3.4 SUDAREA ELECTRICA PRIN PRESIUNE

Este procedeul cel mai utilizat datorita avantajelor deosebite. Metoda se

preteaza la productia de masa, reduce timpul de imbinare, reduce consumul de

metal si de energie, se preteaza la mecanizare, are un pret scazut, iar piesele

rezultate au o calitate superioara, un aspect frumos. Se caracterizeaza prin

incalzirea locala a pieselor de la o sursa electrica, prin efect Joule - Lenz, urmata de

actiunea fortelor de apasare. Efectul Joule - Lenz se produce prin rezistenta

electrica locala dintre suprafata pieselor in contact.

Fig.1 Fazele electrice si mecanice ale sudurii electrice prin presiune

- faza I este faza de amorsare, care se caracterizează prin creşterea forţei de

apăsare F de la valoarea 0 până la valoarea la care se realizează strângerea

pieselor:

- faza II este faza electrica si mecanica, in care strângerea rămâne constanta si

peste ea se suprapune faza electrica, de încălzire a pieselor:

-faza III este faza de deformare plastică, caracterizată prin creşterea forţei şi

producerea deformărilor plastice la piesele încălzite in faza anterioara;

Cantitatea de căldura dezvoltata este proporţionala cu pătratul intensităţii, cu

rezistenta si cu timpul. Regimul electric foloseşte valori foarte mari pentru

intensitatea curentului electric, de 100 mii de Amperi, durata este foarte mica, sub 1

s, iar rezistenta punctelor de contact este cât mai mare, pentru a se concentra toata

energia calorica, in timp ce rezistenta intre electrozi este cât mai mica, pentru a

uşura trecerea curentului electric. Electrozii se fac din cupru aliat cu diferite

elemente care ii măresc duritatea si rezistenta la uzura. Deoarece in timpul

procesului de sudare se încălzesc foarte puternic, sunt prevăzuţi cu circuite de

răcire cu apa. Îmbinările se pot realiza prin trei metode: cap la cap, in puncte si in

linie.

Sudarea electrica prin presiune cap la cap

Sudarea electrica prin presiune cap la cap se realizează in doua faze:

incalzirea pieselor si aplicarea presiunii de refulare. Lungimea libera 2 l (figura

8.17 a ) se alege in functie de diametrul d al pieselor, astfel incât:

l = kd [mm] (8.4)

unde: k este coeficient de proportionalitate, care depinde de material astfel:

-k = 0,5...1,0 pentru otel carbon;

-k = 1,5...2,0 pentru aluminiu si alama;

-k = 2 0...2 5 pentru cupru.

-d = este diametrul piesei de sudat [mm].

Fig.2 Fig.3

Schema de principiu a sudurii electrice prin presiune cap la cap;

Incalzirea pieselor se face la temperatura de deformare plastica, iar

parametrii principali ai regimului de incalzire sunt durata si densitatea curentului.

Procedeul se caracterizeaza prin simplitate, rapiditate si posibilitatea automatizarii

Ca mare neajuns prezinta impuritati pe suprafetele frontale ale sudurii iar oxizii

formati in timpul operatiei ramân in cusatura si ii altereaza proprietatile mecanice.

Sudarea în capete cu topire se realizează după aceeaşi schemă, însă prin mişcări

succesive de apropiere şi depărtare a capetelor în timpul încălzirii, când în

interstiţii, se formează pelicule de metal lichid. La refularea finală, picăturile

împreună cu oxizii care se formează, se expulzează în atmosferă. Procesul de

topire locală a capetelor se poate face direct sau cu preîncălzire. Preîncălzirea se

realizează prin contacte intermediate de impulsuri ale curentului.

În cazul sudării cu topire, timpul de încălzire se măreşte, fiind de ordinul

secundelor, iar forţa de refulare creşte la oteluri până la 8-14 daN/mm" la sudarea

cu topire directă şi 4-6 daN/mm la topire, cu preîncălzire, fată de sudarea fără

topire, însă expulzând oxizii şi impurităţile, îmbinarea prezintă proprietăţi mecanice

superioare şi puteri instalate pentru aceeaşi secţiune.

Procedeul se aplică la sudarea genţilor pentru roţi, a zalelor de lanţ, a ţevilor, a

sculelor, şinelor de cale ferată etc.

Sudarea electrica prin presiune in puncte

la acest procedeu piesele 1 si 2 (figura 8 17 b) sunt presate si sudate in

puncte distincte Simultan se pot suda unul sau mai multe puncte In principiu se

poate executa fie din cele doua parti ale pieselor care se imbina fie dintr-o singura

parte In ambele cazuri incalzirea pieselor are loc ca urmare a efectului Joule - Lenz

produs de curentul care le strabate

Fig.2 Schema de principiu a sudurii Fig.3 Instalaţie

pneumatice de

electrice prin presiune în puncte sudare în puncte cu

mişcare liniară

Sursa de alimentare este ca si in cazul precedent un transformator electric cu

tensiune mica in secundar Rezistenta electrica de contact dintre piese este mai mare

decât rezistenta electrica dintre electrozi si decât rezistenta chimica a pieselor

Rezistenta totala a circuitului de sudare este:

R = R ep1 + R ep2 +R p1 + R p2 + R pp [ W ]

unde:

-.......................Rp este rezistenţia ohmică a pieselor ;

-.......................Rep este rezistenţa de contact dintre electrozi;

Rezistentele ohmice trebuie evitate si de aceea se utilizează electrozi buni

conducători de electricitate (din cupru, cupru-cobalt. cupru-beriliu-cobalt), iar

suprafeţele pieselor sunt curăţate prin sablare sau decapare.

Tehnologia sudării in puncte presupune corelarea parametrilor principali ai

procedeului: curentul de sudare, durata de conectare, forţa de apăsare, diametrul

electrozilor de contact, calitatea suprafeţelor in contact.

Sudarea electrica prin presiune in linie

Procedeul este asemănător cu sudarea in puncte, cu deosebirea ca punctele sunt

atât de dese încât se suprapun parţial, formând o cusătura etanşa. In locul

electrozilor se folosesc role de cupru. Ambele role sunt răcite cu apa. Prin frecare,

rolele antrenează piesele de sudat 2 intr-o mişcare de avans cu viteza Vs (fig.8.17c).

Fig.2 Schema de principiu a sudurii electrice prin presiune în linie

Tehnologia sudării in linie presupune corelarea parametrilor de baza: curentul de

sudare, forţa de apăsare si viteza de avans. Se utilizează cu precădere pentru

îmbinarea tablelor din otel si metale neferoase, atunci când se cere o cusătura mai

compacta si mai rezistenta decât cea realizata prin puncte (la rezervoare, ţevi.

ambalaje). Sudarea prin presiune, indiferent de metoda prin care se realizează, se

caracterizează prin introducerea unor modificări mult mai puţin accentuate decât

prin topire. Zona in care se concentrează cea mai mare cantitate de căldura va

produce încălzirea locala a piesei chiar până la topire, pe o porţiune foarte

restrânsă. Se vor forma astfel cristalele primare echiaxe. In jurul lor se vor forma

cristale dendritice.

3. Utilaje

Utilajele sunt transformatoare speciale, cu puteri de 0,5-500 A, posibilitatea

de a furniza curenţi de 5.000...30.000 A şi tensiuni, la secundar, de 0,3...25 V.

Sistemele de realizare ale forţelor de presare pot fi: mecanice, pneumatice,

hidraulice.

4. Desfăşurarea lucrării

Aplicaţia practică se referă la sudarea electrica prin presiune cap la cap.

Se identifică instalaţiile de sudare prin presiune cap la cap şi părţile lor

componente.

Se identifică piesele de sudat şi se măsoară dimensiunile acestora;

Pregătirea suprafeţei pentru sudare constă în curăţirea de rugină, ulei, vopsea,

arsuri, folosind perii de sârmă, polizoare, flacără.

Procedeul constă în încălzirea prin rezistenţă de contact a părţilor frontale ale

pieselor, prinse între două dispozitive de strângere, prin care se aduce curentul de la

secundarul transformatorului de sudură şi prin care se acţionează cu o forţă de

presare, figura 7.73. Dispozitivele sunt montate pe batiul maşinii.

La sudarea în stare solidă, după încălzirea pieselor până la 1200-1500°K, se aplică

presiunea de refulare, prin care obţinem îmbinarea cu o scurtare S, ca în figura

7.74.

Se calculează parametrii regimului la sudarea în stare solidă :

- presiunea de contact în timpul încălzirii (1-1,5 daN/mm2;)

- lungimea liberă l = K • d [mm] (7.28), unde: K = 0,5-1 la oţeluri, 1,5-2

la aluminiu şi alame, 2-2,5 la cupru;

- presiunea la refulare (1,5-3 daN/mm în cazul regimului moale şi 3,5-5

daN/mm în cazul regimului dur), în timpul de încălzire 0,2-1,5 secunde ;

- densităţile de curent (40-150 A/mm2 la cupru).

- timpul total al procesului

4. Interpretarea rezultatelor.

a) se urmăreşte evoluţia formelor capetelor pieselor şi mişcarea acestora

b) se urmăreşte scurtarea şi umflarea pieselor în timpul sudării

c) rezultatele obţinute la punctul 3 se trec în tab.14.1.

Tabelul 14.1

Nr. crt. Instalaţie

presiunea

de contact

în timpul

încălzirii

[daN/mm2]

lungimea

liberă l

[mm]

presiunea

la refulare

[daN/mm2]

densitatea

de curent

[A/mm2]

observaţii

1

2

3