17. SUDAREA PRIN PRESIUNE ÎN PUNCTE ŞI LINIE

17.1. Introducere

Sudarea prin presiune utilizează forţele de prindere a pieselor obţinute în

principal prin apropierea mecanică a atomilor de pe suprafeţele în contact ale

celor două piese. Deoarece pe suprafaţa celor două elemente de îmbinat se

formează pelicule monomoleculare care se opun formării legăturilor de prindere

între componente, îmbinarea nu este în majoritatea cazurilor corespunzătoare.

Timpul de formare a peliculei monomoleculare este extrem de scurt de la

formarea unui strat metalic curat (în aer cu umiditate, temperatură şi presiune

normale pelicula se formează în 2,410-9 s).

Pentru realizarea îmbinării sudate, straturile aflate la suprafaţa de

separaţie trebuie îndepărtate, în aşa fel încât pe suprafeţele de contact să ajungă

statul de material neinfluenţat de atmosferă. În continuare, sudura obţinută nu

este corespunzătoare, forţele de prindere fiind mici. Cauza acestui fenomen

constă în faptul că la apropierea la distanţe de ordinul parametrilor reţelelor

cristaline ale celor două metale, posibilitatea de întâlnire a două cristale,

aparţinând celor două elemente de sudat şi având aceeaşi orientare a reţelelor,

este foarte mică. Devine necesară deci o reorientare spaţială a atomilor în zonele

de prindere. Reorientarea este posibilă dacă se imprimă atomilor din nodurile

reţelelor o mobilitate superioară (creşterea oscilaţiilor atomilor în noduri, cu

posibilitatea părăsirii nodurilor). De obicei, pentru mărirea mobilităţii atomilor,

deci pentru realizarea reorientării, energia internă şi cea oferită de fenomenul de

deformare plastică nu sunt suficiente, fiind necesară introducerea în sistem a

unei cantităţi de energie suplimentară. Indiferent de forma primară a acestei

energii suplimentare, ea se va transforma în energie termică, contribuind la

realizarea legăturilor dintre elemente.

Energia primară poate avea diferite forme:

106

energie electrică (sudarea prin presiune cu energie electrică, din care

face parte şi sudarea în puncte şi linie);

energie mecanică (sudarea prin presiune cu încălzire prin frecare,

sudarea prin presiune şi aplicarea unor suprapresiuni);

energie termică (sudarea prin presiune cu încălzire cu flacără, sudarea

prin presiune cu încălzire prin inducţie).

17.2. Utilaje pentru sudarea în puncte şi linie

Sudarea prin presiune în puncte este prezentată în figura 17.1.

Fig. 17.1. Principiul sudării prin presiune în puncte

1,2-piese de sudat; 3,4-electrozi din Cu răciţi forţat cu apă; 5-punct de sudură;

Prin intermediul electrozilor se acţionează cu forţa F asupra pieselor de

sudat şi se realizează trecerea curentului electric. Aplicarea curentului de sudură

are loc după timpul t1, în care presiunea se apropie de valoarea maximă

(fig. 17.2).

În timpul t2 are loc încălzirea locală a metalului, putându-se atinge

temperaturi ce depăşesc temperatura de topire.

Se constată că temperatura maximă este obţinută în zona de separaţie a

pieselor (fig. 17.3).

107

Fig.17.2. Variaţia presiunii şi a intensităţii curentului la sudarea în puncte

Fig.17.3. Variaţia temperaturii în zonele de contact

la sudarea prin presiune în puncte 1- piese de sudat; 2 - electrozi din Cu

Temperaturile dintre electrozi şi piese sunt inferioare din cauza

conductibilităţii termice mari a electrozilor. Încălzirea are loc prin efectul Joule -

Lenz al curentului electric, iar energia dezvoltată se poate determina cu relaţia:

W = I2 R t [W] (17.1)

unde: I este intensitatea curentului electric, A;

R - rezistenţa electrică, ;

t - timpul, s.

În perioada t3 are loc răcirea sub presiune a punctului de sudură.

108

Valorile orientative pentru determinarea curentului de sudare, forţei de

apăsare şi duratei de apăsare se pot determina cu relaţii empirice, în funcţie de

grosimea S a pieselor de îmbinat:

Is = 6500 S [A]

F = (50........250) S [N]

t = (0,1 ........0,2) S [s] - regimuri dure;

t = (0,8.........1,0) S [s] - regimuri moi;

Regimul tare este caracterizat prin densitate mare de curent (160...400

A/mm2), durată de trecere a curentului mică şi forţă de apăsare mare.

Regimul moale este caracterizat prin densitate mică de curent (70...160

A/mm2), durată de trecere a curentului mare şi forţă de apăsare mică.

Sudarea prin presiune în linie se aseamănă cu sudarea în puncte, cu

deosebirea că punctele sunt atât de apropiate încât se suprapun parţial,

formându-se o cusătură etanşă şi continuă (fig. 17.4). Electrozii sunt constituiţi

din role, dintre care cel puţin una este antrenată mecanic.

Fig. 17.4. Schema de principiu a sudării în linie

1 – role electrozi; 2,3 – piese de sudat; 4 - transformator

Variaţia parametrilor de sudare este asemănătoare cu cea de la sudarea în

puncte (fig. 17.5), dar în acest caz timpul de apăsare trebuie raportat la spaţiul

109

parcurs, rezultând o viteză de înaintare a pieselor. În ambele cazuri tensiunile

aplicate sunt mici (1...10 V).

Fig. 17.5. Variaţia presiunii şi a intensităţii curentului

la sudarea în linie continuă

17.3. Determinări experimentale

În vederea executării sudurii, piesele trebuie pregătite prin: îndreptare,

îndepărtarea oxizilor şi curăţare.

După pregătire, se alege diametrul electrozilor (de) în funcţie de suma

grosimilor pieselor şi calitatea materialului.

de = (0,5...2) S + 3 [mm]

(17.2)

În cazul sudării pieselor cu grosimi diferite este necesară alegerea unor

electrozi cu diametre diferite şi anume: pe partea elementului cu grosime mai

mare se aşează electrodul mai subţire şi invers. Explicaţia acestei aşezări constă

în densităţile de curent diferite obţinute la secţiuni diferite ale electrozilor (la

electrodul cu diametrul mai mic densitatea este mai mare, deci şi încălzirea este

în cazul sudării pieselor din oţel obişnuit şi cu

grosimi mari (peste 1,5 mm).

mai pronunţată).

Alegerea regimului de sudare se face ţinând seama de grosimea şi

calitatea materialului. Pentru sudarea unor piese cu grosimi mici (sub 1,5 mm)

din oţel obişnuit, oţel inoxidabil şi din metale neferoase se folosesc regimuri tari.

Regimurile moi se folosesc

110

111

m]

ţa pieselor rămâne o amprentă cu aspect de adâncitură având

ălţimea

. Distanţa dintre

ametrii electrici şi se calculează:

do [mm] (17.5)

pentr suda ea în ai m

prin încercări la

acţiune pe epruvete având forme şi dimensiuni standardizate.

Punctul de sudură obţinut are diametrul:

dp = (0,9 ... 1,2) do [m

(17.3)

Pe suprafa

în

h = (0,1 ... 0,2) S [mm] (17.4)

Distanţa minimă de la marginea tablelor este de 0,5 S

puncte este determinată de par

- pentru sudarea într-un rând:

l = (1,2 ... 2)

- u r m ulte rânduri:

l = (4 ... 6) do [mm] (17.6)

Calitatea sudurii în puncte şi în linie se determină

tr