) se execută cu perete înclinat la unghiuri între 10 şi 30°C faţă de axa verticală a rostului, iar partea inferioară de la fundul rostului este curbată astfel încît după sudare rezultă o rădăcină complet pătrunsă (fig. 7.6).

Unghiurile rosturilor se aleg în funcţie de tehnologia de sudare şi cu cît pătrunderea la sudare este mai mare, cu atît unghiul rostului poate fi micşorat. în unele cazuri, însă, şi pentru o aceeaşi grosime pot fi folosite unghiuri diferite, în funcţie de procedeul de sudare care se aplică după tăiere.

Jetul de tăiere a marginii este dirijat astfel încît profilul tăieturii să rezulte un J, urmat de un jet de tăiere vertical la rădăcina rostului. Profilul în J se obţine cu două suflaiuri, unul care realizează tăierea marginii înclinate şi celălalt care la partea inferioară deviază tăierea astfel încît să rezulte călcîiul necesar.

Tăierea se execută cu maşini de tăiere pe care se montează căruciorul cu suflaiuri. Cele trei suflaiuri sînt fixate pe un suport comun, ansamblul formînd căruciorul port-suflai, iar o moletă solidară cu căruciorul se deplasează pe tabla de tăiat astfel încît menţine suflaiurile la distanţa constantă de tablă.

Prima operaţie este tăierea la capătul tablei cu primul suflai pentru decuparea pînă la un unghi de maximum 30° pentru tablele cele mai groase, maximum 100 mm. După ce maşina a fost adusă la punctul de plecare, adică pe o

53

Fig. 7.6. Forme de rosturi în U cu diferite înclinări ale pereţilor de la 10° la 30°:1 — 10'; 2 — 20°; 3 — 30°.

bucată de tablă sudată la capătul tablei de tăiat şi care serveşte pentru amorsarea tăieturii, se poziţionează suflaiurile pentru tăierea în tulpină şi a celei pentru tăierea călcîiului de la rădăcina rostului. Suflaiul principal este răcit cu apă, ţinînd seamă de temperatura înaltă care se degajă. Unghiul de tăiere al suflaiului principal, adică înclinarea tăieturii tulpinei şi înclinarea celui de-al doilea suflai pentru tăierea călcîiului se reglează cu p scară gradată. înălţimea călcîiului se obţine prin poziţia .suflaiului, care deviază flacăra primului suflai. în funcţie de grosimea de tăiat se stabilesc vitezele de tăiere şi presiunea oxigenului de tăiat. Amorsele sudate la tabla pentru început uşurează reglarea pentru tăieturile de serie.

Pentru tăierea tablelor de 60 mm grosime cu un unghi al flancurilor de maximum 30°, presiunea gazului se ia de 0,2 bar, iar a oxigenului de tăiere de maximum 10 bar, cu un debit maxim de 23 m3/h.

La tăiere, se recomandă folosirea gazelor naturale 3au a propanului, în care caz nu se produc defecte de topire a marginilor rostului.

7.1.7. Scobirea cu flacără

Scobirea cu flacără este o prelucrare mult folosită în construcţia de maşini, de aparate şi de recipiente la prelucrarea rădăcinilor pe partea opusă sudurilor executate, în vederea completării la rădăcina ,sudurii. După cum s-a arătat, pentru procesul de tăiere jetul de oxigen de tăiere trebuie suflat perpendicular sau puţin înclinat faţă de suprafaţa superioară a metalului de tăiat, în vederea obţinerii tăieturii. Dacă jetul de oxigen de tăiere este înclinat cu un unghi mic faţă de suprafaţa metalului, în locul tăieturii se obţine o scobitură de profil oval mai mult sau mai puţin adîncă, în funcţie de înclinarea dată jetului de oxigen.

Aparatele de scobire sînt tot suflaiuri, la care se ataşează becuri de scobire curbe sau drepte, obţinîndu-se şanţuri cu secţiune ovală sau dreaptă, conform figurii 7.7. Suflaiul de scobire (arzătorul) este la fel ca şi suflaiul de tăiere dat în figura 7.1, la care, însă, capul de tăiere 8 ,cu becuri se schimbă cu un cap de scobire drept sau curb, sau eventual se schimbă numai becurile interior şi exterior.

Gazele combustibile folosite sînt aceleaşi ca pentru tăierea cu flacără, adică acetilena sau gazele naturale la presiunea de 4...8 N/cm2; presiunea oxigenului pentru scobire se ia de 40 ... 70 N/cm2. Adîncimea şanţului se obţine de 2 ... 10 mm, cu lăţimea de 5 ... 15 mm, în funcţie de presiunea folosită de înclinarea becului şi de viteza de înaintare a suflaiului, care poate varia între 0,5 şi 1,5 m/min. Pentru începerea operaţiei, becul se menţine la un unghi de 60 ... 70°, iar după ce s-a obţinut temperatura de aprindere a metalului pentru tăierea de scobire, se mic-şorează unghiul de înclinare la 15 ... 30°, imprimîndu-se viteza necesară odată ,cu deschiderea ventilului oxigenului de scobire. Viteza de scobire se alege în funcţie 54

Fig. 7.7. Forme de ştanţuri la scobirea cu flacără:

a - de secţiune ovală; b - de secţiune plană.

de adîncimea necesară a şanţului.La fel ca şi pentru tăiere, este necesar ca oxigenul să aibă p puritate de

minimum 99%; în caz contrar, viteza de scobire trebuie micşorată, iar suprafeţele scobite obţinute nu sînt de calitate corespunzătoare.

Scobirea este folosită şi la rabotarea pieselor pentru construcţii de maşini şi aparate, în care caz pentru obţinerea suprafeţelor netede este necesar ca şanţurile de scobire să fie dese şi fine.

7.1.8. Mecanizarea şi automatizarea operaţiei de tăiere

Mecanizarea şi automatizarea operaţiei de tăiere se face prin folosirea maşinilor de tăiere cu flacără de gaze astfel încît dirijarea flăcării şi a jetului de oxigen de tăiere să nu se mai execute cu suflaiuri manuale după linia de tăiere trasată în prealabil pe piesa de lucru, ci această operaţie să fie executată cu suflaiuri montate pe o maşină. Operaţia trebuie astfel condusă, încît după tăiere să nu mai fie necesară nici o operaţie de prelucrare, de asemenea tăierea să fie executată simultan cu suflaiuri multiple, în vederea obţinerii de productivităţi cît mai mari. Economicitatea folosirii maşinilor de tăiere este în funcţie de numeroşi factori: capacitatea de .tăiere a maşinii, numărul de suflaiuri ale maşinii cu care se execută simultan tăierea pieselor respective, productivitatea instalaţiei, cota de amortizare a investiţiilor etc.

Maşinile de tăiere cu flacăra de gaze sînt considerate maşini-unelte, la care scula de prelucrare este suflaiul; tăierea nu se face prin contactul direct al sculei, prin separarea pieselor tăiate, care ,se obţine prin deplasările suflaiului de tăiere la distanţa necesară grosimii respective supuse operaţiei.

Dacă însă seria de piese ,de tăiat permite introducerea unei maşini de tăiere, este indicată folosirea acestor maşini, deoarece se pot obţine suprafeţe tăiate de calitate atît în privinţa dimensiunilor pieselor, cît şi a rugozităţii suprafeţelor.

Pentru serii mari de piese se recomandă maşinile la care nu numai tăierea se face automat, ci la care şi comanda operaţiei de tăiere este automatizată, cu posibilitatea folosirii mecanismelor centrale de antrenare cu fotoscop şi a mai multor suflaiuri, ceea ce conduce la obţinerea de piese precise, de o calitate superioară a tăieturilor la un preţ de cost redus.

Ţinînd seamă că, în prezent, sînt folosite procedee de sudare automată sub flux şi în mediu de gaz protector şi pentru ca să nu mai fie folosită sudarea manuală la rădăcina rosturilor din cauza impreciziei tăieturilor, devine absolut necesară o precizie mare a tablelor tăiate, posibilă de realizat cu maşinile moderne de tăiere. Pentru sudarea complet automată a unor rosturi lungi de 10 ... 12 m, este necesar ca variaţiile dimensiunilor rosturilor să fie sub 0,8 mm, iar uneori în construcţii navale aceste variaţii ale dimensiunilor rosturilor sînt indicate chiar pentru lungimi de 20 mm. Aceasta conduce la condiţii de precizie de 0,2 mm ale dimensiunilor rosturilor pentru aceste lungimi mari de tăiere.

În prezent, maşinile mari pentru tăiere automată sînt echipate cu agregate

55

complexe cu trei suflaiuri, care la lungimi mari execută dintr-o singură trecere rosturi în X, Y şi K, cu precizia necesară.

Maşinile moderne de tăiere automată, echipate cu suflaiuri multiple mai sînt echipate şi cu reglarea automată capacitivă a distanţei bec-piesă de tăiat şi chiar dacă tablele de tăiat prezintă ondulaţii, distanţa bec-piesă este menţinută, ceea ce conduce la obţinerea de tăieturi precise de calitate superioară.

56

7.1.9. Maşini de tăiere

Cele mai simple maşini de tăiere sînt maşinile portative formate dintr-un cărucior antrenat de un mic motor electric. Aceasta imprimă suflaiului montat pe

57

cărucior o viteză constantă de înaintare pe linia de tăiere. Suflaiul montat în general pe o bară a căruciorului este condus fie manual, după o trasare prealabilă pe piesa de tăiat în cazul tăierilor curbe, fie după un ghidaj drept pentru tăiere în linie dreaptă, fie după un dispozitiv cu compas pentru tăiere circulară. Maşina portativă este antrenată de un motor şi, de exemplu, la tăieri curbe, sudorul o ghidează după urma trasată. Cu unele maşini portative pot fi realizate tăieturi chiar automat. Motorul de antrenare a căruciorului este de putere mică, în general de 40 ... 60 W, alimentat de la reţeaua electrică a atelierului. Viteza de înaintare este reglată cu ajutorul unui buton care poate fi rotit în jurul unei scări gradate, pe care sînt notate vitezele de tăiere. În timpul tăierii, viteza reglată rămîne constantă pe toată durata de tăiere pentru grosimea respectivă de tăiat. Suflaiurile maşinilor portative au capete de tăiere plate sau rotunde. În cazul cînd maşina este echipată cu capete plate, sensul de tăiere este numai unul adică „becul oxigenului de tăiere în urma becului flăcării de încălzire", în timp ce cu capete rotunde sensul poate fi oricare.

În figura 7.8 sînt reprezentate vederi ale unei maşini portative de tăiere, cu care se pot executa manual tăieri curbe, iar mecanizat tăieri drepte şi tăieri circulare, în care caz maşina mai trebuie să fie echipată suplimentar cu şină de ghidare 23 (fig. 7.8), respectiv cu un compas 3 (fig. 7.9). În figura 7.8 la poz. 20 se arată şi un suflai cu cap lat, care poate fi folosit la .tăieri drepte (spre dreapta în cazul de faţă), iar în figura 7.9 se arată modul cum pot fi efectuate tăierile circulare cu ajutorul unei tije-compas, introdusă în cutia montată pe un vîrf de centrare. Această cutie poate fi introdusă la ambele capete ale tijei şi fixată la distanţa necesară, pentru ca să poate fi executate tăieri de discuri mari (1), în care caz căruciorul rulează în interiorul discului ce urmează să fie tăiat, şi tăieri de discuri mici (2), în care caz cercul descris se află în interiorul cercului de rotire a căruciorului. Braţul portsuflai poate fi echipat şi cu două suflaiuri, în care caz pot fi executate tăieri în X, K şi Y. De asemenea, pot fi tăiate şi benzi cu lăţimea de 40 ... 425 mm, în care caz pe bară se montează două suflaiuri — de o parte şi de cealaltă a căruciorului — benzile putînd fi tăiate drept sau înclinat (în V). Maşinile portative mai pot fi echipate cu distribuitoare de pulberi pentru tăierea grosimilor mari, tăierea fontelor şi tăierea oţelurilor înalt aliate. Cu aceste maşini pot fi executate tăieri cu viteze de 750 mm/min pentru table de 2 mm grosime şi de 260 mm/min pentru table de 100 mm grosime.

O altă grupă de maşini de tăiere sînt maşinile staţionare. Această grupă cuprinde maşinile cu braţe articulate, care execută tăierea mecanizat după şabloane; sînt maşini folosite la serii mici, deoarece sînt echipate cu un singur suflai. Pot executa tăieri de piese cu configuraţia complexă, folosite în locul pieselor stanţate sau forjate, deoarece piesele după tăiere nu necesită vreo prelucrare a contorului. În figura 7.10 se reprezintă o maşină de tăiere cu braţe articulate.

58

Şablonul respectiv 9 se montează pe braţul de susţinere a şablonului 5 (fig. 7.10), iar bolţul magnetic de antrenare 8, care asigură deplasarea pe marginile şablonului, transmite mişcarea capului de tăiere 7, care, cu ajutorul braţelor (cadrelor) articulare 2 şi 4, execută tăierea necesară. Sub capul de tăiere 7 la distanţa corespunzătoare (3 ... 6 mm) se aşează perfect orizontal tabla pe masa de lucru. Se obţin viteze de 100 pînă la 800 mm/min, în funcţie de grosimea tablei de tăiat. Comanda maşinii se face de la tabloul de comandă 11.

Tăierea poate fi executată prin ghidarea bolţului magnetic la exteriorul sau interiorul şablonului şi poate fi obţinută la exteriorul sau în interiorul unei table (decupare interioară).

O altă grupă de maşini — şi cele mai folosite — sînt maşinile de tăiere cu cărucioare încrucişate; cu ele pot fi obţinute orice forme de tăieturi pe piesa de sudat, după şablon sau după desen. Maşinile cu cărucioare încrucişate sînt prevăzute cu două cărucioare care au un mers perpendicular între ele.

Aceste maşini sînt echipate cu următoarele ansambluri (fig. 7.11): calea de rulare compusă din două şine profilate, prevăzute cu o cremalieră

pentru antrenarea căruciorului longitudinal; un cărucior pentru deplasarea transversală, pe care este montat braţul mobil cu

portsuflaiul prevăzut cu o cremalieră pentru deplasarea transversală; mecanismul de antrenare cu capul de comandă montat pe braţul mobil;

59

Fig. 7.9. Tăierea automată circulară cu deplasarea interioară şi deplasarea exterioară a căruciorului de tăiere:

1 — cere exterior căruciorului; 2 — cerc interior căruciorului; 3 — tijă-compas; 4 — apărătoare; 5 — roată de antrenare; 6 — vîrf de centrare.

mesele de aşezare, una pentru desenele sau dispozitivele de tăiere şi alta pentru piesele de tăiat.

Cele două cărucioare au un mers perpendicular între ele, astfel încît suflaiurile de tăiere montate pe braţul mobil al maşinii parcurg drumul care rezultă din deplasările celor două cărucioare.

Aceste maşini pot fi dirijate în mai multe moduri: manual, după trasările de pe tabla de tăiat; manual, cu o reticulă luminoasă după desenul de pe masă; mecanizat, cu compas pentru tăieri circulare; mecanizat, cu rolă magnetică după un şablon; automat, cu celulă fotoelectrică după desen la diferite scări, de la 1/1 pînă la

1/100, cu acţionarea cărucioarelor prin coordonate; cu benzi perforate în cazul comenzilor numerice.

Mesele de lucru pe care se aşează tablele de tăiat sînt separate de maşinile de tăiere, dispuse lateral de-a lungul căii de rulare pe partea braţului transversal cu suflaiuri.

Lăţimea meselor pe care sînt aşezate desenele, şabloanele, compasurile etc., după care se execută tăierile, începe de la 1000 mm. Ele sînt montate pe stîlpi sau socluri, aşezate la o înălţime de circa 700 mm între şinele căii de rulare. În sens longitudinal au lungimi de la 2000 mm.

Lăţimea şi lungimea constituie dimensiunile de bază ale maşinilor. În sens 60

Fig. 7.10. Maşină de tăiere cu braţe articulate:

1 — coloana maşinii; 2 — postament; 3 — cadru mobil interior; 4 — cadru mobil exterior articulat

cu cadrul interior 3; 5 — braţul de susţinere al şablonului; 6 — suportul suflaiului de tăiere;7 — capul de tăiere; 8 — bolţ magnetic de

antrenare; 9 — şablon: 10 — sistemul de fixare a şablonului; 11 — tabloul de comanda,

longitudinal însă maşinile pot fi mărite prin adăugarea de panouri atît pentru calea de rulare, cît şi pentru mesele de aşezare.

În figura 7.11 este reprezentată o maşină universală mică cu cărucioare încrucişate, echipată cu două suflaiuri, la care comanda poate fi făcută: manual, cu capul de antrenare 2 condus cu mîna, astfel încît suflaiul să execute

mişcarea după liniile trasate pe piesă, sau cu ghidaje după desen prin reticula luminoasă a optoscopului 3, care urmăreşte desenul;

mecanizat, cu o rolă magnetică prinsă în axul capului de comandă 2, care urmăreşte şablonul aşezat pe masa 4, iar pentru tăieri circulare cu un compas aşezat pe masă cu capul de comandă ghidat de o tijă care se roteşte în jurul unui punct central;

automat, cu un fotoscop, montat în locul capului de comandă şi a optoscopului, care urmăreşte mijlocul liniei unui desen sau marginea unui desen negru-alb aşezate pe masă.

La maşinile acţionate automat cu comandă fotoelectrică după fotoscop, turaţiile motoarelor de antrenare pentru deplasările longitudinală şi transversală sînt determinate electronic de un analizator de componenţi, astfel încît viteza de tăiere reglată să rămînă constantă în orice direcţie. Deplasările suflaiurilor sînt asigurate de două servomotoare, unul pentru deplasarea longitudinală, celălalt pentru cea transversală. Vitezele celor două motoare sînt astfel reglate încît viteza de înaintare a suflaiurilor să rămînă întotdeauna constantă, adică la viteza reglată. La o variaţie a vitezei unui motor urmînd o funcţie sinusoidală, variaţia vitezei celuilalt motor urmează o funcţie cosinusoidală, conform relaţiei sin2 + cos2 = l.

Viteza de tăiere stabilită la tabloul de comandă la maşinile actuale se menţine constantă cu o precizie de 2% în orice direcţie s-ar deplasa suflaiurile. La maşina de tip mic, reprezentată în figura 7.11 capul de comandă se află între cele două şine ale căii de rulare, însă maşinile de mărime mijlocie pot fi de construcţie cu capul de comandă în consolă, iar tăierea se execută între şinele de rulare a maşinii. În acest caz, masa de aşezare a desenelor sau şabloanelor este aşezată lateral.

Maşinile de tăiere în coordonate se construiesc de mărime mică, mijlocie sau mare. Maşinile de tăiere de mărime mijlocie sînt cele mai folosite şi au o lăţime de tăiere cuprinsă între 1500 şi 4000 mm. Pentru aceste mărimi de maşini, lăţimea totală a maşinii poate varia între 4500 şi 9000 mm, în funcţie de maşină şi numărul de suflaiuri, care poate varia de la 3 la 8 bucăţi. Lungimea de lucru poate fi oricare, deoarece la lungimea căilor de rulare se pot adăuga panouri de 2000 mm lungime. Vitezele de tăiere sînt pînă la 1500 mm/min. Unele maşini sînt construite şi pentru viteze de tăiere de peste 1500 mm/min, adică şi pentru tăierea cu plasmă. Comenzile acestor maşini sînt automate şi ele se execută după mijlocul liniei desenului prin comandă fotoelectrică.

61

Alte maşini de tăiere sînt maşinile de tăiere portale, destinate execuţiei de precizie a rosturilor drepte sau în V, X, Y şi K pe cele patru margini ale tablelor, precum şi a tăierii de benzi. Ecartamentul acestor maşini este de peste 3 mm şi uneori poate depăşi chiar 20 m. Lăţimea de lucru începe de la 3 m şi poate merge pînă la 18 m, iar lungimea de lucru poate fi oricît de mare. Cu aceste maşini mari pot fi executate automat tăieri drepte, curbe, circulare cu fotoscop prin palparea

62

unui desen sau după marginea unui desen alb-negru şi cu comandă numerică cu benzi perforate. De asemenea, cu un comutator de coordonate pot fi executate automat tăieri drepte în direcţiile axelor principale.

Vitezele de tăiere pot fi de la 50 mm/min pînă la 6000 mm/min, ca la unele maşini să ajungă pînă la 25 m/min, adică pot fi executate şi tăieri cu plasmă sau laser.

7.1.10. Calitatea tăieturilor

Obţinerea tăieturilor de calitate se realizează cu viteze de tăiere menţinute la valori absolut constante, prevăzute în tehnologie, pentru grosimea respectivă de metal. La tăierea manuală, viteza constantă de tăiere este dificil de menţinut, însă cu maşinile de tăiere viteza dorită se realizează uşor.

În cazul unei tăieri mecanizate şi la o reglare corespunzătoare a gazelor, a oxigenului de tăiere şi a unei viteze corespunzătoare, se poate obţine o tăiere cu o rugozitate comparabilă cu cea a suprafeţelor finisate obţinute prin prelucrări mecanice.

Prin imprimarea unei viteze constante şi corecte de tăiere, suprafaţa secţiunii tăiate are crestături drepte, aşa cum rezultă din figura 7.12, a. Dacă viteza de înaintare este mai mică, pe suprafaţa tăiată rezultă topituri (fig. 7.12, b), iar dacă viteza este mai mare decît viteza necesară, pe suprafaţa tăiată apar crestături în 1/2 S (fig. 7.12, c).

Viteza de ardere a materialului şi ca urmare a acesteia şi viteza de tăiere mai depinde şi de puritatea oxigenului folosit. Numai cu un oxigen do puritate de minim 99% O2 se pot obţine tăieturi de calitate cu suprafeţe fine, realizîndu-se totodată şi viteze optime de tăiere.

Cu maşinile moderne de tăiere cu flacără şi cu respectarea condiţii lor de puritate a oxigenului, se pot obţine suprafeţe tăiate la care rugozitatea este de sub 40 m. In vederea obţinerii netezimii necesare a suprafeţei tăieturii, trebuie ca vina de oxigen de tăiere să fie şi ea foarte netedă, adică să nu se formeze vîrtejuri în suflul de oxigen, care se produc clin cauza impurităţilor ce se depun pe suprafeţele ajutajelor; acestea trebuie să fie absolut curate şi netede.

Topirea muchiei superioare este de asemenea un defect al tăierii.

63

Fig. 7.12. Formarea tăieturii sub acţiunea jetului de oxigen de tăiere şi influenţa

vitezei de înaintare:a — viteza corectă; b — viteză

prea mica: c — viteză prea mare; 1 — materialul de tăiat;

2 — suflaiul de tăiere; 3 — sen-sul de tăiere.

Raza de topire nu trebuie să depăşească 0,25 mm la materialele pînă la 25 mm grosime şi 0,7 mm la materialele pînă la 10 mm grosime. Cu maşini de tăiere echipate cu economizoare se pot obţine tăieturi la care topirea muchiei superioare nu depăşeşte limitele menţionate, deoarece dozarea gazelor se face automat în amestecuri prevăzute pentru grosimea respectivă.

Alte defecte care se înlătură la tăiere cu maşinile moderne sînt şi abaterile dimensionale în lungimea rostului tăiat care nu depăşesc 0,2 mm pentru tăieri drepte pînă la 10 m lungime.

Alte defecte care pot apărea după tăiere mai pot fi: neuniformităţi pe suprafeţele tăieturilor, cum sînt golurile sub muchia

superioară, rosturile de tăiere îngustate sau lărgite, abaterile unghiulare ale suprafeţelor tăieturii, marginea inferioară rotunjită;

crestături pe suprafeţele tăieturilor deviate înainte (sus sau jos) sau înapoi (jos) sau cu adîncituri neuniforme;

ondulaţii pe suprafaţa tăieturii în sensul de tăiere; tăieri incomplete; tasări separate sau continue, în special la partea inferioară; zgură aderentă la partea inferioară sau cruste de zgură; fisuri pe suprafeţele tăiate sau uneori sub suprafeţele tăiate.

Defectele pot fi provocate de multe cauze, cum sînt: viteze de tăiere prea mari, prea mici sau neuniforme, presiunea oxigenului de tăiere necorespunzătoare grosimii, distanţa bec-piesă prea mică sau prea mare, becuri îmbîcsite, deviaţii ale suflaiului de oxigen de tăiere de la poziţia corectă, calitatea oxigenului necorespunzătoare etc.

7.1.11. Tăierea şi prelucrarea ţevilor

Ţeava este un element constructiv de bază în numeroase sisteme tehnice, servind la transportul de fluide sub formă de gaze sau lichide în instalaţii industriale (industria chimică, alimentară, frigorifică etc.), în construcţii de maşini (căldări cu abur, maşini, vehicule), ca element constructiv în construcţii metalice importante (macarale portal etc.) şi la confecţionarea mobilierului metalic.

Odată cu dezvoltarea producţiei industriale a crescut enorm necesarul în ţevi şi în aceeaşi măsură a trebuit să se dezvolte posibilităţile de prelucrare, în special de tăiere şi de sudare. Ţeava, ca element portant şi ca element de rigidizare pentru construcţii, a dobîndit o importanţă considerabilă, oferind numeroase avantaje; comportare favorabilă la flambare şi la compresiune, mare rigiditate la răsucire etc.

Tăierea şi prelucrarea ţevilor cu flacără de gaze se execută manual sau mecanizat, în funcţie de seria de fabricaţie. Pe şantier unde este mai dificilă mecanizarea operaţiilor, precum şi pentru lucrări de reparaţii se aplică şi pre-lucrarea mecanică. Pentru tăiere cu flacără de gaz este necesar ca pe locul unde se execută prelucrarea, adică pe întreaga lungime şi pe o lăţime de minimum 20 mm,

64

suprafaţa ţevii să fie curăţită de rugină, vopsea şi de orice murdărie, deoarece acestea împiedică desfăşurarea corectă a tăieturii. Zona influenţată termic în urma tăierii nefiind prea adîncă la pereţi pînă la 10 mm grosime, după tăiere este suficientă o polizare a suprafeţei tăiate. În cazul ţevilor cu pereţi groşi, precum şi pentru ţevi din oţeluri aliate, se vor respecta operaţiile de tratament termic prevăzute în fişa tehnologică, în vederea obţinerii structurii necesare.

În funcţie de diametrul ţevii, de grosimea peretelui şi felul tăierii, trebuie folosite diferite procedee pentru prelucrarea respectivă. Cu flacăra se execută operaţia de tăiere, de separare sau de decupare.

Ţevile din oţeluri nealiate sau slab aliate se taie cu flacără de gaze, iar pentru ţevile din oţel înalt aliat sau din metale neferoase, se recomandă folosirea plasmei. Deşi acestea pot fi prelucrate cu flăcări de gaz şi pulberi metalice, practic nu se foloseşte. Prelucrarea cu plasmă se execută numai cu maşini staţionare. Deşi pentru unele prelucrări cu flacăra de gaz pot fi folosite maşini transportabile simple, pentru producţie mai mare acestea nu sînt rentabile, ci numai maşinile staţionare, care în funcţie de volumul producţiei pot fi combinate cu un sistem potrivit de transport.

Tăierea circulară a ţevilor este o operaţie foarte frecventă în majoritatea uzinelor constructoare de maşini. Se folosesc maşini şi dispozitive la care ţeava ce urmează a fi prelucrată se prinde în bacurile maşinii, iar antrenarea se execută cu un motor electric care transmite prin intermediul unor roţi dinţate rotirea ţevii, în faţa suflaiului de tăiere (fig. 7.13). Pentru asigurarea centricităţii ţevii, aceasta se strînge simultan în trei bacuri.

Reglarea braţului-suport al suflaiului se face în funcţie de diametrul ţevii şi de grosimea pereţilor. Suflaiurile de tăiere pot fi folosite şi independent de dispozitivul de prindere al ţevii. în figura 7.14 se arată diferite prelucrări efectuate la ţevi în vederea îmbinării lor prin sudare.

65

Fig. 7.13. Maşină de tăiere pentru ţevi:

1 — bacuri de strîngere; 2 — braţ port-suflai; 3 — motor electric de antrenare.

a b c dFig. 7.14. Tăieturi la ţevi:

a — tăietură circulară dreaptă; b — tăietură circulară oblică; c — tăietură pentru racorduri şi pătrunderi; d — alte forme de tăieturi, centrice şi excentrice.

Tăierea circulară se execută şi manual, însă este necesar ca ţeava să fie introdusă în role de antrenare care servesc pentru imprimarea unei viteze constante de rotire.

Sprijinirea ţevii, în special la lungimi mici, în afara mandrinei cu bacuri se execută şi cu role de ghidare montate pe cărucioare mobile, care se aduc sub ţeava.

În afară de maşinile cu braţe port-suflai, se fabrică şi maşini la care partea de prelucrare cu flacără este separat montată pe cărucioare sau pe stive mobile, separate de partea mecanică de prindere şi de antrenare a ţevii. Cu maşinile de tăiere, în funcţie de mărimea lor, pot fi tăiate ţevi cu diametre de la 50 mm pînă la 1200 mm şi cu grosimea peretelui între 5 şi 50 mm. Turaţia ţevii în vederea tăierii sau decupării, poate varia în limite largi, în funcţie de diametrul ei, de la 0,065 pînă la 5 rot/min, cu obţinerea de viteze de tăiere de 0,2 ... 0,7 m/min.

7.1.12. Flamarea

Flamarea este operaţia de înlăturare de pe suprafeţele lingourilor, blocurilor prelaminate, semifabricatelor, pieselor turnate etc. a defectelor ca: incluziuni, oxizi, fisuri etc., prin aducerea cu ajutorul unei flăcări de gaz a suprafeţelor de curăţat la temperatura de ardere, după care se suflă cu un jet de oxigen pentru îndepărtarea materialului ars. Această operaţie de scobire a suprafeţelor cu flacără şi jet de oxigen pentru ca ele să rămînă curate şi fără defecte, este absolut necesară pentru ca piesa sau semifabricatul respectiv să poată fi supuse în continuare prelucrărilor necesare. înainte de a fi aplicată flamarea, curăţirea defectelor de pe aceste suprafeţe se făcea prin metode mecanice, mult mai scumpe şi care nu asigurau calitatea care poate fi obţinută prin flamare, în special în cazul prelaminatelor şi a pieselor turnate în industria siderurgică. Ţinînd seamă că, de la turnare şi prelaminare, semifabricatele au pe suprafeţe oxizi, arsuri, denivelări, eventual şi crăpături, este foarte important ca înainte de a fi supuse în continuare operaţiilor de laminare sau altor prelucrări, suprafeţele acestora să fie curăţite prin flamare.

Flamarea este o operaţie de scobire, cu un efect mai redus în adîncime, în schimb ea poate acoperi dintr-o singură trecere lăţimi mai mari, ceea ce constituie mari avantaje pentru prelaminate; dacă acestea înainte de laminare sînt flamate, după laminare se obţin produse de calitate, lipsite aproape complet de incluziuni şi oxizi. În acest scop, suflaiurile folosite pentru această operaţie, faţă de cele folosite la tăiere şi scobire, sînt late, pentru ca lăţimea de flamare să fie cît mai mare, astfel încît, dacă este posibil, flamarea să fie făcută dintr-o singură trecere pe întreaga lăţime a produsului respectiv, în care caz flamarea este totală (completă). Dacă este necesar, flamarea poate fi efectuată şi pe suprafeţe mai înguste la adîncimi mai mari, spre a fi scobite eventualele defecte de turnare. în acest caz flamarea este parţială (selectivă).

În general, curăţirea suprafeţelor prin flamare nu este economic să fie executată pe adîncimi mari, decît dacă defectele sînt adînci. Adîncimea de flamare

66

care poate fi obţinută cu acelaşi suflai este în funcţie de numeroşi factori, cum sînt viteza de flamare imprimată suflaiului, temperatura materialului de flamat, unghiul de înclinare a jetului de oxigen şi presiunea oxigenului. Practic, cel mai mult se operează imprimînd suflaiului diferite viteze de flamare. De la caz la caz, pot fi obţinute adîncimi de la 1,5 mm pînă la 7 mm, dacă temperatura materialului de flamat este cuprinsă între 20° şi 1000°C, iar viteza de flamare variază între 5 şi 60 m/min.

Pentru flamare, locul de început de flamare se aduce la temperatura de aprindere în oxigen, apoi printr-o fantă paralelă cu flacăra de încălzire este suflat un jet de oxigen care scobeşte întreaga lăţime a suprafeţei de flamat, imprimîndu-se totodată şi înaintarea flăcării de încălzire şi a suflaiului de oxigen, iar oxizii şi zgura care se formează sînt suflate înaintea suflaiului, ceea ce are ca efect şi preîncălzirea materialului la înaintarea suflaiului. În general, unghiul oxigenului de flamare cu suprafaţa piesei este de circa 20°.

Flamarea poate fi efectuată atît la temperatura obişnuită a materialului de flamat (20°C), în care caz flamarea se execută la rece cu viteze cuprinse între 5 şi 15 m/min, cît şi la temperaturi mari, chiar la temperaturi de laminare (>1000°C), în care caz pot fi obţinute viteze de flamare foarte mari, de 40 ... 60 m/min, deoarece încălzirea materialului este foarte rapidă.

Gazul combustibil folosit influenţează de asemenea adîncimea şi viteza de flamare. Gazul poate fi: acetilena, gazele naturale, gazul de iluminat etc., ultimele fiind cele mai folosite. Construcţia suflaiului este şi ea importantă în funcţie de gazul folosit. Suflaiurile pot fi cu amestec de gaz în interior sau la exterior.

În uzinele siderurgice din ţară, flamarea la cald este folosită pe scară largă, deoarece se pot obţine viteze mari de lucru, consum mai redus de oxigen şi gaz, iar calitatea produsului flamat este superioară.

Flamarea manuală este folosită la îndepărtarea locală a locurilor defecte, iar suflaiurile folosite sînt asemănătoare celor de scobire, însă prevăzute cu găuri multiple pentru ca flacăra să fie mai lată, iar oxigenul necesar se trimite de asemenea prin găuri multiple. Lungimea acestor suflaiuri este de minimum 800 mm, unele depăşind 1500 mm. Ţinînd seamă de căldura care se degajă, capătul minerului este prevăzut cu un ecran pentru protecţia robinetelor de gaze. În vederea

67

amorsării mai rapide a operaţiei de flamare, poate fi prevăzută şi o sîrmă de aprindere, care la admisia oxigenului pentru flamare înaintează în flacăra de gaz. Cu suflaiuri manuale pot fi obţinute lăţimi de flamare de la 25 mm pînă la 100 mm.

În figura 7.15 se arată schema unui suflai manual cu o sîrmă de aprindere pentru înlăturarea defectelor de pe suprafeţele blocurilor şi prelaminatelor din oţeluri nealiate şi slab aliate. Amestecul de gaze cu oxigenul de încălzire se produce în becuri separate pentru fiecare flacără.

Cu suflaiuri mici se obţin adîncimi de flamare de circa 1,5 mm şi lăţimi de flamare de 25 mm, iar viteza de flamare este de 1 m/min. Presiunea oxigenului se ia de 3 bar (în cazul tuburilor lungi de oxigen de circa 10 mm, de 4 bar), iar a gazului combustibil de 0,5 bar. Consumul orar de oxigen este de circa 30 m3/h, iar de gaze naturale de circa 2 m3/h.

Pentru flamarea oţelurilor înalt aliate, inoxidabile şi refractare, suflaiurile sînt prevăzute şi cu tuburi de aducţie pentru pulberea de fier, care este suflată de un jet de aer peste flacăra de încălzire.

În uzinele siderurgice, operaţia de flamare este automată, folosindu-se instalaţii speciale, cu ajutorul cărora se execută flamarea lingourilor şi semifabricatelor laminate în poziţiile necesare. Flamarea se execută în dispozitive conduse de un operator care execută operaţia de-a lungul materialelor de flamat sau cu maşini de flamare care execută operaţia în mod automat, pe două sau simultan pe toate cele patru laturi ale produsului de flamat.

7.1.13. Măsuri de tehnică a securităţii muncii la tăierea şi prelucrarea cu flacără de gaze

La tăierea si prelucrarea cu flacăra gaze, măsurile de tehnică a securităţii muncii care trebuie luate sînt asemănătoare cu cele de la sudarea cu gaze, ţinîndu-se seamă de gazele şi de utilajele folosite. Pentru generatoarele de acetilenă sau buteliile de acetilenă, pentru buteliile de oxigen, robinete, reductoare, suflaiuri, tuburi etc. se vor respecta măsurile descrise pentru sudare, în plus se va ţine seama şi de faptul că mai este prevăzută şi o conductă suplimentară de aducere a oxigenului pentru tăierea sau prelucrarea respectivă. Tuburile de cauciuc pentru gaze, înainte de folosire, se vor purja. Aprinderea flăcării atît la reglare, cit şi pentru tăiere, se va face numai după ce s-a făcut admisia oxigenului pentru flacără şi apoi a gazului combustibil. Admisia oxigenului de tăiere se face după reglarea flăcării şi după încălzirea corespunzătoare a materialului la temperatura de aprindere. La stingerea flăcării, se va închide întîi gazul combustibil, apoi oxigenul, iar în cazul întoarcerii flăcării se va închide întîi gazul, apoi oxigenul de tăiere şi la urmă oxigenul flăcării.

Pentru tăiere, piesele vopsite se vor curăţa de-a lungul rostului ce urmează a fi tăiat; curăţirea se va face pe o lăţime de minimum 100 mm de fiecare parte. Dacă piesele au pe ele materiale inflamabile, se vor curăţa complet, spre a nu se produce incendii. După tăiere, piesele vor fi introduse în containere închise şi apoi

68

evacuate. Se recomandă stropirea pieselor tăiate, cu apă. în cazul cînd se produc multe gaze arse şi fum, cum sînt operaţiile de flamare şi scobire, se vor instala hote de exhaustare a fumului produs, în special dacă operaţia este mecanizată, şi jeturi de apă pentru înlăturarea zgurei formate.

7.2. TĂIEREA ŞI PRELUCRAREA METALELOR CU ARC ELECTRIC

7.2.1. Tăierea cu arc electric

Tăierea cu arc electric poate fi efectuată cu electrozi obişnuiţi, folosindu-se curenţi mai mari faţă de cei de la sudare, prin aducerea materialului în stare de topire şi înclinîndu-se piesa astfel încît să se producă scurgerea metalului topit din activitatea formată. Tăierea nu se pro duce prin arderea metalului, ci prin topire şi scurgere, ceea ce are drept rezultat tăieturii de calitate inferioară, cu viteze reduse de tăiere. Se folosesc curenţi cu 50 pînă la 100% mai mari faţă de curenţii de sudare. Pentru tăiere, piesa se aşează înclinat la minimum 60°, în vederea scurgerii produselor rezultate din topire, iar în cazul aşezării orizontale a tablelor tăierea se începe la un capăt al piesei pe muchia inferioară.

Rezultate mai bune se obţin cu electrozi înveliţi, special destinaţi tăierii, la care învelişul cu conţinut de bioxid de siliciu şi celuloză dezvoltă presiuni mari de gaz; în cazul folosirii unor curenţi mari, pătrunderea poate fi mărită, astfel încît metalul topit poate fi uşor îndepărtat, fără însă să rezulte o tăietură de calitate.

La tăierea cu electrozi înveliţi se produc intense stropiri, marginile obţinute sînt neregulate şi suprafeţele tăiate au rugozităţi mari, iar vitezele de topire sînt reduse (de circa 5 m/h la grosimea de 10 mm). Rostul rezultat după tăiere este cu 2—4 mm mai mare decît diametrul electrodului, inclusiv învelişul, în funcţie de calitatea şi dimensiunea de electrod folosită. Rezultate mai bune se obţin cu electrozi de grafit, suprafeţele tăiate avînd mai puţine neregularităţi.

Tăierea cu electrozi înveliţi sau cu electrozi de cărbune este folosită la tăieturi de lungimi reduse, fără condiţii de calitate pentru suprafaţa tăieturii; este folosită la retezarea de profile, la găuri pentru şuruburi de fixare, la tăierea fierului vechi şi la piese din fontă sau din metale neferoase. Cu electrozi înveliţi special destinaţi tăierii (cu înveliş exotermic), se obţin tăieturi mai aspectuoase.

7.2.2. Tăierea oxielectrică

Tăierea oxielectrică, numită şi tăiere oxiarc, se bazează pe proprietatea metalelor de a arde în oxigen. Deoarece arcul electric are o temperatură înaltă, mult superioară flăcării de gaz, încălzirea pînă la temperatura de ardere este instantanee, odată cu producerea arcului. Această temperatură înaltă, fiind menţinută în tot timpul operaţiei de tăiere, permite ca prin procedeul oxiarc să poată fi tăiate şi materiale care prin procedeul cu flacără de gaz şi oxigen, nu pot fi tăiate. Pentru tă-iere se folosesc electrozi cu vergele, prevăzute cu canale, prin care jetul de oxigen

69

de tăiere produce arderea şi tăierea metalului. Electrozii au canale axiale, cu diametrul de 1,5—3,5 mm; diametrul exterior al electrozilor este de 5,50 şi 7,50 mm, iar învelişul are grosimea de 0,75—1,25 mm pe rază.

Instalaţia de tăiere oxiarc cuprinde: sursa de curent de tăiere, butelia de oxigen cu reductor şi un portelectrod special prevăzut în afară de contactul de curent şi cu un niplu, la care se ataşează tubul de cauciuc pentru oxigenul de tăiere.

Cealaltă bornă a sursei de curent se leagă la piesa de tăiat. Construcţia cleştelui portelectrod desinat tăierii oxiarc este reprezentată în figura 7.16.

Pentru tăiere, electrodul se aşează înclinat la 60° în sensul de tăiere şi numai la capătul de terminare este adus: în poziţie verticală, ceea ce permite tăierea pe întreaga grosime.

Prin procedeul oxiarc pot fi tăiate: oţelurile moi, oţelurile inoxidabile, cuprul, aluminiul, fonta etc., însă din cauza calităţii inferioare a tăieturii este necesar ca aceasta să fie prelucrată mecanic.

La tăierea pieselor de grosimi mai mari se recomandă ca electrodului să i se imprime în tăietură mişcări de oscilaţie de forma dinţilor de ferăstrău, ceea ce uşurează evacuarea oxizilor formaţi. La tăierea cuprului şi aluminiului este necesară o ventilare suplimentară a locului de muncă.

70

Fig. 7.16. Cleşte portelectrod pentru tăierea oxiarc:1 — racordul cablului de sudare; 2 — niplu pentru oxigen; 3 — braţ pentru prinderea electrodului; 4 — braţ

pentru admisia oxigenului; 5 — locaşul de prindere a electrodului; 6 — garnitură de etanşare; 7 — ţeava pentru oxigenul de tăiere.

7.2.3. Scobirea arc-aer

Scobirea aer-arc este un procedeu de prelucrare în prezent larg folosit în tehnică, care constă în topirea cu arc electric cu ajutorul unui electrod de cărbune a unui canal de o anumită adîncime, concomitent cu suflarea metalului topit cu un jet de aer comprimat. Pentru rabotare se execută un rînd de scobiri alăturate, după care se teşesc crestele ce rezultă. Arcul electric se menţine între piesa de tăiat şi un electrod de cărbune grafitat sau cuprat, avînd grosimea cît lăţimea şanţului ce urmează să fie scobit, îndepărtarea topiturii se execută cu jetul de aer suflat printr-

un orificiu al cleştelui port electrod dispus în spatele electrodului. Ansamblul unei instalaţii de scobire arc-aer nu diferă de cel al unei instalaţii de tăiere oxiarc decît prin faptul că în locul buteliei de oxigen, portelectrodul de construcţie specială este legat la o conductă cu aer comprimat. Tubul de cauciuc de la niplul port-electrodului se leagă la un rezervor-tampon al unei conducte de aer comprimat în care presiunea este prestabilită. In figura 7.17 se prezintă dos lele pentru scobirea arc-aer şi modul de execuţie a şanţului. După amor sarea arcului şi apăsarea pe butonul valvei de aer comprimat 3, jetul de aer, debitat printr-un orificiu plasat sub electrodul de cărbune, îndepărtează metalul topit, realizîndu-se canalul (şanţul) 7.

Dacă electrodului i se imprimă oscilaţii transversale, lăţimea şanţului poate fi mărită pînă la de trei ori. Adîncimile maxime variază în funcţie de înclinarea electrodului şi se obţin la înclinări de 45°; adîncimile minime se obţin la înclinări de 25°.

În atelierele de sudare, procedeul este folosit la scobirea rădăcinilor sudurilor, cînd se execută sudarea pe partea opusă, la îndepărtarea defectelor din suduri şi la teşirea marginilor; de asemenea este folosit la scobirea defectelor pieselor de oţel turnate, la debavurări etc. Suprafaţa scobiturii este nitrurată şi carburată, din cauza azotului din aer şi a carbonului din electrod. Procedeul este mult mai economic, faţă de scobirea mecanică cu dalta pneumatică.

71

Fig. 7.17. Cleşte pentru scobirea arc-aer şi modul de

execuţie a şanţului:1- mînerul cleştelui; 2 - levier de strîngere

a electrodului; 3 - valvă de aer comprimat; 4 - electrod de cărbune; 5 -

conductor de curent şi tub de aer comprimat; 6 - jet de aer; 7 - canal; 8 -

piesă de lucru.

7.3. TĂIEREA METALELOR ÎN APĂ

7.3.1. Tăierea cu flacăra de gaze şi oxigen în apă

Pentru tăierea în apă, gazul combustibil folosit este hidrogenul comprimat în butelii, deoarece presiunile folosite sînt de 10—15 ori mai mari faţă de cele folosite în aer. Acetilena poate fi folosită însă numai la adîncimi de circa 4 m. Peste această adîncime şi pînă la adîncimi de circa 60 m fiind necesare presiuni mari de gaze combustibile, se foloseşte numai flacăra de preîncălzire cu hidrogen-oxigen, deoarece acetilena prezintă pericol de explozie. Este necesar ca la locul de tăiere să fie format în prealabil un volum de aer, pentru ca tăierea să fie executată, în aer; de aceea, gazul combustibil trebuie să fie de presiune mare, fiind necesară la adîncimea respectivă şi depăşirea presiunii aerului din jurul flăcării. Modul de menţinere a flăcării în jurul volumului de aer format în apă este reprezentat în figura 7.18.

Deoarece puterea calorică a hidrogenului este mult inferioară acetilenei, iar căldura necesară flăcării de preîncălzire în apă este mare, cantitatea de hidrogen con-sumată este foarte mare. Flacăra de gaz se reglează la suprafaţa apei, după care scafandrul-tăietor, cu flacăra în stare aprinsă, coboară în apă, astfel încît o mare parte a flăcării este menţinută fără să taie efectiv. Arzătoarele pentru tăierea oxihidrică în apă sînt de construcţie specială, cu patru racorduri: două pentru oxigen (unul pentru flacără şi unul pentru oxigenul de tăiere), unul pentru gaz şi unul pentru aer.

Deoarece puterea dezvoltată de flacăra oxiacetilenică este redusă, în ultimul timp s-a trecut la arzătoare de construcţie specială cu benzină pulverizată, care se

introduce în camera de amestec prin canale spirale; la aceste arzătoare nu mai este necesară formarea volumului de aer. Cu noile construcţii de arzătoare de benzină pot fi tăiate piese de grosimi pînă la 100 mm, la adîncimi de pînă la 30 m; consumul de oxigen este de 30—60 m3/h, iar cel de benzină de 10—20 l/h.

7.3.2. Tăierea oxielectrică în apă

Tăierea oxielectrică în apă se produce la fel ca la tăierea în aer, prin arderea metalului adus la temperatura de aprindere. Este necesar ca utilajului şi electrozilor de tăiere să le fie asigurată impermeabilitatea necesară. Electrozii

72

Fig. 7.18. Tăierea cu flacără oxihidrică în apă:

1 — volumul de aer necesar proiecţiei flăcării; 2 — flacăra oxihidrică; 3 — jetul de oxigen de tăiere; 4 — admisia aerului; 5 — amestec de gaze, oxigen-hidrogen; 6 — orificiu pentru oxigenul de tăiere.

folosiţi sînt cu canale axiale, la fel ca la tăierea oxiarc în aer, la care peste înveliş este impregnat un strat de parafină sau celuloid dizolvat în acetonă; se foloseşte curent continuu, polaritate directă, sau curent alternativ de 250—350 A şi un debit de oxigen de 6—10 m3/h. Oxigenul este debitat numai în timpul formării arcului electric. Secţiunea unui cleşte portelectrod pentru tăierea în apă este reprezentată în figura 7.19. În figură se observă modul de aducere a curentului la electrod şi de acces al oxigenului în canalul axial al electrodului montat la cleşte.

Tăierea oxiarc în apă, faţă de tăierea cu gaz şi oxigen, prezintă avantaje: accesibilitate mai mare la tăiere şi consum de oxigen mai redus cu peste 75%, Tăierea poate fi aplicată la adîncimi chiar de peste 100 m şi pot fi tăiate piese de grosimi de peste 100 mm.

VERIFICAREA CUNOŞTINŢELOR

1. De ce pentru tăierea grosimilor mari de oţel se recomandă folosirea gazelor naturale sau a propanului?

2. Ce avantaje prezintă tăierea materialelor încălzite?3. Cum se taie fontele şi oţelurile înalt aliate?4. Ce maşini de tăiere cu flacăra de gaze sînt folosite în construcţii de maşini?5. Care este diferenţa dintre tăierea cu flacăra de gaze şi tăierea cu arc electric?

73

Fig. 7.19. Secţiune printr-un cleşte portelectrod complet etanş pentru tăierea oxielectrică în apă:

1 - conductor de curent electric; 2 — intrarea oxigenului de tăiere; 3 — trecerea oxigenului; 4 - electrod tubular învelit, impregnat cu strat impermeabil; 5 — mîner pentru admisia oxigenului; 6 — valvă de oxigen de

tăiere; 7 — inel de strîngere a electrodului; 8 — cuplaj izolant.