Tehnologia Sudarii prin Topire

Download Tehnologia Sudarii prin Topire

Post on 25-Jul-2015

268 views

Category:

Documents

11 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<p>TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE-1Dr.ing. Ionel Dnu SAVU Bibliografie: 1. Dehelean, D. Sudarea prin topire, Editura Sudura, Timioara, 1997 2. *** - EWFs European Welding Engineer Guide, 2000 3. *** - Standarde STAS, EN, ISO Cuprins: 1. Sudarea generaliti 1.1 Istoric 1.2 Terminologie, noiuni 1.3 Clasificri 1.4 Simbolizarea mbinrilor sudate 1.5 Poziii de lucru 1.6 Securitatea muncii la sudare 2. Procedee de sudare a materialelor metalice 2.1 Sudarea prin topire (0) 2.1.1 Sudarea oxigaz (31) 2.1.2 Sudarea cu arc electric cu electrod nvelit (111)</p> <p>1</p> <p>1. Sudarea - generaliti1.1 Istoric Epoca bronzului: 1821, Davy 1867, Thompson 1885, Benardos 1907, Kijellberg 1919, Roberts 1920, Nobel 1951, Paton 1953 1957, Stohr 1961 1970 - sudarea n focul de forj descoperirea arcului electric inventarea sudrii sub presiune inventarea sudrii cu arcul electric inventarea electrodului nvelit inventarea sudrii n mediu de gaz protector inventarea sudrii mecanizate sub strat de flux inventarea sudrii n baie de zgur inventarea sudrii n mediu de dioxid de carbon inventarea sudrii cu fascicul de electroni inventarea sudrii cu plasm inventarea sudrii cu laser.</p> <p>Tradiie n Romnia 1931 primul pod sudat, peste rul Brzava 1938 se nfiineaz Cercul pentru ncurajarea sudrii la Timioara 1952 se nfiineaz prima secie de sudur la Institutul Politehnic din Timioara 1953 - se nfiineaz o secie de sudur la Baza Academiei Timioara 1970 se nfiineaz Institutul de Sudur i ncercri de Materiale (ISIM) din Timioara 1990 - se nfiineaz Asociaia de Sudur din Romnia (ASR). 1.2 Terminologie, noiuni Sudarea procedeu de mbinare nedemontabil a dou materiale de baz (MB), similare sau disimilare, cu consum de energie termic i/sau mecanic, avnd ca rezultat obinerea unei structuri interne continue a metalului de baz mbinat (SR ISO 857). mbinarea se poate realiza cu sau fr adaos de material (MA). Lipirea procedeu de mbinare nedemontabil a dou materiale de baz, realizat cu ajutorul unui aliaj de lipire care este introdus, respectiv meninut de ctre fore capilare ntre cele dou suprafee supuse lipirii. Dac temperatura de topire a aliajului de lipire este mai mic de 450 oC, atunci lipirea este numit lipire moale. Dac temperatura de topire a aliajului de lipire este mai mare de 450oC, atunci lipirea este numit lipire tare. Sudur, lipitur rezultatul procesului de sudare, respectiv lipire. n cazul termenului sudur mai pot fi ntlnite noiunile similare de custur, custur sudat, cordon de sudur. mbinare sudat ansamblul format de cele dou materiale de baz mpreun cu sudura. Zon influenat termic Zona materialului de baz, imediat nvecinat sudurii, care nu a atins punctul de topire. Procesele metalurgice specifice procesului de sudare implic o modificare a structurii i caracteristicilor zonei respective. Influena acestora este de natur termo-mecanic. 1.3 Clasificri Dup modul de desfurare: Sudare prin topire energia utilizat la realizarea procesului de sudare este predominant de natur termic Sudare prin presiune energia utilizat la realizarea procesului de sudare este predominant de natur mecanic Dup scop: Sudare de mbinare obiectiv principal: calitatea mbinrii sudate trebuie s fie cel puin egal cu calitatea materialului de baz cel mai slab. Principalele caracteristici ale mbinrii sudate sunt: rezisten, alungire, tenacitate, rezisten la coroziune.</p> <p>2</p> <p> Sudare de ncrcare obiective principale: caracteristici specifice ale suprafeei MB, aderena stratului depus. STAS ISO 4063-1993: Nomenclatorul procedeelor i numerele de referin pentru reprezentarea simbolic pe desen Ex.: 111 Sudare cu arc electric cu electrod nvelit 135 Sudare cu arc electric n mediu de gaz activ cu electrod fuzibil; sudare MAG 141 Sudare cu arc electric n mediu de gaz inert cu electrod de wolfram; sudare WIG. SR ISO 857-1994: Procedee de sudare, lipire tare i lipire moale. Vocabular. prezint schemele de principiu ale procedelor de sudare. Procedee de sudare i procedee conexe sudrii: Sudare n stare solid Sudare cu arc electric Procedee de sudare Lipire tare</p> <p>Lipire moale</p> <p>Alte procedee de sudare Sudare oxi-gaz</p> <p>Sudare prin rezisten el. Pulverizare termic Tiere cu oxigen Procedee conexe sudrii Tiere termic Alte procedee de tiere Clasificarea mbinrilor sudate: mbinri sudate cap la cap mbinri sudate n col mbinri sudate prin suprapunere</p> <p>Lipire cu adezivi Tiere cu arc</p> <p>cap la cap</p> <p>n col</p> <p>prin suprapunere</p> <p>1.4 Simbolizarea mbinrilor sudate SR EN 22553-1995: mbinri sudate i lipite. Reprezentri simbolice pe desene Standardul definete regulile care trebuie urmate pentru reprezentarea simbolic pe desene a mbinrilor sudate i lipite. 1.5 Poziii de lucru SR ISO 6947 1994: Suduri. Poziii de lucru. Definiiile unghiurilor de nclinare i de rotire.</p> <p>3</p> <p>Standardul definete poziiile de lucru i permite localozarea sudurilor n spaiu, n raport cu un plan orizontal, cu ajutorul unghiurilor de nclinare si de rotire care sunt independente de construcia nconjurtoare. 1.6 Securitatea muncii la sudare Securitatea muncii este responsabilitatea tuturor ncepnd cu conducerea ntreprinderii i terminnd cu ultimul muncitor! Prescripii: Tehnica securitii muncii sudrii, tierii i a procedeelor similare de lucru Reguli tehnice pentru staii de depozitare a acetilenei i carbidului Prescripii asupra rezervoarelor sub presiune, a buteliilor, pentru instalaii de umplere Prescripii generale de prevenire a accidentelor Prescripii de prevenire a accidentelor produse de mijloacele de producie Prescripii de prevenire a accidentelor produse de gaze Prescripii de prevenire a accidentelor sonore Dispoziii asupra materiilor prime periculoase Prescripii asupra surselor de curent pentru sudare Echipamentul personal de protecie al sudorilor: Sudorii trebuie s depeasc vrsta de 18 ani i trebuie s prezinte cunotine privind sigurana asupra lucrului cu instalaiile i utilajele cu care lucreaz. Personalul necalificat precum i cei care nu au mplinit vrsta de 18 ani vor pute lucra n domeniul sudrii i al procedeelor conexe doar sub assiten permanent. Echipamentul de protecie compus din mnui, ochelari de protecie, or de protecie, pantofi de protecie, masc de gaze, aparat auditiv, este asigurat muncitorilor sudori de ctre ntreprinderea unde lucreaz. Personalul muncitor are obligaia s utilizeze acest echipament de protecie. Arcul electric emite: Radiaie ultraviolet - atac pielea Radiaie infraroie provoac cataracta</p> <p> Sudarea n condiii deosebite Sudarea n spaii reduse de lucru necesitatea unei ventilri i iluminri suplimentare; suorul nu va opera singur, ci va avea un ajutor Sudarea n condiii de pericol de incendiu se execut doar cu permis de lucru; msurile de securitate se stabilesc n scris. Impuriti Oxizii de azot (NO i NO2) dup inhalare apar reacii iritante ale cilor respiratorii; n cazul unor concentraii ridicate exist pericolul apariiei dup cteva ore a unui edem pulmonar Ozonul (O3) se formeaz n aer la razele ultraviolete ale arcului electric; are miros neptor, puternic iritant al mmucoasei nazale; poate produce edem pulmonar Oxidul de carbon (CO) se formeaz la sudarea n mediu de gaz protector i la sudarea cu flacr; CO mpiedic transportul de oxigen din snge; provoac oboseal, dureri de cap, grea, poate produce pierderea cunotinei sau chiar moartea Dioxidul de carbon (CO2) - se formeaz la sudarea n mediu de gaz protector; gazul este uor toxic i produce iritaii ale cilor respiratorii Praf fin fumul duntor plmnilor (particule cu diametrul mai mic dect 1 m) i praful se formeaz n special n timpul topirii metalului de adaos Fier, oxizi de fier au aciune iritant asupra mucoaselor cilor respiratorii i stomacului Crom, cromai au aciune iritant asupra pielii i cilor respiratorii; se presupune c legturile hexavalente ale cromului pot avea reacii cancerigene Nichel, oxizi de nichel sunt cancerigeni Aluminiul produce iritaii ale sistemului respirator</p> <p>4</p> <p> Zincul apare la sudarea i tierea tablelor zincate sau a pieselor almite. Fosgenul este un gaz otrvitor format n urma descompunerii unor dizolvani de grsimi ce conin clor, sub aciunea radiaiei ultraviolete a arcului; produce moartea dac este inhalat timp de mai multe ore.</p> <p>2. Procedee de sudare a materialelor metalice2.2 Sudarea prin topire (0) 2.1.1 Sudarea oxigaz (31) Variante: sudarea oxiacetilenic, sudarea oxipropanic, sudarea oxihidric Principiul procedeului: suprafeele ce urmeaz a fi sudate i materialul de adaos se nclzesc i se topesc cu ajutorul unei flcri produse de arderea unui combustibil gazos Domenii de aplicare: sudarea oelurilor, sudarea fontelor, sudarea cuprului, sudarea alamei, sudarea zincului, Sursa termic: flacra - caracteristici: Zonele flcrii</p> <p>A T [oC]</p> <p>1</p> <p>2</p> <p>3</p> <p>3170oC</p> <p>1200oC 300oC l [mm] A: zona de amestec neaprins conine amestecul C2H2+O2 Zona 1: zona nucleului: C2H2+O22C+H2+O2+q oxidul de carbon de pe suprafaa exterioar se oxideaz (oxidare primar); rezultatul este apariia unor puncte incandescente prezint luminozitate crescut comparativ cu celelalte zone form cilindric Zona 2: zona flcrii primare: 2C+H2+O22CO+H2+450 MJ/kmol zona cea mai cald utilizat la sudare form cilindro-conic transparent spre albastru flux termic ridicat Zona 3: zona flcrii secundare: 2CO+H2+3/2O22CO2+H2O+850 MJ/kmol</p> <p>5</p> <p> volumul zonei este mare i este n contact cu aerul rece deci fluxul termic este sczut form conic glbui-rocat. Structur i form determinate de coeficientul stoichiometric</p> <p>=</p> <p>VolumO2 VolumC2 H 2</p> <p> =1,2-1,5 flacra este oxidant, oxidarea este violent flacra fiind zgomotoas i albstruie; cele 3 zone se disting f. bine i sunt reduse ca dimensiune =1,1-1,2 flacra este neutr =0,7-1,1 flacra este carburant (reductoare); oxigenul este insuficient pentru o oxidare complet a carbonului; acesta trece n flacra primar; flacra este deformat, nu are rigiditate, este rosiatic i are un uierat caracteristic. Acetilena (C2H2) este un gaz incolor, cu miros eteric iritant (datorit impuritilor), toxic. Amestecul acetilen-aer explodeaz dac acetilena este ntre limitele 3-65%. Amestecul acetilen-oxigen explodeaz dac acetilena este ntre limitele 3-93% Tehnologia sudrii oxigaz Sudarea spre stnga se aplic la sudarea tablelor subiri (max 4 mm grosime); dezavantaje: pierderi mari de cldur, materialul topit se rspndete uor, ptrundere mic. 30o 45o</p> <p>Consumul de acetilen: (80-120) x grosimea tablei de sudat Diametrul materialului de adaos:</p> <p>d=</p> <p>s + 1 [mm] 2</p> <p> Sudarea spre dreapta avantaje: vitez de rcire mai mic, protejare a bii mai bun, transfer de cldur mai concentrat, ptrundere mai bun; dezavantaj: nu se poate aplica la grosimi mai mici de 3 mm. 40-50o 35-40o</p> <p>Consumul de acetilen: (120-150) x grosimea tablei de sudat Diametrul materialului de adaos: d = </p> <p>s + 1 [mm] 2</p> <p>Aplicaii i probleme tipice: Sudarea oelurilor Grosimea Poziia de sudare Caracteristici tehnice MB [mm] &lt; 1,5 Sudare fr material de adaos, rost I cu margini rsfrnte Sudare spre stnga, diametrul vergelei: 2-3 mm, rost I, 1-3 deschidere: 0,25 x grosimea MB Orizontal (PA) 4 12 (15) Sudare spre dreapta, rost V &gt; 12 (15) Sudare pe ambele fee, rost X 6 Rost V sau X</p> <p>6</p> <p>Orizontal pe perete vertical (PC) Peste cap (PE) </p> <p>5 -</p> <p>Sudare facil, flacra ndreptat spre partea de jos a rostului Sudare cu mai multe treceri, flacra ndreptat spre partea de jos a rostului Sudarea spre stnga sau spre dreapta</p> <p>Sudarea fontelor: n poziie orizontal (datorit fluiditii ridicate a fontei), flacr reductoare, sudare cu sau fr prenclzirea MB; probleme: fonta devine brusc extrem de fluid, sudura este poroas, la suprafaa piesei apare un strat de oxid cu punct de topire mai ridicat dect al fontei, apar fisuri datorit deformabilitii sczute a fontei. Sudarea cuprului: flacr neutr; prenclzirea MB; la grosimi mari se utilizeaz o vergea din Cu metalurgic, la grosimi mici se utilizeaz o vergea din Cu electrolitic; la sudare se utilizeaz un flux decapant de tipul boraxului sau clorurii de sodiu Sudarea alamei (aliaj Cu-Zn) zincul (punct de topire la 419oC) se evapor la 900oC rezultnd fumul alb de ZnO care este toxic; alama se topete la 900oC; pentru mpiedicarea evaporrii zincului se utilizeaz un flux decapant de tipul boraxului, acidului boric sau clorurii de zinc); se lucreaz cu o flacr puin oxidant. Sudarea bronzului aceeai tehnologie ca i la sudarea cuprului; flacra va fi neutr Sudarea zincului spre stnga; flacr puin reductoare, fluxul decapant: 60% salmiac+40% ZnO Sudarea plumbului se vor utiliza mti de gaze pentru c rezult vapori foatre toxici Sudarea nichelului pregtirea se face ca la sudarea cuprului; se sudeaz spre dreapta. Echipamentul pentru sudare: Butelie oxigen (culoare albastr) Butelie acetilen (culoare roie) sau generator de acetilen Reductoare de presiune Furtune de presiune Arztorul</p> <p>2.1.2 Sudarea cu arc electric cu electrod nvelit (111) Principiul i caracteristicile procedeului de sudare cu arc electric cu electrod nvelit Principiu: arcul electric este amorsat ntre un electrod nvelit i pies; baia se formeaz prin topirea captului electrodului i al piesei; baia e protejat fa de aciunea atmosferic prin stratul de zgur lichid i gazele generate de nveliul electrodului. Amorsarea arcului: prin atingerea piesei cu electrodul (scurtcircuitarea circuitului electric). Tipul curentului utilizat: c.c., c.a. Aplicare: n general manual, existnd i variante mecanizate. Rata depunerii de metal: 1,8-5,4 kg/h Parametrii tehnologici principali Parametru delectrod Ua Is Vsudare [mm] [V] [A] [cm/min] Domeniu de valori 1,6-6,0 15-30 25-400 6-20 Electrodul nvelit - caracteristici Electrodul nvelit: o vergea metalic acoperit cu un nveli depus prin presare sau prin imersionare Dimensiunile standard ale electrozilor: Diametru [mm] 1,6 2,0 2,5 3,25 4,0 5,0 6,0 Lungime [mm] 200 250 300 300/350 350/450 450 450 Tipul nveliului (clasificare dup grosimea nveliului) Tipul nveliului subire mediu foarte gros Diametru nveli / diametru vergea &lt; 1,4 1,4 1,55 &gt; 1,6 Tipul nveliului (clasificare dup caracter)</p> <p>7</p> <p> Acid (A) - caracteristici: conine oxizi de Fe (30-60%) + carbonai + dezoxidani (FeMn); are rat de topire mare; suprafaa sudurii este neted, plan i curat; transferul de metal se face prin picturi fine; zgura este vscoas, se desprinde uor i conine oxizi; ptrunderea este f. bun; metalul depus prezint tendin de fisurare la cald; este recomandat n cazul sudrii n poziii dificile; caracteristicile mecanice ale metalului depus sunt slabe. Oxidant (O) caracteristici: conine oxizi de Fe (30-60%) + dezoxidani (FeMn, 10-20%); zgura are silicai, este abundent, compact, fluid, cu interval mare de solidificare; transferul se face prin picturi fine; ptrunderea este mic, dar sudura are aspect corespunztor; caracteristicile mecanice ale metalului depus sunt slabe datorit oxidrii Si, Mn, C i FeO Rutilic (R), titanic (T) - conine oxidul TiO2 (30-60%) + dezoxidani; zgura este vscoas, intervalul ei de solidificare este mic, acoper bine baia i se...</p>