SUDAREA METALELOR1.Generalitati

Sudarea este o metoda de imbinare nedemontabila a doua corpuri metalice, prin stabilirea unor legaturi intre atomii marginali ai celor doua corpuri, in anumite conditii de temperatura si presiune. Avantajele metodei : - fata de celelalte procedee de asamblare(in special nituirea) se realizeaza o economie de material (nu se suprapun tablele),se realizeaza etanseitatea imbinarii si in absenta gaurilor pentru nituri creste rezistenta asamblarii. - fata de piesele turnate se obtin constructii mai suple, consumul de manopera la sudare este mai mic, iar rezistenta la rupere a materialelor laminate(care se sudeaza)este mai mare decat a celor turnate. - se pot obtine constructii mixte formate din mai multe parti fiecare din alt material sau obtinuta prin alt procedeu tehnologic. - pentru a suda materiale uzuale utilajele necesare sunt accesibile si simple. Dezavantaje: - nu se pot executa serii de fabricatie mari - de multe ori dupa sudura urmeaza tratament termic - procedeele tehnologice de sudare de mare productivitate necesita utilaje scumpe

1.1. Principiul fizic al sudarii

Pentru crearea unor forte de legatura intre corpuri este necesar ca atomii dispusi pe suprafata unuia dintre corpuri sa reactioneze cu atomii celuilalt corp. Aceasta conditie se poate realiza prin doua solutii de baza: 1) incalzirea partilor de imbinat in pozitie alaturata

2) exercitarea unei presiuni intre ele. Prin incalzire se mareste energia libera a atomilor si se slabesc legaturile interatomice. Daca incalzirea este mare se realizeaza o baie de metal topit prin solidificarea careia se obtine cordonul de sudura. Fenomenele care au loc in baza de metal topit se supun legilor metalurgiei. Presiunea exercitata intre partile de imbinat da nastere la deformatii plastice care determina curgerea materialului de-a lungul suprafetelor in contact a i. se obtine apropierea unor straturi interioare de metal. Daca presiunea este destul de mare, ea singura poate realiza sudarea la rece. Mecanismul aparitiei fortelor de legatura intre partile de sudat, depinde in primul rand de starea de agregare in care se gasesc acestea. Ele pot fi ambele lichidate sau ambele solide. La sudarea in faza lichida stabilirea legaturii incepe in baia comuna odata cu interactiunea materialelor topite si se continua cu procesul de cristalizare. O mare influenta au solubilitatea celor doua metale in stare solida si diferenta intre proprietatile fizice. La sudarea in stare solida fortele de prindere a unei piese de alta se obtin prin apropierea mecanica a atomilor de pe suprafetele in contact. Pentru prinderea totala ar trebui ca distanta dintre atomi celor doua corpuri sa fie de ordinul parametrilor retelei cristaline. Practic acest lucru nu se produce datorita existentei unor straturi de oxizi la contactul metalelor. Aceste straturi impiedica coeziunea moleculara. In plus microneregularitatile suprafetelor de separatie determina o suprafata de contact reala mai mica decat cea aparenta. In concluzie prin presare la rece posibilitatea intalnirii a doua cristale apartinand celor doua corpuri este mica si de aceea chiar in cazul sudarii prin presiune cand materialele sunt in stare solida este necesara incalzirea lor, prin incalzire creste plasticitatea metalului si amplitudinea oscilatiilor termice ale atomilor, creste numarul de vacante.

1.2. Structura imbinarilor sudate

Prin sudura se intelege rezultatul operatiei de sudare , iar prin cusatura sudata se defineste aceea zona a imbinarii in care au actionat efectiv fortele de coeziune interatomica. Zona imbinarii este diferita de zona materialului de baza, deosebirea datorandu-se si modului in care s-a realizat cusatura: prin topire sau prin presiune.

Cordoanele de sudura obtinute prin topire au o structura si o compozitie chimica proprie. In cazul obisnuit al sudurii cu adaos de material cusatura inglobeaza pe langa acesta si materialul de baza. Baia de sudura astfel rezultata intra in reactii chimice cu elemente din mediul inconjurator (O2,H2,N2) si cu diferite elemente de aliere(Si , Mn, C, Cr). Oxigenul da nastere la oxizi, hidrogenul se dizolva si usureaza aparitia fisurilor, iar azotul formeaza nitruri dure care reduc plasticitatea sudurii. In plus se pot introduce elemente de aliere prin materialul de adaos sau prin materialele menite sa protejeze baia. Trebuie sa tinem cont de faptul ca unele elemente de aliere se pot pierde prin ardere. Dupa solidificare la locul imbinarii apar patru zone cu structuri caracteristice. Fig.1. Structura imbinarii sudate prin topire Cusatura (1) are o structura dendridica tipica metalelor turnate. Intre cusatura si metalul de baza se distinge o zona foarte ingusta de trecere (2) provenita dintr-un amestec de metal topit si metal de baza supraincalzit si format din constituenti de difuzie reciproca. Cu cat deosebirea dintre compozitia chimica a metalului de adaos si cea de baza este mai mare, cu atat aceasta zona este mai vizibila. In metalul netopit din apropierea cusaturii, datorita incalzirii si racirii rapide, au loc transformari structurale, fara modificarea compozitiei chimice intr-o zona numita zona de influenta termica (Z.I.T.) (3). In aceasta zona au loc recristalizari si transformari de faza ,difuziuni. Adancimea ei depinde de regimul termic folosit. 959h71j In functie de viteza de racire se obtin in Z.I.T. structuri de calire care maresc duritatea otelului. Zona (4) este a materialului de baza. La sudarea prin presiune absenta materialului de adaos si prin incalzirea la temperaturi mai mici determina o structura mai simpla. Nu apar diferente sensibile de compozitie chimica si se obtin structuri cu graunti mari care inrautatesc proprietatile mecanice. 1.3. Sudabilitatea materialelor metalice Sudabilitatea este o proprietate tehnologica care determina in conditii de sudare date, capacitatea materialelor de a realiza imbinari sudate. Notiunea de sudabilitate este conditionata atat de proprietatile metalului cat si de modul de realizare a sudurii. Pentru aprecierea sudabilitatii exista prescriptii si criterii de apreciere specifice fiecarui material si fiecarei tari. Metodele sunt empirice.

In Romania .conform STAS 7194-79 otelurile se impart , din punct de vedere al sudabilitatii in trei grupe: I Buna

II Posibila III. Necorespunzatoare Pentru determinarea sudabilitatii se fac incercari de duritate in zona de influenta termica Z.I.T. Duritatea este influentata de continutul de carbon. Fig.2. Diferenta dintre duritatea materialului de baza si cea a Z.I.T. Se observa ca la procente mai mari de 0,30% C duritatea Z.I.T. ului creste mult favorizandu-se ruperea fragila. Fiecare element de aliere continut de otel afecteaza duritatea cordonului si deci sudabilitatea. Pentru a tine cont si de acestea se introduce notiunea de carbon echivalent Ce[%]. Carbonul echivalent este procentul de carbon al unui otel nealiat care are aceeasi sudabilitate cu a otelului aliat utilizat. Conform STAS 7194-79 ce se stabileste cu formula.

Ce=C+Mn+Cr+Ni+Mo+Cu+P+0,0024 g 6 5 15 4 13 2

unde g este grosimea tablelor care se sudeaza. O sudabilitate buna este asigurata pana la 0,..0,5%. Folosind masuri speciale ( supraincalzire ) se pot suda oteluri cu Ce pana la 1,5 % C . De obicei se prefera utilizarea otelurilor pana la 0,25%C. Dintre fonte sunt sudabile numai cele cenusii, folosindu-se masuri speciale( preincalzirea, alierea baii, racirea controlata ). Cuprul se sudeaza bine daca nu contine O2 in procent mai mare de 0,04% si cu masuri speciale pentru a evita pierderile de caldura datorate conductibilitatii sale ridicate. Alama se sudeaza greu din cauza Zn care este usor oxidalul Bronzul se sudeaza greu datorita segregatiilor puternice.

Aluminiul si aliajele lui se sudeaza greu datorita oxidarii metalului si a conductivitatii sale termice ridicate. 1. Materiale de adaos la sudare Proprietatile materialelor de adaos Pentru a fi corespunzator materialul de adaos trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii: - sa aiba o compozitie chimica apropiata de cea a materialului de baza - sa dea suduri cu proprietati mecanice apropiate de cele ale metalului de baza. Din acest punct de vedere proprietatea care se urmareste in primul rand este tenacitatea - prin solidificare sa dea structuri omogene, cu granulatie fina - sa corespunda conditiilor de mediu in care lucreaza piesa - sa fie usor prelucrabil In afara materialului care intra direct in masa cusaturii ( sarme, electrozi ) se considera drept material de adaos si materialele care contribuie la alierea sudurii ( invelisuri, fluxuri) 1.1. Sarme de sudura Sarmele de sudura se prezinta sub forma de colaci sau vergele si au diametre cuprinse intre 0,5 si 12,5mm. Se utilizeaza la sudarea cu flacara sau la sudarea in medii protectoare de gaze. Ele pot fi aliate sau nealiate. Simbolizarea lor este conform STAS 1126-66 S = sarma sudare - doua cifre = continutul maxim de C in 0,01% - litere si cifre reprezentand principalele elemente de aliere. Daca elementele de aliere nu depasesc 1% se inscriu numai literele. Pentru cele ce depasesc acest procent dupa simbol se inscrie si procentul .Ele se scriu in ordine descrescatoare x = litera ce simbolizeaza un continut mai mic de fosfor si sulf (puritate mai mare) In notarea sarmei dupa simbol se trece diametrul si eventual lungimea acesteia.

Exemplu : S12M2SC 4*450 STAS 1126-66 1.2. Electrozii inveliti pentru sudare

,

S12C2Mo

Prin electrod se intelege orice corp metalic legat la unul din polii sursei electrice de sudare, daca acel corp nu este corpul de sudat. - nefuzibili - nu participa la realizarea sudurii ci numai la realizarea sursei termice Electrozi - fuzibili - inveliti-sudura manuala cu arc - neinveliti - sudura in mediu protector Invelisul este un strat format dintr-un amestec de substante aplicat pe exteriorul materialului de adaos. Rolul invelisului consta in : - sa mareasca stabilitatea arcului asigurand o ionizare usoara a spatiului descarcarii - sa se topeasca formand o zgura suficient de usoara care sa se separe la partea superioara a baii de metal topit acoperind uniform cusatura. Se protejeaza materialul de adaos de contactul cu atmosfera (O2,,N2,H2) - sa asigure inlaturarea elementelor nedorite din baia lichida (S,P,O 2)- actiune dezoxidanta - sa realizeze alierea cusaturii( cand este cazul ) Materialele care intra in structura invelisului sunt: - ionizate - carburi de calciu - zgurifiante - minereu de Mn, Fe, T - dezoxidanti-feroaliaje(Si,Mn) - componente de aliere - feroaliaje, oxizi - fluidifianti - bioxid de titan - lianti

- plastifianti bentonita , dextrina - componenti de adaos - pulberi de fier Electrozii inveliti sunt cei definiti prin STAS 1125-6 Ei pot avea diametre cuprinse de : 1,6;2;2,5;3,25;4;5;6;.12,5 mm Si lungimi de 200;250;350;450 mm Dupa natura invelisului electrozii pot fi :acizi, bazici, celulozici, oxidanti, titanic, rutilic, special. - electrozi cu invelis acid Asigura viteze mari de sudare si proprietati bune ale sudurii otelurilor cu maximum 0,20%C. La continut mai mare de carbon au tendinta de fisurare la cald. Invelisul acid este format din oxizi metalici, silicati naturali, substante organice, dezoxidanti. - electrozi cu invelis bazic Contin carbonati de calciu , fluoruri , silicati si feroaliaje. Invelisul bazic asigura o puritate mare a sudurii si alierea cu Mn. Se recomanda pentru otelurile greu sudabile. Dezavantaje: - sunt higroscopici - nu asigura stabilitatea arcului - produc o zgura aderenta - electrozi cu invelis oxidant Contin oxizi metalici si silicati. Arcul este stabil, dar protectia baii fata de O2 si N2 este slaba. Se utilizeaza la lucrari nepretentioase. - electrozi cu invelis titanic

Au o compozitie asemanatoare cu a celor acizi, dar au TiO 2ca substanta dominanta. Sunt cele mai larg utilizate invelisuri. Produc cusaturi cu rezistenta mare si putin predispuse la fisurare. - electrozi cu invelis celulozic Contin 10% celuloza sau alte substante organice care au efect reducator pentru O 2 si N2,dar introduc H2 in cusatura. - electrozi cu invelis rutilic Zgura rezultata este vascoasa fapt ce ii recomanda pentru sudurile de pozitie. - electrozi cu invelisuri speciale Se folosesc la sudarea sub apa (cu invelis nehigroscopic) sau au penetratie adanca. Exista o simbolizare internationala a electrozilor. Aceasta simbolizare cuprinde patru grupe de semne Grupa I Grupa II El = electrod sudare manuala 2)rezistenta [N/mm2] Caracteristicile mecanice ale materialelor 4 5 Grupa III A B Felul invelisului O T C 2 3 1 44 48 52 56 40 18 22 26 30 3)alungire % 14 7 9 11 13 4)rezilienta N m/cm2 5

R Grupa IV Pozitia de sudare si 4 0 Felul curentului 1 2 3 4 5 6 7 8 9 90 V 1 2 toate pozitiile toate pozitiile , exclusiv vertical descendent 3 orizontal jgheab si de colt

orizontal in jgheab numai curent continuu - bun la orice pol - preferabil (-) - preferabil (+) curent continuu .si curent alternativ. cu Umin gol = 50, 70,respectiv 90V

50 70 Exemplu El 232B17

In afara simbolizarii ISO mai exista si simbolizarea conform STAS 7240-81. Exemplu de simbolizare : E 52 18 9 / R m 1 2 Unde : E simbol general, 52 rezistenta la rupere in daN/mm2 ; 18 alungirea in %; 9 rezilienta materialului de adaos in daJ ; R tipul invelisului ( rutilic ); m grosimea invelisului (m=D/d, D diametrul invelisului, d diametrul vergelei; m= invelis mediu, s= invelis subtire, g= gros, fg= foarte gros); 1 pozitia de sudare (1= toate pozitiile, 2= toate pozitiile exceptand vertical de sus in jos, 3= orizontal in jgheab si usor inclinat, 4= orizontal, in jgheab);

2 caracterul curentului ( 1= curent continuu , 2= curent alternativ ). Fluxurile sunt materiale granulate formate din amestecuri de minerale avand roluri de protectie a baii de metal topit de a contribui cu elemente de aliere si elemente dezoxidante la formarea sudurii de a elimina gazele de a micsora viteza de racire a sudurii in cazul sudarii cu arc si rolul de stabilizator al acestuia.

Fluxurile pot fi din punct de vedere al compozitiei chimice, acide manganoase, acide nemanganoase, bazice, pasive. 2. Sudarea prin topire Exista o multitudine de modalitati de materializari a principiului fizic al sudarii , din punct de vedere al formei de energie utilizate , al tipului de electrod utilizat si a altor modalitati concrete de realizare a imbinarii sudate. Acestea se pot clasifica dupa cum urmeaza : A. Dupa starea de agregare a metalului de baza : I. Prin topire I.1. Cu energie electrica I.1.1. Cu arc electric .1.2. In baie de zgura I.1.3. Cu plasma .2. Cu energie chimica I.2.1. Cu flacara de gaze I.2.2. Cu termit I.3. Cu energie de radiatii II. Prin presiune II.1. La cald

II.1.1. Cu incalzire cu flacara II.1.2. Cu incalzire in cuptor II.1.3. Cu incalzire electrica II.2. La rece II.2.1. Cu deformare plastica la rece II.2.2. Cu ultrasunete 2.1. Sudarea prin topire cu energie electrica Energia necesara topirii poate fi obtinuta prin : - descarcari electrice in medii gazoase(arcul electric, arcul si jetul de plasma ) ; - efectul Joule dezvoltat in conductori solizi sau lichizi de curentii electrici. 2.2. Arcul electric la sudare Arcul pentru sudare este o descarcare electrica stabila in mediu gazos, la o tensiune relativ mica (de la 10 la cateva sute de volti ), densitati mari de curent (zeci de A/mm2) si o lungime mica a arcului ( cativa mm pana la 1-2 cm. ) Arcul poate fi alimentat cu un curent continuu sau alternativ. Dupa natura electrozilor arcul electric poate fi : - cu electrod fuzibil(consumabil) cu electrod nefuzibil

Dupa felul polaritatii : directa - inversa Dupa felul actiunii : - cu actiune indirecta

1 = electrod 2 = material de adaos 3 = piesa de sudat Fig. 3. Arcul electric cu actiune indirecta - cu actiune directa si electrod nefuzibil Fig. Arcul electric cu actiune directa si electrod nefuzibil - cu actiune directa si electrod fuzibil Fig. 5. Arcul electric cu actiune directa si electrod fuzibil Cel mai frecvent utilizat este arcul electric in curent continuu, cu actiune directa ,cu electrod fuzibil. In functionarea arcului electric se succed trei perioade: 1) Perioada tranzitorie de amorsare a descarcarii (aprinderea arcului) Aprinderea arcului se realizeaza prin contact metalic intre electrodul de sudura si piesa. Curentul de scurtcircuit incalzeste puternic prin efect Joule zona rezistenta provocand o topire locala, dupa care retragandu-se electrodul are loc amorsarea propriu-zisa a descarcarii . 2) Perioada arcului stationar, in care arcul arde stabil la o tensiune Ua si un curent de sudare Is, in urma atingerii unui echilibru cvasistationar al fenomenelor de ionizari recombinari, disocieri-asocieri. Repartitia tensiunilor pe arc nu este uniforma. Arcul are trei zone : ZK - zona catodica ZA - zona anodica CA - coloana arcului 1 = electrod fuzibil 2 = metal lichid 3 = piesa de sudat Fig.6. Amorsarea arcului electric pentru sudare

Caderile de tensiune mari din zona anodica accelereaza electronii spre anod si ionii spre catod. Energia cinetica acumulata de aceste particule este cedata la impactul cu reteaua cristalina a electrozilor formand pe suprafata acestora zone calde cu luminozitate si densitate de curent mare numite pete electrodice. Vom avea deci o pata catodica si o pata anodica .Temperatura petei catodice atinge 25000 K la fier si 37000 K la wolfram. Temperatura petei anodice atinge 26000K la fier si 42500K la wolfram. Deci temperatura petei anodice este mai mare pentru ca prin intrarea electronilor in anod se restituie aceasta energie piesei. Cand se sudeaza cu polaritate inversa, piesa devine catod si deci incalzirea ei va fi mai mica producand o deformare mai mica a piesei. Zk , Uk , lk =zona catodului , tensiunea si lungimea ei ZA , Ua , la =zona anodului , tensiunea si lungimea ei CA , Uc , lc =coloana arcului , tensiunea si lungimea ei. Fig.7. Repartizarea tensiunii pe lungimea arcului Arcul electric poate functiona stabil la valori diferite ale tensiunii Ua, curentului Is si lungimii Legatura intre aceste marimi se numeste caracteristica statica a arcului, care de obicei se prezinta sub forma unei familii de curbe Ua=f(Is),avand Is ca parametru . 3) Perioada tranzitorie a stingerii arcului . Stingerea arcului se face prin variatia lungimii arcului ( cand l creste). Conform caracteristicii statice a arcului , la cresterea lungimii ,creste tensiunea si descarcarea nu mai poate fi intretinuta. Fig. 8. Caracteristica statica a arcului electric In curent alternativ conditiile de intretinere a descarcarii in arc sunt mai grele, deoarece perioadele de aprindere, ardere si stingere se succed cu dublul frecventei tensiunii, de cate ori curentul este obligat sa-si schimbe sensul. La sudarea cu arc electric cu electrod fuzibil picaturile metalice rezultate din topirea materialului de adaos, trebuie sa treaca prin spatiul arcului pentru a ajunge in baia de sudura. Picaturile trec intotdeauna spre piesa ,chiar si atunci cand sudandu-se la pozitie, ele fac acest lucru impotriva fortelor gravitationale. Arcul electric poate fi descoperit (in atmosfera) , in mediu protector de gaz (CO 2,Ar,He), sub strat de flux. Pentru fiecare din aceste trei situatii exista tehnologii de sudare. 2.2.1. Sudarea cu arc electric descoperit

Arcul electric topeste prin actiune directa o parte din metalul de baza si pe cel de adaos, formand baia comuna de metal lichid, care odata cu deplasarea electrodului cu viteza v s in directia de sudare, se raceste formand cusatura sudata. Concomitent sub actiunea arcului invelisul electrodului se topeste partial formand o baie de zgura lichida protectoare. Parametrii regimului de sudare manuala cu arc electric sunt: 1. - tipul electrodului 2. - diametrul electrodului 3. - Ua - Is 5. Vs - viteza de sudare 6. n numarul de straturi 7. p adancimea de patrundere 8. - tipul polaritatii In cele ce urmeaza vom defini cativa dintre parametrii regimului de sudare cu arc electric. Tensiunea arcului la sudare (Ua) - este tensiunea stabilita in timpul sudarii, tensiune care intretine arcul electric. Valoarea ei este cuprinsa intre 16 si 40 V, la un curent de 1000 A. Valoarea Ua depinde de lungimea arcului la. Tensiunea de aprindere a arcului electric (Uap) este tensiunea la care se aprinde singur arcul electric la un electrod de diametru stabilit. Tensiunea de aprindere necesara este : in curent continuu 35 V; in curent alternativ 60 70 V;

Curentul de scurtcircuit (Isc) este curentul ce se stabileste prin circuitul de sudura, tensiunea dintre electrod si piesa devenind Ua = 0. Curentul de lucru la sudare (Is) este curentul ce se stabileste prin arcul electric care arde stabil la o anumita tensiune de lucru Ua si o anumita lungime a arcului. Trecerea metalului topit prin arcul electric se face intotdeauna in sensul electrod piesa, indiferent de polaritate.

1.Tipul electrodului se alege in functie de materialul de sudat. Compozitia chimica a electrodului trebuie sa fie cat mai apropiata de cea a materialului de baza ,ca si caracteristicile mecanice. Tipul invelisului se alege in functie de cele mentionate anterior. 2.Diametrul electrodului-de se stabileste in functie de grosimea materialului de sudat S si de felul imbinarii din tabelele existente in literatura de specialitate. De exemplu pentru sudarea cap la cap. S de 1,5-2 1,6-2 3 3 4-8 4 9-12 4-5 13-15 16-20 5 5-6

Sudarea primului strat se face cu electrod de diametru mic (sub 4 mm) pentru a putea asigura patrunderea in spatiul ingust al rostului. 3. Ua. [2o-3o] V De regula Ua este trecuta in pasaportul electrozilor. Is reprezinta intensitatea curentului de sudare. Is =K*de , unde k [25,6o] k=k(de) de k 2 3 4 35-50 5 40-55 6 45-60

25-30 30-35

5. Viteza de sudare Vs= t= coeficient de topire al electrozilor t =8-l2 g/A ora = densitatea Fi = sectiunea cordonului depus la o trecere [cm2]

6. Numarul de treceri n= Fn = aria cordonului de sudura

+1

Fi = aria unui strat de sudura FA = (6 - 8)de Fi = (8 - l2) de

7. Adancimea de patrundere p=( 0,3-0,5)*0,022 8. Marea majoritate a tablelor se sudeaza cu polaritate normala(cu masa la piesa). Exceptii - electrozi bazici care au invelis gros - electrozi din otel aliat - la sudarea tablelor subtiri 2.2.. Pregatirea tablelor in vederea sudarii Locul unde urmeaza sa fie plasata sudura trebuie pregatit tinandu-se cont de doua cerinte: - indepartarea impuritatilor - asigurarea spatiului cusaturii In acest scop marginile pieselor se prelucreaza in functie de grosimea presei si forma inclinarii. Piesele pregatite se prind reciproc printr-un numar de suduri provizoriu efectuate cu electrozi de diametru mic si plasate din loc in loc de-a lungul cusaturii. Spatiul creat intre piese se numeste rost. Forma si dimensiunile rostului sunt indicate prin STAS 6662-62. h= inaltimea h1= patrunderea b= latimea Fig.9. Forma rostului de sudura Capetele tablelor sudate se pregatesc prin diferite procedee tehnologice ( aschiere, stantare, debitare oxiacetilenica ). Forma si dimensiunile rosturilor se aleg in functie de grosimea tablelor si de natura materialului. Conditii bune pentru formarea cusaturii se asigura atunci cand sectiunea rostului are 5060o

Fig. 10. Schema rostului La grosimi mari exista pericolul scurgerii de material topit pe partea opusa a cordonului, din care cauza baia trebuie protejata printr-un cordon de sudura pe partea opusa. Acest cordon este tehnologic , are dimensiuni reduse si va fi inlaturat ulterior. Pentru grosimi mici ale tablelor se foloseste forma I cu marginile rasfrante. S1>2 S2>1 e > S1 Fig. 11. Tipuri de rosturi Fig. 12. Sudura de colt

Fig.13. Sudura pe muchie

Fig.1 Sudura pe muchie speciala 2.3. Tehnologia sudarii manuale cu arc electric descoperit Procesul tehnologic al sudarii manuale cu arc descoperit se desfasoara in urmatoarele faze: 1. Stabilirea conditiilor si a regimului de sudare.

In functie de formele si dimensiunile pieselor si de calitatea materialului de baza se aleg tipul si marimea rostului, parametrii tehnologici ai regimului de sudare, felul electrodului si al invelisului. Latimea cusaturii creste cu cresterea tensiunii si ramane practic constanta la cresterea curentului si scade mult cu cresterea vitezei de sudare. Adancimea de patrundere si suprainaltarea cresc cu intensitatea curentului si scad cu tensiunea si viteza de sudare. 2. Pregatirea pieselor pentru sudare Locul unde urmeaza sa fie plasata sudura trebuie pregatit tinandu-se cont de doua cerinte: indepartarea oxizilor si impuritatilor ; asigurarea spatiului cusaturii in functie de cantitatea de metal topit. In acest scop marginile pieselor se prelucreaza prin taiere cu flacara sau prin aschiere. Piesele pregatite se prind in puncte de sudura

( hafturi ). 3. Executarea sudurii Rostul de sudura se considera pregatit si sudura se poate executa atunci cand a fost reglata sursa, regimul de lucru ales si piesa cuplata la sursa prin cleme. Se amorseaza arcul in vecinatatea rostului. Electrodul se tine inclinat in raport cu normala la cusatura la 15 30o in directia si sensul de sudare. Prin unghiul de inclinare se poate actiona asupra adancimii de patrundere si vitezei de racire a baii. Arcul se mentine scurt la o lungime egala cu de. Miscarea electrodului este o combinatie intre : - o miscare de - a lungul axei electrodului pentru compensarea consumului electrodului ; - o miscare in lungul axei sudurii pentru realizarea avansului - o miscare pendulara perpendiculara pe directia sudurii pentru incalzirea marginilor rostului. Miscarea pendulara poate avea diferite traiectorii in functie de grosimea piesei, a electrodului, forma rostului, pozitia sudurii.

a = pentru suduri normale b = pentru incalzirea suplimentara a ambelor piese ( grosimi mari ) c = pentru incalzirea suplimentara a unei piese d = pentru sudarea in cornisa e = pentru sudarea pe plafon Fig. 15. Traiectorii de miscari pendulare ale electrodului O cusatura poate fi formata din unul sau mai multe randuri. Prin rand se intelege metalul depus la o singura trecere. El nu poate fi mai gros de dublul diametrului electrodului. Fig.16. Ordinea de depunere a randurilor intr-o cusatura Modul de executie al unui rand este in functie de lungimea cusaturii. Pentru evitarea deformatiilor cusatura se realizeaza pe segmente. a - in rand continuu b - de la centru la margini c - in pas de pelerin Din punct de vedere al continuitatii cordoanelor de sudura, acestea se clasifica in: cusaturi continui, cand lungimea cusaturii propriu-zise este egala cu cea a imbinarii sudate, neexistand discontinuitati; cusaturi discontinui, imbinarea realizandu-se din mai multe segmente, fiecare dintre acestea avand o lungime de cateva ori mai mare decat grosimea pieselor componente. Cusaturile discontinui pot fi prin puncte sau segmente.

-

Conditia de cusatura continua sau discontinua rezulta din cea de dimensionare la rezistenta a imbinarii sudate. Straturile se pot depune in mai multe randuri si anume: l) consecutiv si pe intreaga lungime a cusaturii 2) in cascada 3) in trepte

Fig.17. Ordinea de depunere a portiunilor in straturi suprapuse La sudarea straturilor suprapuse portiunile sudate succesiv se alterneaza intr-un edificiu zidit cu sensuri de sudare diferite. Ordinea de depunere a randurilor si a straturilor, ca si modul de executare a sudurilor intrun rand are ca scop reducerea deformatiilor pieselor sudate datorita efectului termic. Aceasta conduce la cresterea preciziei de executie a constructiei sudate si la micsorarea adaosurilor de prelucrare. Fig.18. Modul de executare a sudurii intr-un rand la diferite lungimi a = consecutiv si pe intreaga lungime a cusaturii; b = in cascada; c = in trepte. Fig.19. Moduri de dispunere a straturilor 2. Lucrari de completare la sudura Aceste lucrari constau din : - curatirea cordonului de stropi si zgura - indepartarea suprainaltarii prin aschiere, din motive functionale sau estetice - rectificarea zonei de trecere intre metalul de baza si fata sudurii la piesele supuse la solicitari de obosela - detensionarea termica sau prin vibratii control tehnic de calitate - vizual sau nedestructiv

2.5. Sudura manuala cu electrozi de carbune Aceasta varianta se practica cu sau fara material de adaos, cu unul sau 2 electrozi de carbune. Arcul arde stabil din cauza temperaturii mari a petelor electrodice pe grafit. Electrodul este fuzibil. Lungimea arcului poate atinge 3o-5o mm la sudarea cu un electrod si 100-150 mm la sudarea cu doi electrozi. Procedeul se aplica acolo unde sudarea manuala cu electrod fuzibil este dificila (metale usor fuzibile cu pereti subtiri) si la inlaturarea cordoanelor de sudura sau a materialului de baza topit prin suflare cu aer comprimat. In acest caz electrodul de carbune este cuplat cu un jet de aer comprimat. 2.6. Consideratii tehnologice

In tehnica sudarii manuale cu arc electric si electrozi inveliti este foarte important sa se acorde o mare importanta miscarii electrodului. Aceste miscari sunt in functie de pozitia de sudare, forma rostului, tipul imbinarii, grosimea pieselor. Randurile pot fi trase sau pendulate. La randurile trase electrodul executa o miscare de deplasare in linie dreapta cu o viteza constanta. Randul are latimea de 1 - 2 ori diametrul electrodului si o lungime de 0,8l,5 ori lungimea electrodului. Miscarea electrodului este continua dar se pot realiza si intoarceri in sens invers directiei de sudare pentru a preveni scurgerea baii de metal topit. Datorita latimii mici randul este denumit ingust. Electrodul se inclina cu un unghi de 6070 fata de planul cusaturii si spre directia de sudare. Cantitatea de metal depusa este mica, solidificarea se face repede si raman gaze dizolvate in cusatura. Metalul depus are valori ridicate ale rezilientei. Randurile astfel depuse la radacina se inlatura dupa terminarea sudurii dupa care se sudeaza din nou. Inlaturarea se poate face prin polizare sau cu arc-aer. Neinlaturarea totala a acestui strat sau depunerea unui strat necorespunzator constituie defecte care se pot pune in evidenta prin gamagrafiere. La randurile pendulate se obtin latimi de 34 ori diametrul electrodului cu o lungime de 0,30,5 ori lungimea electrodului. Miscarea de pendulare are ca scop reducerea vitezei de solidificare a baii. Cordonul de sudura astfel depus are caracteristici mecanice foarte bune. Unghiul de inclinare al electrodului este de 20 45o fata de planul perpendicular pe imbinare. Inclinarea electrodului in planul cusaturii realizeaza suflarea materiilor arse si a zgurii la suprafata. Sudarea cap la cap intr-un strat se executa cu electrozi cu patrundere adanca (pulbere de fier in invelis) si cu Is maxim. Miscarea de pendulare este indispensabila. Sudarea orizontala in plan vertical (in cornisa) se realizeaza in urmatoarea succesiune a straturilor. 2.7. Sudarea tablelor si profilelor subtiri Se considera subtiri tablele si profilele cu grosimea mai mica de 3 mm. Pot aparea strapungeri si deformatii. De aceea la sudarea in curent continuu se recomanda polaritate inversa. Vitezele de sudare trebuie sa fie mari. Electrozii folositi au l,6 ; 2 ; 2,5 mm si L= 350 mm. Pentru o amorsare usoara Vagol = 60 V. La sudura in curent alternativ Uag =75 V. Tablele de grosimi sub l mm se sudeaza prin suprapunerea pe o garnitura (suport) de cupru sau otel. Garnitura de otel ramane inglobata in ansamblul realizat. La sudarea tablelor cu margini rasfrante se poate suda cu electrod de carbune fara material de adaos. Pentru o buna formare a radacinii se folosesc garnituri de cupru. Electrozii folositi au invelis rutilic.

2.8. Sudarea tablelor si profilelor groase Sudarea tablelor cu o grosime de peste 6 mm se realizeaza in mod obligatoriu cu rostul prelucrat. Cresterea grosimii tablelor, privita ca factor constructiv influenteaza negativ sudabilitatea. In general sudarea tablelor cu grosimi pana la 25 mm nu ridica probleme deosebite. Grosimile mari favorizeaza o disipare rapida a caldurii, de multe ori sudarea lor necesitand preincalzire. Pe masura executarii randurilor de sudura temperatura creste, de unde si necesitatea opririi sudurii si racirii naturale pana la 200o C. Caldura redata de stratul executat produce o structura de normalizare stratului anterior solidificat. Forma rostului poate fi X, V, I, U. Randul de la radacina este tras. Celelalte sunt pendulate si pentru a preintampina pericolul fisurarilor se recomanda sudarea orizontala sau in jgheab. Radacina se craituieste cu arc-aer apoi se resudeaza. Structurile sudate din table groase sunt rigide, deformatiile sunt reduse dar campul de tensiuni remanente este intens. Sudura in pas de pelerin se aplica pana la grosimi de l5 mm. Peste l5 mm grosime se foloseste sudarea in cascade cu primul rand de 100300 mm si celelalte decalate. Un rand depus realizeaza preincalzirea urmatorului. Cusaturile fiind lungi se executa de la mijloc catre capete cu 2 sudori. La executarea sudurilor verticale se lucreaza cu 2 sudori de o parte si de alta a rostului. Sectiunea randului de sudura nu va depasi 3 de. Randurile de suprafata pot avea o , latime de 6 de pentru aspect estetic. 3. Sudarea cu arc electric acoperit sub strat de flux 3.1. Generalitati 1 = arcul electric 2 = stratul de flux 3 = sarma electrod 4 = piesa de sudat 5 = baia de metal topit 6 = cusatura sudata 7 = cavitate 8 = zgura lichida 9 =zgura solida Fig.20. Formarea sudurii sub strat de flux Fig. 21. Schema de principiu a sudarii sub strat de flux

3.1.1. Principiul metodei Procedeul de sudare se desfasoara complet acoperit. De aceea procedeul impune prin esenta sa un grad de automatizare, cele doua miscari de avans ale sarmei de sudura si de deplasare longitudinala a arcului neputandu-se realiza manual. Avansul materialului de adaos se face intotdeauna automat cu ajutorul unor instalatii speciale de sudura care avanseaza sarma prin intermediul unor role de antrenare. Totodata instalatia mentine constanta lungimea arcului de sudare. Principial aceste mecanisme sunt de doua tipuri: 1) Automate cu avans variabil la care sursele de alimentare ale arcului au caracteristici puternic coboratoare . Atunci cand datorita imperfectiunii rostului lungimea arcului variaza se va modifica si tensiunea de alimentare. Turatia motorului de antrenare a sarmei electrod este reglata in functie de tensiunea de alimentare. Fig.22. Caracteristicile statice ale arcului reglat automat cu avans variabil Daca creste lungimea arcului l , atunci creste si tensiunea de alimentare Ua , ceea ce conduce ;a o crestere a turatiei motorului de antrenare a sarmei si deci la micsorarea lungimii arcului l . 2) Automate cu arcul reglat cu avans constant In acest caz sursele au caracteristici externe cu panta coboratoare mica. Fig.23. Caracteristicile statice ale arcului reglat automat cu avans constant In acest caz la variatii mici ale lungimii arcului de sudare corespund variatii mari ale curentului de sudare si variatii mici ale tensiunii de alimentare. Deci turatia motorului va fi constanta. Dupa modul in care are loc deplasarea arcului fata de piesa sudarea sub strat de flux poate fi semiautomata (avans manual) sau automata (avans automat) . Avantajele sudarii sub strat de flux sunt : buna protectie fata de gazele din mediul inconjurator se poate lucra cu densitati mari de curent 100 - 200 A / mm2 patrundere buna viteza de topire mare

-

productivitate mare fum, gaze, noxe putine rezistenta si estetica buna a cordonului de sudura.

De obicei se folosesc surse de curent continuu cu I nominal = 1000 A. Pentru ca autoreglarea sa se desfasoare bine trebuie ca diametrul electrodului sa ia valori de 2 mm.. 3.2 Parametrii regimului de sudare sub strat de flux Fiind un procedeu de sudare cu arc electric , exista un numar de parametrii ai regimului de sudare sub strat de flux care sunt specifici tuturor procedeelor de sudare cu arc electric. Nu vom insista asupra acestora decat pentru a sublinia anumite specificitati. 1) Intensitatea regimului de sudare Is este limitat de supraincalzirea materialului si de tipul de flux folosit. Is se coreleaza si cu diametrul electrodului de care apartine domeniului de [2,12], de optim = 5 - 6 mm Is min = l62,5 de - l90 Is max= 13 de2 + 147 de - 87 Is med = Is min + Is max 2 2) Tensiunea arcului Ua Umic = latimea cordonului mica si suprainaltarea mare U = latimea creste si patrunderea scade

Ua = a + b * la a, b constante care depind de felul fluxului si viteza de inaintare. Daca U creste atunci se manifesta tendinta de instabilitate a arcului. La sudarea in curent alternativ Ua este mai mica cu 35 V Umin in curent continuu este 2526 V 3) Viteza de sudare reprezinta viteza de inaintare a arcului de-a lungul rostului. Ea influenteaza forma si dimensiunile cusaturii sudate.

La viteze mici sub 10 m / h se formeaza o cantitate mare de metal topit care se supraincalzeste si structura imbinarii este nefavorabila. La viteze cuprinse intre 10 si 20 m / h arcul electric are o actiune mai intensa si patrunderea creste . In intervalul 2040 m / h , patrunderea tinde sa scada, dar este compensata de actiunea arcului asupra piesei, putandu-se considera ca patrunderea nu depinde de viteza. Peste 40 m / h patrunderea scade, latimea cordonului scade si cordonul de sudura devine mai bombat. Legat de parametrii regimului de sudare trebuie sa avem in vedere urmatoarele aspecte: 1) Natura curentului Se prefera sudarea in curent continuu. Polaritatea curentului si proprietatile de stabilizare a fluxului influenteaza viteza de topire a sarmei. Un flux de buna calitate trebuie sa realizeze acelasi coeficient de topire si la polaritate directa sila polaritate inversa. 2) Calitatea cordonului de sudura depinde de respectarea regimului de sudare. Uneori pot aparea perturbatii datorita variatiei lungimii arcului, variatiei tensiunii din retea sau functionarii defectuoase a sursei. 3) Lungimea libera a capatului sarmei electrod. Lungimea capatului liber al sarmei trebuie sa fie mult mai mica in raport cu lungimea electrozilor inveliti, ceea ce permite lucrul cu densitati mari de curent. Marirea lungimii capatului liber produce supraincalzirea acestuia cu efecte negative asupra stabilitatii arcului. Valorile recomandate variaza de la 20 la 100 mm in functie de diametrul sarmei. 4) Grosimea stratului de flux Stratul de flux exercita o anumita presiune asupra zonei de ardere a arcului electric si a baii de metal topit. Daca el este gros nu se mai pot evacua corespunzator gazele formate , suprafata cusaturii devine neregulata. La grosimi mici, se produc improscari de metal topit, cusaturile sunt neuniforme si uneori poroase. Latimea stratului de flux trebuie sa aiba de 2 - 3 ori latimea zonei topite. 3.3. Tehnologia sudarii automate si semiautomate sub strat de flux

Etapele la sudarea automata sunt : I. Pregatirea marginilor in vederea sudarii Realizarea rosturilor cu grad ridicat de precizie se face prin prelucrari mecanice. In mod curent se foloseste debitarea cu flacara oxiacetilenica. Zona rostului se curata de vopsea si ulei.

Alinierea si centrarea rosturilor contribuie la uniformitatea cordoanelor realizate, deoarece sudorul nu poate interveni in timpul lucrului, arcul fiind acoperit. Tablele se prind in puncte de sudura. Pentru amorsarea arcului se prevad adaosuri. II. Executarea cusaturii 1. Tablele se pot suda si fara prelucrarea rosturilor pentru sudurile nepretentioase. Varianta se aplica pentru oteluri sub 0,22%C si structuri care nu se exploateaza la temperaturi negative. Imbinarile au o tendinta mai mare spre formarea fisurilor datorita formei rostului si a tensiunilor. 2. Sudarea se executa in mai multe straturi. Tehnologic se are in vedere sa nu se modifice regimul de sudare intre straturi, fapt care ar necesita reglaje la echipamentul de lucru. Is se reduce numai la primul strat. Stratul de la radacina sudurii este in cazul sudarii sub strat de flux un strattras, tehnologic , care are rolul de a sustine baia de metal topit si de a realiza pozitionarea pieselor in vederea sudarii. Celelalte straturi sunt straturi tehnologice . Dupa executarea acestora se procedeaza la inlaturarea stratului tehnologic tras , fie prin aschiere ( polizare ) , fie prin craituire( suflare cu arc-aer, utilizand electrozi fuzibili de carbune si un jet de aer comprimat care inlatura baia de metal topit. Acest strat trebuie inlaturat in intregime , in caz contrar in zona radacinii vor apare defecte de sudare. Folosirea dispozitivelor de sustinere a baii de metal topit la sudarea cap la cap asigura o radacina uniforma. Deoarece costurile de productie se majoreaza aceste dispozitive se folosesc la productia de serie. In cazul sudurii semiautomate se remarca urmatoarele particularitati: - sudurile semiautomate se aplica pentru cusaturi cu lungime mica; sectiune mica si acces dificil. Metoda se aplica pentru sudurile de colt. Capului de sudare i se ataseaza o palnie cu flux si sudorul realizeaza deplasarea manuala de-a lungul cusaturii. Se folosesc sarme de sudare cu diametrul electrodului mai mic de 2 mm, pentru a se realiza autoreglarea arcului. Lungimea libera a capatului liber al electrodului este de 203o mm. Se sudeaza si curent continuu cu polaritate inversa. Sudarea in medii de gaze protectoare 1. Generalitati Sudarea in medii de gaze protectoare este un procedeu de sudare cu arc electric in mediu de gaz protector inert (argon , heliu , amestecuri) la care arcul arde liber intre un electrod de

wolfram si piesa. In practica se foloseste curent denumirea WIG. Pentru realizarea cusaturii in spatiul arcului se introduce din lateral manual sau automat metal de adaos sub forma de sarma. La sudurile pe muchie si cu margini rasfrante procedeul se aplica fara materiale de adaos cu viteze de sudare de 2oo m / h. Pentru sudarea otelurilor se folosesc surse de curent continuu cu polaritate directa, iar pentru sudarea aluminiului si a aliajelor usoare, curentul alternativ. Electrodul se confectioneaza din W deoarece aceste are temperatura de topire de 341 o C, iar consumarea acestuia in procesul de sudare este foarte redusa. Nu se recomanda polaritatea inversa deoarece temperatura petei anodice este mare si electrodul ar fi afectat. Daca totusi acest procedeu este folosit curentii de sudare se vor limita la l0 % din valoarea polaritatii directe. Constructiv varful electrodului are forma conica la sudarea otelurilor si semisferica la sudarea aluminiului. 1 = arc electric 2 = sarma electrod 3 = gaz protector 4 = metal de baza 5 = sudura 6 = role avans 7 = tub ghidare si contact Fig.2 Schema de principiu la sudarea in mediu de gaz protector

2. Parametrii regimului de sudare Ca si la sudarea sub strat de flux , sudarea in mediu de gaz protector fiind un procedeu de sudare cu arc electric , exista un numar de parametrii ai regimului de sudare sub strat de flux care sunt specifici tuturor procedeelor de sudare cu arc electric. Nu vom insista asupra acestora decat pentru a sublinia anumite specificitati. 1) Diametrul sarmei electrod (de) se alege in functie de grosimea pieselor , astfel : S de 02 2 25 3 58 4 812 4-5 >12 56

2) Intensitatea curentului de sudare ( Is )

Is se adopta in functie de valoarea densitatii de curent admise de electrod. Electrodul se incarca la valori de curent suficient de mari pentru a realiza un arc stabil si o concentratie maxima de caldura. La sudarea cu polaritate directa se obtine o buna patrundere si o latime mica a cordonului. In cazul polaritatii inverse patrunderea este mai mica si latimea cusaturii mai mare. Capatul electrodului trebuie sa aiba o temperatura apropiata de cea de topire fara a o atinge. In caz contrar apare o picatura de metal topit in varful electrodului. In scopul imbunatatirii performantelor tehnologice se foloseste arcul pulsat care se obtine prin suprapunerea peste curentul de baza cu intensitate mica si caracter permanent a unui curent de impuls cu valoare mare si frecventa variabila. Arcul pulsat are rolul de a regla patrunderea. de Is (DC -- ) 1,6 2,4 3,2 60-150 13o-23o 22o-310 (DC + ) 10-20 12-15 20-40

3) Tensiunea arcului (Ua) se poate determina cu ajutorul formulei : Ua = 10+0,04 Is Tensiunea de amorsare este de95 V la W pur si scade la 4075 V la cei aliati cu thoriu.

4) Gazul de protectie Argonul se produce si se livreaza comprimat in butelii. Exista conform STAS 7956-75 cinci tipuri de puritate A,B,C,D,E.

3. Tehnologia sudarii dupa procedeul WIG

I. Pregatirea marginilor in vederea sudarii.

La tablele sub 2mm grosime se foloseste rasfrangerea marginilor. Fara prelucrare se pot suda table cu grosimi pana la 8 mm. Prelucrarea marginilor in cazul sudarii cu material de adaos este similara ca la sudarea prin procedee obisnuite, dar unghiurile rosturilor sunt mai mici.

II. Asigurarea protectiei cu gaz Gazul este suflat spre baia de sudura, concentric cu electrodul de W. Realizarea protectiei radacinii in vederea prevenirii oxidarii se poate realiza cu ajutorul unor dispozitive speciale. Pentru a preveni oxidarea capatului electrodului gazul de protectie este trimis inainte de amorsare arcului cu 1s si oprit dupa stingerea arcului. In plus se previne oxidarea baii de metal topit pana la solidificare. III. Tehnica de lucru Amorsarea arcului se face pentru o pozitie perpendiculara a pistoletului in raport cu piesa. Se efectueaza miscari circulare pe loc pentru formarea baii, dupa care pistoletul se inclina la 75 o . Materialul de adaos se introduce intermitent in arc sub un unghi de l525 . El se retrage astfel incat sa se mentina in zona de protectie a gazului. Arcul electric trebuie mentinut scurt pentru a avea o buna protectie a baii. Sudarea prin procedeul MIG Este un procedeu de sudare cu arc electric in mediu de gaz protector cu electrod fuzibil la care se utilizeaza un gaz inert (argon, heliu). Operatia de sudare se poate realiza semiautomat sau automat. Metalul de adaos este sub forma de sarma electrod antrenata mecanic cu role de avans spre zona de imbinare. Sarma fiind depusa intr-o toba nu se poate curata eficient, introducand impuritati in baia de sudura. Se foloseste cel mai frecvent 20% argon - 80% heliu. Sudarea se executa in curent continuu cu polaritate inversa (DC + ). Modul de transfer al metalului de adaos prin arc este functie de lungimea libera a sarmei electrod. Sarma trebuie sa se topeasca cat mai repede prin efect Joule si al arcului electric. Trecerea metalului de adaos prin coloana arcului se face in urmatoarele moduri : transfer in zbor liber (spray - arc); transfer prin formarea unei punti (short-arc) ; transfer intermediar. 1. Parametrii regimului de sudare prin procedeul MIG Si in acest caz vom insista numai asupra specificitatilor parametrilor regimului de sudare aferent acestui procedeu de sudare.

- Diametrul electrodului -de - se alege in functie de grosimea pieselor de sudat ,de modul de pregatire al rostului si de pozitia de sudare. Compozitia chimica este apropiata de cea a metalului de baza. - Intensitatea curentului de sudare - Is - se adopta in functie de de si de pozitia de sudare. Modificarea lui Is influenteaza forma de transfer a metalului de adaos prin arcul electric. Folosirea procedeelor automate de sudare permite lucrul cu intensitati mari de curent. De exemplu la sudarea aluminiului in table groase : Is = 650 A pentru de = 3,2 sau 3,6 Echipamentele de lucru sunt concepute special pentru lucrul cu curenti mari. La cresterea Is transferul metalului prin arc se face sub forma de picaturi fine. La sudurile in pozitie verticala, si de plafon, transferul de metal trebuie realizat prin pulverizare. Lungimea libera a sarmei in afara duzei de contact se adopta in functie de curentul de sudare. 50 5 100 6 150 8 200 10 250 12 300 14 350 17 400 20

Is l

- Gazul de protectie Debitele de gaz uzuale variaza intre 0,7 si 2,8 m3/h. Valorile ridicate corespund folosirii heliului care are greutatea mai mica decat cea a aerului. Debitul de gaz depinde de materialul de baza. El este influentat de curentii de aer , in special la lucrul in spatii deschise. Pentru lucrarile executate pe santier se realizeaza camere mobile. La sudarea in argon se realizeaza o oarecare instabilitate a arcului. Stabilitatea arcului se asigura folosind un amestec de argon cu l5% oxigen. Procedeul se considera tot MIG desi atmosfera este usor oxidanta. 5. Sudarea prin procedeul MAG

Arcul electric se formeaza intre sarma electrod si piesa intr-un mediu protector de gaz activ. Pe masura topirii sarma se deplaseaza in zona de lucru prin intermediul unui mecanism de avans cu sole. Gazul utilizat este bioxidul de carbon . Procedeul prezinta urmatoarele avantaje: - putere ridicata de topire, ca urmare a lucrului cu densitati mari de curent(200300 A / mm2).

Cantitatea de metal depus atinge 34 kg/h ; - productivitate mare prin reducerea timpilor auxiliari comparativ cu sudarea manuala ; - deformatii reduse dupa sudare , datorita vitezelor de lucru ridicate la densitati mari de curent ; - economicitate - cantitate mare de metal depus in unitate de timp. Unghiul rostului s-a redus la 40 o de la 60o datorita puterii mari de patrundere, reducandu-se cantitatea de metal depus ; - sensibilitate mica fata de oxizi ; - pierderi mici de metal prin stropi 78 % . Transferul de metal adaos prin coloana arcului se poate face : - in regim de scurtcircuit (short-arc) Ua = 1..20 V, curentii de sudare sunt redusi, iar lungimea arcului este mica. Se foloseste la sudarea tablelor subtiri si permite controlul energiei termice introdusa in procesul de sudare. - in regim de pulverizare (spray-arc), arcul avand o lungime mare. Ua = 2225 V. Curentii de lucru sunt mari iar stabilitatea arcului buna. Se folosesc la sudarea tablelor cu grosimi peste 5 mm. 5.1. Parametrii regimului de lucru la sudarea MAG Si in acest caz vom insista numai asupra elementelor specifice ale parametrilor regimului de sudare prin acest procedeu tehnologic. - Sarma electrod contine dezoxidanti si elemente de aliere. Unele sarme contin 0,3% titan care are efecte favorabile asupra caracteristicilor mecanice ( c creste de 1,2 ori, KCU 2,l ori) de 0,8 l 1,2 1,6 2,4 Is min 50 80 120 200 400 Is max 180 230 280 400 600

- Intensitatea curentului de sudare Is se alege in functie de grosimea piesei de sudat si de pozitia de sudare. Ea determina puterea de topire , adancimea de patrundere fiind proportionala cu viteza de avans a sarmei electrod. La aceeasi curenti de sudare se pot folosi diferite diametre de sarma. Pentru un curent dat, alegand o sarma cu diametru minim se obtine o putere de topire maxima si creste adancimea de patrundere. Daca se urmareste un proces de incarcare se vor folosi sarme de diametre mari. Sarmele subtiri sunt mai scumpe. Is se alege din tabele si nomograme. - tensiunea de alimentare a arcului Ua se determina cu ajutorul formulei : Ua = 15+o,o5 Is Pentru un anumit diametru de sarma electrod, la fiecare intensitate de sudare exista o singura tensiune optima a arcului electric. Cresterea tensiunii arcului conduce la marirea latimii cusaturii si scaderea patrunderii, scaderea coeficientului de depunere. Tensiuni prea mici conduc la realizarea unor cusaturi cu latime mica si adancime mare. Ua [18 ; 30] V - Viteza de sudare este limitata de posibilitatile de protectie ale arcului. La viteza de sudare mare gazul de protectie ramane in urma arcului, eficienta protectiei fiind redusa. - Lungimea libera a sarmei electrod se recomanda a se mentine la valori cat mai constante - Distanta dintre duza de gaz si piesa Distante prea mici conduc la deteriorarea duzei prin stropi de metal si radiatii termice. - Debitul gazului de protectie Este influentat de : - forma constructiva a imbinarii, - intensitatea curentului de sudare (dimensiunea mai mare a baii necesitand o protectie adecvata) - tensiunea arcului (U - viteza de sudare - mediul de lucru Valorile curente ale debitelor de gaz sunt in jur de 12 l / min (pentru Is15o A) =0 l = 0 Q )

- Polaritatea curentului de sudare Se sudeaza in curent continuu cu polaritate directa la incarcare si inversa la sudare. - Pistoletul se va inclina la 7580o fata de piesa. 5. Surse de curent pentru sudarea cu arc electric Dupa cum s-a aratat anterior exista trei parametri importanti ai arcului electric de sudura : intensitatea curentului de sudare tensiunea de alimentare a arcului lungimea arcului Curba caracteristica este definita de relatia f( I S,Ua,la)=0 . Aceasta ar trebui sa fie o curba spatiala si de aceea pentru a simplifica reprezentarea ei se traseaza U a=f(IS) pentru diferite lungimi ale arcului electric. Arcul electric formeaza impreuna cu sursa de alimentare un sistem energetic care se caracterizeaza prin anumite proprietati statice si dinamice. Proprietatile statice sunt : caracteristica statica a arcului ; caracteristica statica a sursei sau caracteristica exterioara a sursei. Utilajele de sudat au caracteristici deosebite de ale celorlalte masini electrice. Sursele de curent pentru sudarea cu arc electric sunt : I. Generatoare de sudura electrica

II. Redresoare de sudura III. Transformatoare pentru sudura Generatoarele de sudura pot fi : 1. Grupuri convertizoare , care constau dintr-un generator de sudura si un motor electric de antrenare; Agregate de sudura la care antrenarea se poate face cu motoare electrice si cu motoare termice

2.

Generatoarele de curent continuu trebuie sa satisfaca conditii speciale impuse de proprietatile arcului : tensiunea in gol pentru amorsare si stabilitatea arcului este de 45-50 V , iar pentru electrozi subtiri este de 70 V; curentul de scurtcircuit sa nu depaseasca cu mai mult de 20-40% curentul de sudura ; la cresterea intensitatii curentului de sudare , tensiunea scade ; sa aiba inertie suficient de mare. Generatoarele pot fi mobile sau fixe , cu un post sau cu mai multe. Generatoarele se construiesc pe diferite marimi : 20-180 A pentru electrozi cu diametrul mai mic de 4 mm ; 50-350 A , pentru electrozi cu diametrul mai mic de 6 mm ; 400 , 600 , 1000, 1500 A. 5.1. Transformatoarele de sudura Transformatoarele de sudura s-au raspindit odata cu raspindirea electrozilor de sudura inveliti , ele fiind aparatele de sudura cele mai simple , mai ieftine , cu randament mai bun decit generatoarele de sudura si usor de intretinut.. Dezavantajul lor major consta in faptul ca au factorul de putere mic si de aceea trebuiesc construite din conductoare de cupru de sectiune mare si incarca asimetric fazele retelei de alimentare. Polaritatea electrozilor se schimba de 100 de ori pe secunda. Pentru a mari stabilitatea arcului in circuitul de sudura trebuie sa existe o inductanta care sa creeze o defazare intre curent si tensiune , iar atunci cand curentul are valoarea zero , datorita defazarii , tensiunea arcului sa fie suficienta pentru amorsarea arcului. Arderea arcului este sustinuta datorita fortei electromotoare de inductie , la trecerea tensiunii prin zero. In functie de intensitatea curentului de sudare , tensiunea de mers in gol a transformatorului se stabileste intre 55 si 80V. Tensiunea se regleaza la valoarea minima dar suficienta pentru mentinerea arderii stabile a arcului. 5.2. Redresoare pentru sudura Redresoarele pentru sudura pot fi avea un singur post sau pentru mai multe. Redresoarele cu siliciu sunt superioare redresoarelor cu germaniu. Ele au drept componenta principala puntea redresoare. Cele mai raspandite redresoare pentru sudura sunt cele cu punte monofazica si cele cu punte trifazica. 6. Tehnologia sudarii in baie de zgura

Sudarea in baiede zgura este un procedeu tehnologic prin care se sudeaza piese foarte groase ( cu grosimi cuprinse intre 40 si 1000 mm ). Schema de principiu este redata in figura de mai jos : In baia de zgura se dezvolta prin efect Joule o cantitate de caldura care mentine baia in stare lichida si topeste in continuare materialul de adaos si parte din marginile piesei. Baia metalica se raceste in partea inferioara pe masura ce se formeaza metal topit la partea superioara. Cusatura se dezvolta de jos in sus. Pentru ca zgura si metalul lichid sa nu curga , pe marginile laterale ale pieselor se aseaza patine din cupru , care inchid spatiul de sudare. Ele sunt racite cu apa si culiseaza pe verticala pe masura realizarii cordonului de sudura. Pentru a se ajunge in faza stationara a procesului de sudare este necesara o faza de formare a baii topite. Arcul electric se amorseaza analog procedeului de sudare sub strat de flux. Pe masura ce se formeaza baia topita , arcul se stinge si sursa de caldura este asigurata prin efect Joule. Dupa sudare sunt necesare tratamente termice. Procedeul prezinta urmatoarele avantaje : productivitate de pana la 300 Kg metal topit / ora , fata de 2 Kg / ora la sudarea manuala si 12 Kg / ora la sudarea sub strat de flux; economie mare de material si de manopera; nu necesita pregatirea marginilor ; 1) material de adaos 2) baie de zgura 3) baie de metal topit 4) metal de baza 5) cusatura 6) patine 7) material de adaos 8) baie de zgura 9) baie de metal topit 10) metal de baza 11) cusatura

12) patine Fig.26. Sudarea in baie de zgura si variatia temperaturii in baia de zgura 7.Tehnologia sudarii si taierii cu flacara de gaze

Sudarea cu flacara de gaze este un procedeu care utilizeaza energia termochimica. In afara de sudarea propriu-zisa cu flacara de gaze se realizeaza si diverse procedee conexe cum sunt: lipirea tare, incarcarea prin sudare, taierea cu oxigen si gaze, metalizarea, calirea superficiala si curatirea cu flacara. Materialele utilizate sunt : Metalul de baza. Cele mai utilizate metale pentru sudarea cu flacara de gaze sunt aliajele fiercarbon de tipul otelurilor. In mai mica masura se sudeaza fontele ,bronzurile si alama. Procedeul necesita o sursa de gaze independenta de reteaua electrica. Prin acest procedeu se realizeaza lucrari in conditii de santier. Otelurile folosite pentru sudarea cu flacara de gaze sunt cele realizate cu continut scazut de carbon (C < 0,20 %) si elemente de aliere nedepasind 5%. Efectele nedorite realizate de sulf (fragilitate la cald) si fosfor (fragilitate la rece) au impus limitarea lor la valori de ordinul sutimilor de procent. Compozitia chimica a metalului de baza trebuie corelata cu aspectele fizice si metalurgice posibile in flacara de gaze folosita in vederea realizarii unei tehnologii adecvate. Cel mai frecvent se sudeaza otelurile pentru cazane si recipientii sub presiune, otelurile pentru tevi, oteluri cu granulatie fina pentru constructii metalice oteluri turnate in piese pentru armaturi. Metalul de adaos se prezinta sub forma de vergele metalice. Acesta trebuie sa aiba o compozitie chimica si caracteristici mecanice asemanatoare metalului de baza. Compozitia chimica pentru diverse tipuri de sarme este reprezentata in STAS ll26-80. Specific procedeului de sudare cu flacara de gaze sunt fluxurile dezoxidante(decapante). Ele au rolul de a dizolva oxizii metalici formati si de a-i transforma intr-o zgura usor fuzibila. Fluxurile nu au caracter universal fiind folosite in raport cu particularitatile de sudare. Fluxurile se introduc in zona de sudare prin imersia periodica a vergelei. 1 = flacara de gaze 2 = sarma de sudura 3 = metal de baza 4 = baie de metal topit

5 = metal depus Fig.27. Schema de principiu a sudarii cu flacara Flacara de sudare constituie sursa termica care asigura caldura necesara topirii metalului de baza si a celor de adaos. Ea se obtine prin arderea acetilenei in oxigen la iesirea din arzator. La o flacara de gaze pentru sudare se disting mai multe zone. 1)Nucleul luminos 2)Flacara primara 3) Flacara secundara 1 = zona rece ( amestec de gaze neaprinse ) 2 = nucleul luminos 3 = flacara primara 4 = flacara secundara a = flacara carburanta b = flacara oxidanta Fig. 28. Flacara de sudura la sudarea cu gaze In nucleul 1 are loc disocierea acetilenei dupa reactia C2H2+O2 2C+2H+O2 si inceputul arderii elementelor de disociere (C+H). Zona contine carbon liber incandescent care produce o lumina de un alb orbitor. De aceea se numeste si con luminos. In zona 2 are loc reactia de ardere primara a carbonului si formarea oxidului de carbon. Arderea primara se produce cu degajarea unei cantitati mari de caldura, astfel incat aici se dezvolta temperatura maxima a flacarii. 2C+2H+O2 2CO+H2+450000[KJ / kmol] Prezenta carbonului si hidrogenului dau un caracter reducator acestei zone. Zona primara este denumita si zona reducatoare. Temperatura maxima este de 30000C si se dezvolta la o distanta de 25mm de conul luminos. Piesele care se sudeaza se dispun la o distanta de 25mm de conul luminos. Flacara primara inconjoara nucleul luminos si este transparenta.

In flacara secundara, denumita si de imprastiere are loc arderea completa a compusilor formati din zona primara. Structura si forma flacarii oxiacetilenice depind de compozitia amestecului gazos. O2 C2H2 PC2H2max=1,5*105MPa;PO2max=5*105MPa Flacara arde linistit si zonele sunt perfect delimitate O2 C2H2 O2este in cantitate mare. Flacara este violeta si arde cu zgomot puternic. Zonele flacarii sunt mai reduse ca dimensiuni. Oxigenul conduce la procese de oxidare sau ardere a elementelor materialului de baza. Se foloseste in special la sudarea alamelor. O2 C2H2 O parte din carbon nu se arde si apare sub forma de funingine. Pentru sudarea materialelor feroase se foloseste flacara neutra sau reducatoare. Gaze folosite la sudare=0,70,9 =1,21,5 =1,1..1,2

amestec normal , flacara neutra

flacara este oxidanta

flacara are un exces de C2H2si este carburanta. Conul luminos se lungeste.

Oxigenul utilizat la sudarea cu flacara de gaze are puritati diferite , dupa cum urmeaza : 97%(tip 97) 98%(tip 98) 99%(tip 99)

Se livreaza in butelii de culoare albastra la o presiune de 150*10 5Pa si avand capacitatea de 40dm3 . Acetilena se imbuteliaza la maximum 60*105 Pa in butelii de culoare bruna sau se produce in generatoare sau statii centrale.

Arzatorul pentru sudare se mai numeste si suflai si este un aparat in care are loc amestecul gazos si arderea lui la un capat. El poate regla debitele de gaz pentru a realiza flacara dorita. 1 2 3 4 5 6 conducta oxigen conducta acetilena ajutaj conic sectiunea spatiului inelar de absorbtie a acetilenei camera de amestec ajutaj iesire

Fig. 29. Schema de principiu a arzatorului Dupa principiul de constructie se deosebesc arzatoare fara injector (alimentate cu gaze la presiuni aproape egale)si arzatoare cu injector (alimentate la presiuni diferite). La sudarea cu flacara oxiacetilenica se folosesc arzatoare cu injector, datorita presiunilor diferite ale celor doua gaze. Datorita presiunii mai mari a oxigenului se produce un efect de aspiratie a acetilenei prin spatiul inelar Trusele de sudare si taiere sunt standardizate conform STAS 4137-70 . Pentru a mari puterea de incalzire si o utilizare mai eficienta a caldurii dezvoltate se folosesc arzatoare cu flacari multiple. La arzatoarele simple se face preincalzirea materialului cu flacara secundara, iar topirea se face cu cea primara, procesul fiind mai putin eficient. La arzatorul cu doua flacari, prima flacara realizeaza preincalzirea ,iar a doua topirea. 7.1. Tehnologia sudarii cu flacara de gaze si oxigen La sudarea cu gaze stabilirea regimului de sudare consta in alegerea puterii arzatorului, a metalului de adaos, a formei si a structurii flacarii. Caracteristic pentru o anumita putere a arzatorului este debitul de amestec gazos care realizeaza o flacara cu o anumita putere calorica. Pentru a realiza operatia de sudare in timp minim cu un consum minim de gaze la alegerea puterii arzatorului vom avea in vedere grosimea materialului de baza si proprietatile sale termice (temperatura de topire, conductivitate termica). Pentru acetilena debitul volumetric specific (dm3 / ora) este functie de natura materialului ce se sudeaza -otel 100-150

-fonta

175-250

-alama si bronz 75-100 Functie de grosime se determina debitul orar de acetilena. Cu aceasta valoare se alege marimea becului necesar din tabel. Corelat cu marimea becului in trusa se afla tija respectiva si injectorul . Becurile sunt in numar de 8, numerotate de la 0 la 7 si corespund in ordinea cresterii diametrului gaurii prin care iese amestecul de gaze. Numar bec Diametrul gaurii becului [mm] Diametrul gaurii injectorului [mm] Grosimea metalului sudat Consumul de acetilena [l / h] Consumul de O2[l / h] Lungimea nucleului luminos Presiunea O2 Presiunea C2H2 Diametrul metalului de adaos este in functie de grosimea materialului de baza. d s 1,5 10 0 ,1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 .

Natura flacarii

=1,1-1,2 normala

Fonta =0,9-1,0 carburanta Alama =1,3-1,5 oxidanta 7.2. Pregatirea rostului

Pentru sudarea manuala cu flacara de gaze forma si dimensiunea rostului sunt conform STAS 6672-74

Pentru grosimi ale tablelor de sudat s