Tehnologia Sudarii Prin Topire

Download Tehnologia Sudarii Prin Topire

Post on 27-Oct-2015

48 views

Category:

Documents

4 download

TRANSCRIPT

  • 55555555555

    Teodor MACHEDON PISU Elena MACHEDON PISU

    T E H N O L O G IA S U D R II P R IN T O P IR E

    PROCEDEE DE SUDARE

  • 11

    Uf peps!NBDIFEPO !!QJTV Fmfob!NBD IFEPO !!QJTV

    U F IO P M P HJB!T V E S J JQ S J O!UP Q J S F

    QSPDF EFF! EF! TVEBSF

  • 2Recenzeni tiinifici:

    Consilier editorial: Procesare text:

    Tehnoredactare: Copert:

    Corectur:

    prof.dr.ing. prof.dr.ing. prof.dr.ing.

    dr.ing. dr.ing.

    Cndea Virgil Florin Andreescu Florin Andreescu AutoriiAndreea RdulescuBogdan AndreescuElena Machedon-Pisu

    Descrierea CIP a Bibliotecii Naionale a RomnieiMACHEDON-PISU, TEODOR

    Tehnologia sudrii prin topire : procedee de sudare / dr. ing. Teodor Machidon-Pisu, dr. ing. Elena Machedon-Pisu. - Braov : Lux Libris, 2009

    Bibliogr.ISBN 978-973-131-060-2

    I. Machedon-Pisu, Elena

    621.791

    2009

    Editur recunoscut CNCSIS, cod 201

    ISBN 978-973-131-060-2

  • 3CUVNT INTRODUCTIV

    n mediul nostru natural nu exist multe lucruri care s aib o structur monolitic i frumuseea unui cristal. Majoritatea lucrurilor necesare omului sunt compuse din multe pri individuale i aceste pri trebuie mbinate pentru a forma o singur pies.

    Pentru realizarea unor structuri necesare activitilor umane contemporane ingineria sudrii reprezint o opiune important pentru omul modern.

    Sudura este o mbinare nedemontabil dintre dou corpuri solide, prin realizarea unor fore de legtur ntre atomi marginali ai suprafeelor de mbinat, n anumite condiii de temperatur i/sau presiune.

    Azi a devenit dificil depistarea domeniilor de fabricaie n care asamblarea prin sudur sau a tehnicilor conexe, s lipseasc. Astfel ingineria sudrii este capabil s soluioneze problemele tehnice de vrf, de la sudarea microprocesoarelor pn la sudarea megastructurilor.

    Prezenta lucrare se refer la tehnologia de sudare prin topire, cu referire la bazele tehnologiei de sudare i prezentarea principalelor procedee de sudare prin topire.

    Lucrarea este structurat pe 11 capitole i se ocup de prezentarea principalelor procedee de sudare prin topire, se acord un spaiu important reglementrilor n domeniu i a standardelor SR ISO, SR EN, SR EN ISO.

    Primul capitol abordeaz bazele tehnologiei de sudare prin topire cu referire la clasificarea i simbolizarea procedeelor de sudare, reprezentarea, notarea i cotarea sudurilor, fixarea componentelor pentru sudare, susinerea bii de sudur, tensiuni i deformaii la sudare i aspecte privind prenclzirea i detensionarea la sudare.

    Unul din cele mai vechi procedee de sudare prin topire, sudarea cu electrozi nvelii este prezentat n capitolul doi unde este pe larg analizat modul de stabilire a parametrilor de sudare la sudarea manual.

    Capitolul trei este rezervat prezentrii procesului de sudare cu arc electric acoperit si anume sudarea sub strat de flux.

    Procedeul de sudare n atmosfer protectoare de gaze este prezentat amnunit n capitolul patru, fiind procedeul cu cea mai dinami dezvoltare si cu un grad ridicat de aplicabilitate industrial.

    n urmtoarele capitole se prezint sudarea cu plasm, n baie de zgur, cu flacr de gaze, cu fascicul de electroni.

  • 4Capitolul nou este dedicat sudrii n rost ngust, respectiv: sudarea WIG,

    sudarea MIG-MAG. i sudarea sub flux n rost ngust.Ultimile capitole se ocup de sudarea cu termi i hidrogen atomic,

    procedee cu o aplicabilitate redus.

  • 5Lucrarea Tehnologia sudrii prin topire (Procedee de sudare) prezint o sintez a numeroaselor cunotine i informaii n domeniul sudrii prin topire, cristalizat n cei peste 30 de ani de experien n pregtirea inginerilor sudori la Universitatea Transilvania din Braov.

    Lucrarea este util n pregtirea specialitilor sudori, n documentarea necesar pentru atestarea calificrii de inginer sudor European i Internaional i este foarte util pregtirii studenilor la cursurile de licen, de masterat sau de doctorat.

    Autorii

  • 5CUPRINS

    Capitolul 1BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE ........................... 9

    1.1. Istoric ................................................................................................. 91.1.1. Descoperirea arcului electric .........................................................

    91.1.2. Dezvoltarea sudrii .....................................................................

    101.2. Sudarea o tehnic de mbinare nedemontabil .......................................

    121.3. Comportarea la sudare a metalelor i aliajelor ........................................

    131.4. Clasificarea procedeelor de sudare prin topire .....................................

    161.5. Simbolizarea procedeelor de sudare i de lipire a metalelor .......................

    171.6. Alegerea procedeului de sudare prin topire la realizarea structurilor sudate ...

    191.7. mbinri sudate prin topire ....................................................................

    221.8. Reprezentarea, notarea i cotarea sudurilor ..........................................

    291.9. Fixarea componentelor pentru sudare ...................................................

    361.10. Susinerea bii de sudur ....................................................................

    381.11. Tensiuni i deformaii la sudare ...........................................................

    411.12. Prenclzirea i detensionare la sudare ................................................

    44

    Capitolul 2SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII .................................................................................................... 47

    2.1. Arcul electric ....................................................................................... 472.1.1. Amorsarea i formarea arcului electric. Prile componente ale

    arcului electric ............................................................................................... 47

    2.1.2 Caracteristica static a arcului electric de curent continuu ...............51

    2.1.3.Stabilitatea arcului electric i a procesului de sudare ......................53

    2. 2. Principiul procedeului de sudare ......................................................... 582.3. Electrozi nvelii .................................................................................... 602.4. Stabilirea parametrilor de sudare la sudarea manual ..............................

    672.5. Moduri practice de sudare cu electrod nvelit n diverse poziii la procedeul

  • 6111 ........................................................................................................ 91

    Capitolul 3SUDAREA SUB STRAT DE FLUX .............................................................. 97

    3.1. Materiale necesare la sudarea sub strat de flux .........................................99

  • 73.1.1. Srme electrod pentru sudare .....................................................

    993.1.2. Electrozi lamelari (band) pentru sudarea sub strat de flux ............

    993.1.3. Fluxuri pentru sudare ...................................................................

    1013.1.4. Proprietile fluxurilor n funcie de modul de fabricaie i de

    compoziia chimic .............................................................................

    1013.2. Tehnologia de sudare sub strat de flux .......................................................

    1033.2.1. Forma custurii executate sub strat de flux .......................................

    1043.2.2. Parametrii regimului de sudare sub strat de flux ................................

    1043.2.2.1. Curentul de sudare ..................................................................

    1043.2.2.2. Tensiunea arcului .....................................................................

    1063.2.2.3. Viteza de sudare ......................................................................

    1073.2.2.4. Natura curentului ..................................................................

    1073.2.2.5. Diametrul srmei electrod ....................................................

    1093.2.3. Influena factorilor tehnologici la sudarea sub strat de flux ..............

    1093.2.3.1. Lungime liber ........................................................................

    1093.2.3.2. Granulaia flux ........................................................................

    1103.2.3.3. nlimea stratului de flux ..........................................................

    1103.2.3.4. nclinarea srmei electrod ......................................................

    1103.2.3.5. nclinarea piesei .....................................................................

    1113.2.3.6. Susinerea bii de sudur ........................................................

    1133.2.3.7. Circuitul curentului de sudare ....................................................

    1163.2.4. Influena factorilor constructivi asupra custurii ..............................

    1163.2.5. Calculul i alegerea parametrilor regimurilor de sudare sub flux ......

    1183.2.6. Variante ale sudrii sub flux utilizate n practic ..............................

    1203.2.6. 1. Sudarea semiautomat sub flux ................................................

    1203.2.6.2. Sudarea simultan cu arce separate .......................................

    1223.2.6.3. Sudarea sub flux cu arce independente care formeaz o baiecomun .......................................................................................

    .123

    3.2.6.4. Sudarea sub flux cu arce gemene .........................................

    1233.2.6.5. ncrcarea prin sudare sub flux ................................................

    1253.2.6.6. Variante de sudare sub flux utilizate la depunerea straturilor dencrcare .....................................................................................

    .125

    3.2.6.7. Alte aplicaii ale sudurii de ncrcare .......................................

    1293.2.6.8. Electronituirea sub flux ...........................................................

    1313.2.6.9. Unele realizri n domeniul sudrii sub flux ..............................

    1323.2.6.10. Consideraii economice asupra sudrii sub flux ......................

    133

    Capitolul 4SUDAREA IN MEDII DE GAZ PROTECTOR .........................................

    4.1. Principiul procedeului

    ..

    ..

    ..

    ..

  • 8...................................................................135135

  • 74.2. Srma electrod ......................................................................................

    1374.3. Gazul de protecie ....................................................................................

    1404.4. Transferul de metal la sudarea MIG/MAG ...............................................

    1524.5. Parametrii tehnologici ai curentului pulsat ................................................

    1614.6. Parametrii tehnologici de sudare ..............................................................

    1634.7. Sudarea cu srm tubular ST ..............................................................

    1744.7.1. Principiul procedeului de sudare cu srm tubular ...........................

    1744.7.2. Materiale de sudare la ST ............................................................

    1764.8. Sudarea WIG ......................................................................................

    1794.8.1. Principiul procedeului WIG .........................................................

    1794.8.2. Materiale utilizate la sudarea WIG ................................................

    1824.8.3. Amorsarea arcului electric la sudarea WIG .......................................

    1854.8.4. Stabilirea parametrilor tehnologici la sudarea prin procedeul WIG ...

    187

    Capitolul 5SUDAREA CU PLASM ...........................................................................

    1915.1. Generaliti privind plasma termic i utilizarea ei .................................

    1915.2. Sudarea cu plasm .................................................................................

    1945.3. Sudarea plasm - MIG ...........................................................................

    107

    Capitolul 6SUDAREA N BAIE DE ZGUR ..............................................................

    1996.1. Principiul sudrii n baie de zgur ...........................................................

    1996.2. Variante ale sudrii n baie de zgur .........................................................

    202

    Capitolul 7SUDAREA CU FLACR DE GAZ ........................................................

    2047.1. Combustibilii .......................................................................................

    2047.2. Obinerea, structura i rolul flcrii de gaze ................................................

    2107.3. Tehnologia sudarii prin topire cu flacar ..................................................

    2137.3.1. Sudarea tablelor de oel ..................................................................

    2147.3.2. Sudarea semifabricatelor de oel cu flacr oxigaz ...........................

    2187.3.3. Sudarea oxigaz a oelurilor aliate ...................................................

    2197.3.4. Sudarea oxigaz a fontelor ................................................................

    2207.3.5. Sudarea metalelor i aliajelor neferoase cu flacr oxigaz ...............

    2217.3.6. Defectele pieselor sudate cu flacr ................................................

    2287.3.7. Calculul mbinrilor sudate cu flacr ................................................

    228

    Capitolul 8.SUDAREA CU FASCICUL DE ELECTRONI

    ......

    .......

  • 8...............................233

  • SUDAREA N ROST NGUST ...................................................................

    2419.1. Sudarea WIG n rost ngust ...................................................................

    2419.2. Sudarea MIG-MAG n rost ngust ...........................................................

    2439.3. Sudarea sub flux n rost ngust 245

    Capitolul 10SUDAREA CU TERMIT ..........................................................................

    24710.1. Reacia aluminotermic ...........................................................................

    24710.2. Sudarea cu termit ..............................................................................

    247

    Capitolul 11SUDAREA CU HIDROGEN ATOMIC ...................................................

    249

    BIBLIOGRAFIE .......................................................................................

    251

    8.1. Fascicul de electroni ..............................................................................

    2338.2. Sudarea cu fascicul de electroni ...........................................................

    2348.4. Tehnologia sudrii cu fascicul de electroni .............................................

    2358.5. Sudarea cu fascicul de ioni .......................................................................

    239

    Capitolul 9

  • 91. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    Capitolul 1

    BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    1.1. Istoric

    1.1.1. Descoperirea arcului electric

    Istoria sudrii cu arc electric ncepe cu descoperirea arcului electric de Sir Humphrey Davy n 1801. n timpul experimentelor de electricitate el a descoperit c se poate crea un arc electric de nalt tensiune prin aducerea a dou conductoare n apropiere. Acest arc producea o lumin strlucitoare i genera o cldur considerabil, putnd fi meninut dup dorin, iar durata i intensitatea puteau fi variate. Davy a demonstrat arcul electric la Institutul Regal al Angliei n 1808, unde descoperirea a strnit un mare interes.

    Oricum mult timp a rmas o jucrie tiinific, deoarece nimeni nu-i gsea o ntrebuinare practic. De fapt, Davy nu a utilizat termenul de arc la descoperirea lui dect 20 de ani mai trziu. Probabil prima ncercare de utilizare a cldurii intense a arcului cu electrod de carbon pentru sudare a fost fcut n 1881, cnd Auguste De Meritens a utilizat un electrod de carbon la sudarea cu arc a plcuelor conductoare a bateriilor. n acest experiment, el a conectat piesa la polul pozitiv al unei surse de curent, i a legat vergeaua de carbon la polul negativ n aa fel nct distana dintre vergea i pies s poat fi controlat. O parte din cldur s-a pierdut n aerul nconjurtor, dar n pies a ajuns suficient pentru a asigura mbinarea.

    Doi cer cet tori, Ni kola s de Ben ardos i St ani sla v Olszewski, experimentnd procesul British Meritens, n anul 1885 au obinut un patent britanic pentru procesul de sudare utiliznd electrozi de carbon. Bernados era rus i avea un patent n acest domeniu i n Rusia. Aplicaia lui descrie un proces n care piesa este conectat la polul negativ, iar vergeaua de carbon la polul pozitiv al unui circuit de curent continuu. Vergeaua nu era fixat ca n metoda De Meritens, dar era prevzut cu un mner izolator astfel nct putea fi manipulat de operator. Astfel, Bernados este n gen- eral creditat cu primul patent n sudura cu arc electric.

    n 1889, alt rus N.G. Slavianoff, anuna un procedeu n care vergeaua

  • 9de metal se topea gradat i se aduga ca metal topit la sudur.n acelai an Charles Coffin din Statele Unite ale Americi, fr s cunoasc

    descoperirea lui Slavianoff a obinut un patent US pentru un procedeu similar de sudur

  • 10

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    cu arc de metal. Procedeul descoperit a fost un uria pas nainte deoarece electrodul metalic nu numai c alimenta energia de topire, dar aduga metalul necesar sudurii. n ciuda acestor avantaje, aplicaiile comerciale au crescut greu n urmtorii ani deoarece nu erau disponibili electrozi metalici corespunztori.

    n perioada de pionerat a sudurii era limpede c factorul limitativ erau electrozii. Primi electrozi erau srme din fier norvegian sau suedez care produceau suduri slabe, fragile. Arcurile supranclzeau metalul de sudat i electrozii care se fragilizau n contact cu aerul. ntr-o ncercare de a elimina aceste dificulti, cercettorii au dezvoltat un numr de electrozi care erau uor acoperii cu diferite materiale organice sau minerale.

    Oscar Kjellberg din Suedia n 1907 a obinut primul patent, fiind pionerul electrozilor nvelii. nveliurile s-au dezvoltat n acest timp, contribuind mai mult la stabilirea arcului dect la protejarea sau la purificarea metalului pentru sudat.

    Abia n 1912, Strohmenger a primit un patent US pentru un electrod gros acoperit, iar industria avea un electrod capabil s produc o mbinare sudat cu proprieti mecanice bune. Datorit preului ridicat, acest electrod a ptruns greu n producie. Procesul acoperirii necesit operaii scumpe, incluznd acoperiri cu azbest, srme de aluminiu fine i alte materiale.

    n anul 1927, dezvoltarea unui procedeu de extrudare pentru aplicarea unor acoperiri a miezului metalic a micorat mult costul electrozilor nvelii. Aceasta fiind una din cele mai importante descoperiri n evoluia sudrii cu arc electric. Procedeul permitea diferite compoziii ale nveliului care conduceau la obinerea de caracteristici operaionale benefice. n acest fel, electrodul nvelit a devenit o realitate.

    n jurul anului 1935 au aprut sudori specializai n curent alternativ. Cu toate acestea, arcurile de c.a. erau greu de meninut. Din acest motiv, productorii de electrozi au elaborat nveliuri care ionizau mai mult i stabilitatea arcului era mai bun. n aceast perioad se utilizau mai mult oelurile inoxidabile care erau greu sudabile, datorit hidrogenului din nveliul electrodului. n acest fel au nceput s se dezvolte electrozi cu un coninut mic de hidrogen.

    1.1.2. Dezvoltarea sudrii.

    Un incident dramatic n timpul primului rzboi mondial a fcut posibil aplicarea pe scar mare a sudrii cu arc. Vasele germane staionau n portul New York la izbucnirea rzboiului, au fost avariate de echipajele lor, astfel nct vasele s nu poat fi folosite de aliai. Paguba era att de mare nct era clar necesitatea revoluionrii proceselor pentru a repara vasele rapid.

    Marina a chemat experi n sudur de la dou companii de ci ferate i

  • 11

    acetia au recomandat ca reparaiile s se fac prin sudur cu arc electric. Majoritatea vaselor avariate au fost restaurate substanial prin acest procedeu, dup care s-a dezvoltat rapid.

  • 212

    1. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    Primele aplicaii ale sudrii cu arc electric n aviaie s-au fcut tot n timpul primului rzboi mondial. Anthony Fokker, constructor olandez de avioane, a folosit sudarea la fabricarea fuselajelor pentru avioane de lupt germane.

    n anii 1930, sudura a cptat o importan crescnd n construcia de vapoare. Marina US, care a contribuit mult la cercetarea n sudur, a utilizat sudura din motive practice, dup tratatul naval de la Londra din 1930. Acest tratat impunea limite n privina tonajului brut la navele mari. Marina a gsit sudura ca fiind avantajoas pentru c minimaliza greutatea i permitea constructorilor de vase s maximalizeze puterea de foc permis de restriciile de tonaj.

    Fluxul granular cu srme cu alimentare continu a condus la dezvoltarea, n 1935, a procedeului de sudare sub strat de flux care a fost aplicat pentru prima oar n fabricaia de evi i construcia de vase. O cistern a fost fabricat prin acest procedeu n 1936. n jurul anului 1940, procedeul de sudare sub strat de flux a fost acceptat. n jur de 1942, procedeul a fost mbuntit pentru a deveni automat. S-au dezvoltat semiautomate, ce pot fi inute n man, pentru sudarea sub strat de flux, n 1946. La acest procedeu, tensiunea i intensitatea erau controlate automat, astfel calitatea sudurii era uniform.

    Sudarea cu arcuri multiple a fost introdus n 1948, iniial pentru evi cu perei groi. Ulterior, mbuntirea sudurii sub strat de flux s-a fcut n special n domeniul fluxurilor i echipamentelor. Primele procese de protecie cu gaz a unui electrod de tungsten (wolfram au devenit cunoscute ca procese de sudare cu gaz inert i tungsten (TIG, WIG).

    Iniial electrodul de tungsten avea tendina de a se supranclzi i de a transfera particule de tungsten n sudur. S-au utilizat electrozi legaila borna negativ, aceast variant fiind satisfctoare pentru sudarea oelului inoxidabil, dar nesatisfctoare pentru sudarea magneziului i aluminiu. Pentru aceasta s-a utilizat un curent alternativ de nalt frecven.

    n 1935 procedeul a fost modificat prin dirijarea arcului rezultnd procedeul

    plasm arc.Procedeul de gaz arc tungsten (GTA) a fost nesatisfctor pentru

    tablele subiri din materiale cu conductivitate mare. Pentru aceasta electrodul metalic consumabil a fost nlocuit cu electrod tungsten neconsumabil, procedeul devenind n 1938 sudur cu arc i gaz metal (GMA) sau MIG. Acest procedeu fiind foarte utilizat la sudarea aluminiului i pentru alte materiale neferoase. Cum procedeele GMA i GTA au fost introduse pe scara industrial la nceputul anilor 1950, s-a constatat c argonul i heliul sunt foarte scumpe.

    Din acest motiv cercettorii au utilizat ca gaz de protecie bioxidul de carbon. John Lincoln a obinut un patent pe aceast idee n 1918. Perfecionrile ulterioare a procedeului i a echipamentului pentru sudarea CO au condus la

  • 13

    scderea preului de cost. Acest procedeu a fost rapid introdus n practic acolo unde sudura nu era excesiv de important. O descoperire important a fost, n 1958 de Lincon Electric, srma tubular cu autoprotecie. Aceasta a permis folosirea unor procedee automate. Alte

  • PO

    PO

    S

    S

    ES

    S

    OL

    PR

    N

    14

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    date importante privind inventarea procedeelor de sudare sunt:1951 Paton inventeaz sudarea n baie de zgur, inventarea sudrii n mediu de bioxid de carbon, 19531957 Stohr inventeaz sudarea cu fascicul de electroni1961 se inventeaz sudarea cu plasm,1970 se inventeaz sudarea cu LASER.

    1.2. Sudarea o tehnic de mbinare nedemontabil

    Sudarea prin topire se realizeaz prin nclzirea local, pn la topire, a pieselor de sudat, fr aplicarea unei fore, cu sau fr utilizarea unui materia! de adaos. Sudarea metalelor este o metod de mbinare nedemontabil a dou sau mai multe componente, pentru a se realiza piese sau ansambluri necesare produciei de bunuri materiale. n cadrul procesului de producie sudarea aparine tehnologiilor de fabricaie.

    Nivelul tehnologic al sudrii se poate estima cu ajutorul unor indicatori prezentai n continuare:

    Indicatorul de pondere I este raportul dintre producia anual de structuri

    sudate P i producia anual de oel P

    IPO = PS

    POL100% (1)

    Pe plan mondial valoarea I

    este de circa 27 % i conformprognozelor Institutului

    Internaional de Sudur (I.I.S.) acest indicator va crete pn la 45 % n anul 2010. La acest calcul s-a inut seama numai de producia de oel, fr a mai fi considerate i piesele sudate din metale neferoase, dintre care cele din aluminiu nu sunt lipsite de importan.

    Indicatorul de productivitate I este raportul dintre producia anual de

    structuri sudate P

    i numrul de sudori folosii la realizarea ei, N .

    I = PSPRS

    (tone/sudor an) (2)

    n ansamblul produciei de structuri sudate se estimeaz o cretere relativ lent

    a indicatorului I

    , care n anul 2010 va atinge circa 110 t/sudor an.PR

    Indicatorul de folosire a echipamentului de sudare I

    este raportul dintre

  • SS

    PI =

    ES

    15

    valoarea echipamentelor de sudare E

    i producia anual de structuri sudate P

    realizat

    cu ele: ES

    ES (dolari/t.an) (3)S

    Se prevede c pn n anul 2010 valoarea indicatorului I

    5 dolari/t an.

    va scdea la circa

  • EL

    L

    OL

    PI =

    EL

    MA

    A

    I

    I

    OL

    PO

    S

    A

    MA

    1. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    Indicatorul de folosire a electrozilor nvelii I

    este raportul dintre cantitatea

    de electrozi folosii ntr-un an E

    i producia anual de oel P

    ELEL (kg electrozi/t) (4)

    OL

    n perioada urmtoare, pn n anul 2010 valoarea indicatorului I

    tinde s se

    uniformizeze, iar pe plan mondial va tinde ctre valoarea 3 kg/t.

    Indicatorul de mecanizare i automatizare a sudrii I

    este raportul dintre

    metalul depus prin procedee de sudare n decursul unui an, MD.

    IMA = MDA 100% MD (5)

    Calcululacestuiindicator se poate efectua practicuor, dar cu erori maimari, lund n consideraie raportul dintre materialele de adaos utilizate la procedeele de sudare automate isemiautomate MA

    i totalulmaterialelor de adaos MA, utilizate n aceeai perioad.

    ' = MAA 100%MA MA (6)

    Acelai indicator se mai poate calcula cu relaia:

    '' = PA 100%MA P (7)

    n care: P este puterea surselor electrice pentru sudarea automat sisemiautomat, iar P este puterea total a surselor electrice pentru sudare.

    GM.Pentru indicatorul I se mai folosete i denumirea de grad de

    mecanizareSe apreciaz c indicatorul I ve depi 80 % n anul 2010.Considernd valorile prognozelor pentru producia mondial de oel P

    i pentru

    indicatorul de pondere I, se poate estima producia mondial de structuri sudate PPS = IPO POL (7)

    Situaia sudrii n ara noastr privit sub aspectul celor cinci indicatori

    amintii, arat diferene semnificative la indicatorii I

    , I , I , I .PR ES EL MA

  • PO

    MA

    Indicatorul de pondere I

    se situeaz la nivelul mondialavnd valoarea peste 40 %.

    1.3. Comportarea la sudare a metalelor i aliajelor

    Comportarea la sudare sau sudabilitatea este o noiune complex, definit pe seama unui ansamblu de factori tehnologici, constructivi i de exploatare, prin care se apreciaz capacitatea unui metal sau aliaj de a forma mbinri sudate de bun calitate, n condiii economice de realizare.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Comportarea la sudare este influenat de metalul de baz, tehnologia de sudare i concepia constructiv a structurii sudate. ntre aceti factori de influen se stabilete legtura prezentat n figura 1.1., rezultnd trei noiuni derivate care completeaz definiia sudabilitii i anume:

    Fig. 1.1. Comportarea la sudare a metalelor i aliajelor

    - sudabilitatea metalurgic, care descrie reacia metalului supus sudrii la aciunea cmpului termic specific procedeului de sudare aplicat. Sudabilitatea metalurgic este influenat de factorii care caracterizeaz metalul de baz, compoziia chimic, structura metalografic i nsuirile sale fizice. Cu ct nsuirile proprii metalului supus sudrii influeneaz mai puin tehnologia de sudare, cu att sudabilitatea metalurgic este mai bun.

    - Sudabilitatea constructiv, determinat de capacitatea unui material de baz de a realiza o structur sudat care s funcioneze corespunztor n condiii date de exploatare. O construcie sudat poate influena n msur mai mare sau mai mic tehnologia de sudare. Complicaiile con- structive pot avea urmri asupra soluiile tehnologice care fac posibil realizarea mbinrilor. Sudarea poate genera tensiuni i fluxul de fore poate fi influenat de soluia constructiv. Interseciile de cordoane de sudur, sudarea mai multor elemente ntr-o singur custur, pot complica tehnologia realizrii structurii sudate.

    - Sudabilitatea tehnologic reprezint nsuirea metalelor i aliajelor de a forma mbinri sudate cu proprieti de rezisten comparabile cu ale metalului de baz, fr defecte sau reducerea

  • plasticitii, n condiiile aplicrii unei anumite tehnologii de sudare. Sudabilitatea tehnologic

  • 1. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    depinde de: Natura i proprietile metalului de baz i ale celui de adaos Materialele de protecie (nveliuri, fluxuri, gaze) folosite; Procedeul i tehnologia de sudare aplicate; Tipul, forma i dimensiunile structurii sudate; Msuri tehnologice aplicate anterior i dup efectuarea sudrii;

    Condiiile de exploatare n care lucreaz structura sudat.Aprecierea sudabilitii se face pe baza unor metodologii care scot n

    eviden comportarea la sudare a metalelor i aliajelor din punctul de vedere al unui numr restrns de factori, cel mai des al unui singur factor.

    Metodologiile de testare a sudabilitii sunt: Metodologii pentru determinarea rezistenei la fisurarea la cald; Metodologii pentru determinarea rezistenei metalului din zona

    influenat termic la apariia crpturilor la rece; Metodologii pentru evaluarea rezistenei metalului de baz

    zonei influenate termic, cordonului de sudur i mbinrii n ansamblula apariia fenomenului de fragilizare;

    Metodologii pentru punerea n eviden a rezistenei n condiiile de exploatare, pentru metalul de baz, zona influenat termic imbinarea n ansamblu (rezistena la coroziune, proprietile mecanice, la diferite temperaturi, rezistena la uzur etc.)

    Fisurile la cald, apar la cordonul de sudur n timpul cristalizrii primare a bii de metal topit. Cauza apariiei fisurilor la cald o constituie tensiunile de ntindere care apar la rcire n custura sudat. La anumite metale, la care se menin pelicule lichide la limitele cristalelor, pot apare fisuri sub influena tensiunilor proprii de ntindere.

    Aceste fisuri se produc la temperatur ridicat, n procesul de rcire a cordonului de sudur, de regul n intervalul de cristalizare.

    Temperatura la care se produce fenomenul de fisurare la cald depinde de compoziia chimic a metalului supus sudrii. n cazul oelului cu coninut mic i mediu de carbon, fisurarea la cald apare de regul n intervalul 1200-1350oC.

    Fisurile de cristalizare pot fi longitudinale, transversale i combinate n raport cu axa de sudur a cordonului. Ele ajung sau nu la suprafa. Cele deschise au suprafaa oxidant, ca dovad c s-au produs la temperatur ridicat.

    Fisurarea la cald este influenat de : Tensiunile interne, care se formeaz n cordon din cauza

    contraciei termice la rcirea metalului topit, Compoziia chimic a bii de metal topit, unde elemente ale

    compoziiei chimice avnd influen negativ asupra plasticitii

  • cordonului de sudur,n curs de formare i rcire. Unele elemente formeaz combinaii eutectice cu temperatura de topire sczut, meninnd pelicule lichide la marginile

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    cristalelor formate anterior, n procesul de cristalizare. Sulful i fosforul sunt elementele cele mai duntoare, ele se limiteaz la valori minime pentru a preveni fenomenul de fisurare la cald.

    1.4. Clasificarea procedeelor de sudare prin topire

    n figura 1.2. este prezentat o clasificare a principalelor procedee de sudare prin topire n funcie de sursa de energie utilizat pentru nclzire.

    Fig. 1.2. Clasificarea general a procedeelor industriale de sudare prin topire.

    n funcie de modul de execuie, procedeele de sudare prin topire se pot clasifica n procedee de:

    sudare manual - la care toate operaiile se realizeaz manual; sudare semimecanizat - la care o parte din operaiile de baz se realizeaz

    mecanizat (de exemplu alimentarea cu material de

  • adaos); sudare mecanizat - la care toate operaiile de baz se realizeaz

  • 1. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    1.5. Simbolizarea procedeelor de sudare i de lipire a metalelor

    Simbolurile procedeelor de sudare i lipire se folosesc n mod obinuit, n desene tehnice de reprezentare i de notare a mbinrilor sudate .

    n tabelul 1.1. sunt prezentate simbolurile procedeelor de sudare prin topire conform ISO 4063

    Tabelul 1.1. Simbolurile procedeelor de sudare prin topire

    Proces de sudare SimbolNr.

    conformISO 4063

    Nr. de ordine

    Sudarea cu gaze G 3 4.6.2.3.02Sudarea C2H2 O2 G 311 -Sudarea cu arc electric - 11 -Sudarea manual cu arcelectric E 111 4.6.2.4.08

    Sudarea cu arc electric cuelectrozi tubulari(autoprotectori)

    MF 114 4.6.2.4.14

    Sudarea sub strat de flux UP 12 4.6.2.4.22Sudarea cu gaz protector SG - -Sudarea metal + gaz deprotecie MSG 13 -

    MAG MAG 135 -MAG cu srm tubular MAG 136 -MIG MIG 131 4.6.2.4.34W + gaz protecie WSG 14 -WIG WIG 141 4.6.2.4.42W + plasm WP 15 -Sudarea cu fascicul laser LA 751 4.6.2.5.04Sudarea fascicol deelectroni EB 76 4.6.2.5.08

    Sudarea bolurilor cu arcelectric B 781 -

    n tabelul 1.2. sunt prezentate principalele abrevieri europene si americane a procedeelor de sudare prin topire

    Tabelul 1.2. Abrevierile europene i americane a procedeelor de sudare prin topire

    Simbolizareaconform EN

    ISO 4063

    Abreviereeuropean

    (E.A.)

    Abreviereamercican

    (A.A.)

    Denumireaprocedeului

    (E.A.)

    Denumireaprocedeului

    (A.A.)

    Denumireaprocedeului

    (RO)

    111 MMA SMAW Manual MetalArc WeldingShielded MetalArc Welding

    Sudarea manual cu arc electric

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Tabelul 1.2. (continuare)Simbolizareaconform EN

    ISO 4063

    Abreviereeuropean

    (E.A.)

    Abreviereamercican

    (A.A.)

    Denumireaprocedeului

    (E.A.)

    Denumireaprocedeului

    (A.A.)

    Denumireaprocedeului

    (RO)

    114 FCAW FCAW

    Flux-coredwire metal arc welding without gas

    shield

    Flux-cored arc welding

    Sudarea cu srm

    tubular in medii de gaz

    12 SAW SAW SubmergedArc WeldingSubmerged Arc

    WeldingSudarea substrat de flux

    13 GMAW GMAWGas Shielded

    Metal ArcWelding

    Gas Metal ArcWelding

    Sudarea nmediu de gaz

    protector

    131 MIG GMAW Metal-arc InertGas WeldingGas Metal Arc

    Welding

    Sudarea nmediu de

    gaze protectoare

    inerte

    135 MAG GMAWMetal-arc

    Active Gas Welding

    Gas Metal ArcWelding

    Sudarea nmediu de

    gaze protectoare

    activ

    136 FCAW FCAW

    Flux-coredwire metal arc welding with active gas shield

    Flux-cored arc welding

    Sudarea cu srm

    tubular cu gaz activ

    137 FCAW FCAW-S

    Flux-cored wire metal arc welding with

    inert gas shield

    Flux-cored arc welding

    Sudarea cu srm

    tubular cu gaz inert

    141 TIG GTAW Tungsten InertGas WeldingGas TungstenArc Welding

    Sudarea cu electrod

    nefuzibil cu arc electric

    3 OFW Gas WeldingOxy-fuel Gas

    WeldingSudarea oxi-

    gaz

    311 OAW Oxy-acetyleneWeldingOxy-acetylene

    WeldingSudarea oxi-acetilenic

    81 OFC FlameCutting

    Oxyfuel GasCutting

    Tiere cu flacr

    86 FlameGouging

    ThermalGouging Tiere termic

  • 1. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    1.6. Alegerea procedeului de sudare prin topire la realizarea structurilor sudate

    Calitatea construciilor sudate i costul acestora sunt n mare msur influenate de metoda de sudare aplicat, ntruct aceasta influeneaz direct timpul de sudare, consumul de material de adaos i de energie, productivitatea de topire i calificarea personalului necesar etc.

    La alegerea procedeului de sudare este necesar s se in seama de urmtorii

    factori: - calitatea i dimensiunile metalului de baz;

    - dimensiunile i alctuirea custurii;- condiiile de solicitare n timpul exploatrii;- seria de fabricaie;- productivitatea impus i preul de cost.

    Se constat o tendin general de nlocuire a procedeelor de sudare manual,

    cu procedeele de sudare mecanizate sau automatizate. n continuare sunt prezentate aspectele generale a unor procedee de sudare utilizate n practic.

    Sudarea cu flacr, este unul dintre primele procedee de sudare, este scump, neproductiv, iar calitatea custurii este inferioar. Chiar n aceast situaie sudarea cu flacr mai este utilizat la lucrri de reparaie, la lucrri pe antier i uneori la sudarea tablelor subiri.

    Sudarea cu arc electric i electrozi nvelii, este un procedeu deosebit de frecvent utilizat mai ales la produsele fabricate n serie mic sau unicate, avnd custuri de poziie greu accesibile sau cu lungimi reduse. Datorit productivitii sale reduse exist tendina de a fi nlocuit cu alte procedee.

    Sudarea cu arc electric sub strat de flux este un procedeu superior de sudare, att sub aspect productiv ct i calitativ. Aplicabilitatea sa este ns limitat la suduri orizontale sau uor nclinate, avnd lungimi suficient de mari.

    Avantajul esenial al sudrii sub flux este posibilitatea sudrii elementelor cu grosime mare cu prelucrare redus sau chiar fr prelucrarea rostului.

    Sudarea MIG/MAG este de asemenea un procedeu de sudare cu o pondere

    n continu cretere la realizarea construciilor sudate, datorit ptrunderii mari la sudare, a calitii excepionale a metalului depus (coninut minim de hidrogen n sudur) ct i datorit productivitii i aplicabilitii deosebit de favorabile.

    Sudarea WIG este un procedeu de sudare n urma cruia rezult o custur cu puritate maxim. Datorit productivitii sale relativ reduse i a ptrunderii reduse se utilizeaz numai n cazurile n care nu poate fi aplicat

  • procedeul MIG, la sudarea oelurilor aliate i a aliajelor neferoase.Sudarea n baie de zgur este un procedeu de sudare avnd

    aplicabilitate la sudarea materialelor cu seciune mare, care asigur o rcire relativ redus a sudurii. La

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    acest procedeu este redus i pericolul formrii unor constitueni duri n zona sudurii, datorit vitezelor reduse de rcire a mbinrilor.

    Sudarea cu plasm poate fi realizat manual sau automat cu aplicabilitate la toate aliajele utilizate n industrie. Procedeul de sudare cu plasm este foarte productiv i datorit factorului de concentrare a puterii sursei, care are valori mari, adncimea de ptrundere a sudurii este foarte bun.

    Avantajele principale ale sudrii cu plasm constau n productivitatea ridicat, calitate superioar a custurii i posibilitatea sudrii elementelor cu grosime mare fr prelucrarea rostului, utiliznd cantiti minime de metal de adaos. Costul ridicat al instalaiilor i al gazelor plasmogene, limiteaz deocamdat aplicarea acestui procedeu numai pentru sudarea oelurilor i aliajelor speciale.

    Sudarea cu fascicul de electroni este un procedeu care asigur ptrunderea maxim, fr a fi necesar utilizarea materialului de adaos i fr a necesita prelucrarea rostului. Acest procedeu asigur o zon influenat termic minim precum i o productivitate i o calitate bun a mbinrilor. Limitarea procedeului se datoreaz faptului c sudarea are loc n vid, iar mrimea pieselor care pot fi sudate depinde de mrimea camerei de vid a instalaiei, care la rndul ei depinde de eficiena pompelor de vid ale instalaiei.

    Sudarea cu laser este utilizat la sudarea aliajelor speciale i lucrrilor de mare precizie i finee, ntruct nclzirea este instantanee i cu o dozare precis a energiei, la fel ca i la sudarea cu fascicul de electroni. Avantajul sudrii cu laser fa de sudarea cu fascicul de electroni const n faptul c nu necesit instalaia n camera de vid, ntruct sudarea se realizeaz la presiunea atmosferic.

    n tabelul 1.3 sunt prezentate caracteristicile principalelor procedee de sudare prin topire .

    Observaii: I intensitatea curentului de sudare; U tensiunea de sudare; v s a s

    Tabelul 1.3. Caracteristicile metodelor de sudare prin topire.Denumirea

    metodei Date tehnologice Materiale sudabile Domeniul de utilizare

    0 1 2 3

  • Sudarea cuflacroxiacetilenic

    - acetilen:p = 0,050,2 at;Q = 2002000 l/h;- oxigen:p = 2,53,5 at;Q = 2503000 l/h;- srm: 13,2 mmVs = 7020 cm/min;

    - g = 0,512 mm;- oeluri carbon i aliate de construcii, oeluri nalt aliate, fonte, metale i aliaje neferoase;

    - sudarea tablelor subiri,la diferite produse metalice, maini agricole, vehicule, conducte;- reparaii;

  • 1. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    Tabelul 1.3. (continuare)0 1 2 3

    Sudarea cu arcelectric i electrod nvelit

    - Is = 50400 A;- Ua = 1540 V;- de = 16 mm;- vs = 128 cm/min;

    - g = 240 mm;- oeluri de construcii, oeluri slab, mediu i nalt aliate, fonte;

    - sudarea de mbinare ide ncrcare, pentru custuri scurte, curbilinii, n toate domeniile construciei de maini i utilaje;

    Sudarea cu arcelectric n atmosfer de argon, cu electrod de wolfram (WIG)

    - Is = 10300 A;- Ua = 1030 V;- dw = 0,56 mm;- de = 26 mm;- QAr = 525 l/min;- vs = 3010 cm/min;

    - g = 110 mm;- oeluri aliate i nalt aliate, Al, Cu, Ni, Ti i aliajele lor;

    - construcii de aparatei rezervoare, vagoane, nave, aeronave;- reparaii;

    Sudarea cu arcelectric n atmosfer de CO2, cu electrod fuzibil (MAG)

    - Is = 40500 A;- Ua = 1635 V;- de = 0,82,5 mm;- QCO2 = 1025 l/min;- vs = 10030cm/min;

    - g = 130 mm;- oeluri carbon i slab aliate cu Mn, Si;

    Construcia de maini,vehicule, conducte, rezervoare i cazane, aparate chimice, construcii metalice;

    Sudarea cu arcelectric n atmosfer de argon cu electrod fuzibil (MIG)

    - Is = 120500 A;- Ua = 2030 V;- de = 1,22,5 mm;- QAr = 1020 l/min;- vs = 15020cm/min;

    - g = 330 mm;- oeluri aliate i nalt aliate;- Al, Cu, Ni, Ti ialiajele lor;

    - construcii de aparatei rezervoare, vehicule de cale ferat, aeronave;

    Sudarea cu arcelectric acoperit sub strat de flux

    - Is = 2002000 A;- Ua = 2050 V;- de = 1,56 mm;- vs = 30015cm/min;

    - g = 260 mm;- oeluri carbon i slab aliate;- oeluri de construcii, de cazane, oeluri nalt aliate;- Ni i aliaje;

    - sudarea de mbinare ide ncrcare, custuri lungi n linie dreapt i circulare;- construcia de maini grele, aparate pentru industria chimic, rezervoare, cazane, nave, stlpi

    Sudarea cuplasm

    - Is = 40400 A;- Ps = 115 kW;- Qg = 420 l/min;- vs = 0,42,5 m/min;

    - g = 0,825 mm;- oeluri carbon slab i nalt aliate;- Cu, Ni, Ti, Zr, Pt i aliajele lor;

    - custuri longitudinalei circulare ptrunse;- rezervoare, cazane, evi etc;

    Sudarea n baiede zgur

    - Is = 2003000 A;- Ua = 2550 V;- e = 26 mm;- vs = 0,51,5 m/h;

    - g = 12600 mm;- oeluri carbon de uz general, oeluri refractare;

    - sudarea de mbinare ide ncrcare;- aparate pentru industria chimic, batiuri de maini, nave, instalaii metalurgice i siderurgice;

  • e,w,s

    s

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Tabelul 1.3. (continuare)0 1 2 3

    Sudarea n baiede CO2

    - Is = 400800 A;- Ua = 30040 V;- e = 1,52,5 mm;- QCO2 = 1020 l/min;- vs = 153 cm/min;

    - g = 1060 mm;- oeluri carbon i slab aliate;

    - construcii navale,rezervoare, cazane, cuptoare nalte, reactoare;

    Sudarea cu arcelectric rotitor

    - Is = 1001000 A;- Ua = 2535 V;- gaz protector de CO2,Ar etc;- Q = 510 l/min;- narc = 50300t/min;- magnetismul:1000Aw;- ts = 0,310 s;

    - g = 0,12 mm;- max = 300 mm;- oeluri carbon, naltaliate;- metale neferoase;

    - industria prelucrtoarede table subiri, rezervoare, aparate, vehicule;

    Sudarea cufascicul electronic

    - Ua = 15200 kV;- Pe = 0,5100kW;- p = 10-5 torr;- vs = 0,25 m/min;

    - g = 0,01200 mm;- oeluri i aliaje inoxidabile i refractare;- metale i aliaje de Ti, Ni, Mo, Zr, Cu etc;

    - construcii de rachete,aeronave, vehicule, organe de maini, scule etc;

    Sudarea cu laser - P1 = 120 (60) kW;- laser de CO2;- vs = 0,32,5 m/min;

    - g = 0,0620 mm;- oeluri i aliaje greu fuzibile, inox, refractare;- Al, Mo, Cu, Ti, Zr, Te, W etc;

    - rachete, reactoare,rezervoare, aeronave, scule etc;

    Sudareaaluminotermic

    Termit format din 25% Al + 75 5 Fe2O3;- timp de reacie:420s;- form de nisip;

    - oeluri cu Ce 1,2 %;- oeluri turnate, fonte,aluminiul;- A 200 mm economic;

    - sudarea de mbinare ide ncrcare;- montarea inelor, cilindrilor de laminoare, oelurilor beton, zalelor de lan.

    viteza de sudare; d diametrul electrodului sau a srmei de sudur; Q debitul de gaz; P

    puterea sursei; t timpul de sudare; g grosimea materialului;A seciunea materialului.

    .

    1.7. mbinri sudate prin topire

    Clasificarea mbinrilor sudaten funcie de poziia relativ a pieselor, mbinrile sudate se mpart n:

  • mbinri sudate cap la cap; mbinri sudate n col; mbinri sudate prin suprapunere, figura 1.3.

  • 1. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    mbinrile sudate pot fi realizate n urmtoarele poziii de sudare, figura 1.4

    (SR-ISO 6947):Figura 1.3. Tipuri de mbinri sudate

    orizontal i orizontal n jgheab (simbolizare PA); orizontal cu perete vertical (simbolizare PB); orizontal pe perete vertical (simbolizare PC); orizontal peste cap (simbolizare PD); vertical ascendent (simbolizare PE) vertical descendent (simbolizare PF).

    mbinri cap la cap

    Figura 1.4 Poziii de sudare

    Elementele geometrice ale cordonuluiForma cordonului de sudur depinde de mai muli factori, n special la

    sudarea manual unde intervine i calificarea operatorului sudor. Forma

  • cordonului, la mbinarea

  • max

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    cap la cap, este prezentat n figura 1.5.Pe msur ce se topete

    electrodul, se topete i metalul de baz, care particip la formarea cordonului. Cantitatea de metal de baz, ce int r n fuziune, respectiv adncimea pn la care ptrunde arcul elec-tric, depinde de intensitatea curentului de

    Figura 1.5 . Elementele geometriceale mbinrii cap la cap.

    sudare. De aceea, la sudarea manual, care se face cu intensiti mici, adncimea de

    ptrundere H este limitat. Experimental s-a stabilit, pentru sudarea manual cap la capfr teirea marginilor, c adncimea de ptrundere maxim este de H

    = 5mm. Din

    aceste motive, tablele cu grosimi mici s < 4mm, pot fi sudate pe o singur parte, iar la grosimi s = (5...8)mm tablele se sudeaz pe ambele pri, fr teirea marginilor. Pentru grosimi mai mari muchiile se teesc, iar rostul b va fi mai mare. Limea cordonului are valoarea E = (5...15)mm, iar raportulY = E/H ia valori cuprinse ntre (2...8). raport ce poart numele de coeficient de form al cordonului. Cordonul de sudur este caracterizat, n afara mrimilor prezentate mai sus, i de supranlarea h < 0,1 s (valoare recomandat).

    Prelucrarea marginilor la mbinrile cap la capForma marginilor pieselor supuse sudrii depinde de grosimea

    materialului i de procedeul folosit pentru sudare. n general, la sudarea grosimilor mari apare pericolul scurgerii metalului topit n partea opus cordonului, datorit cantitii mari de metal din baia de sudur i datorit rostului mai mare al mbinrii. n acest caz este necesar adoptarea unor msuri pentru susinerea bii de metal topit. Sudarea ntr-un singur strat, fr prelucrare, necesit msuri riguroase pentru pregtirea i poziionarea tablelor, pentru a asigura un rost ct mai constant. Din acest motiv, n practic, se recurge adesea la sudarea n mai multe straturi, cu prelucrarea marginilor. Pregtirea marginilor se realizeaz n urmtoarele apte moduri (fig. 1.6).

    Geometria marginilor asigur condiiile necesare pentru ptrunderea cordonului la rdcina custurii. n cazul teirii cu un unghi, prea mic, nu exist posibilitatea realizrii rdcinii, dup cum se observ n figura 1.7 (cazul a), spre deosebire de cazul b, la care teirea s-a executat corespunztor.

    Principalele tipuri de prelucrare prezentate se pot aplica ntr-o gam larg de grosimi ale materialului. Pentru aceeai grosime se pot adopta moduri de teire diferite. Alegerea modului de teire se va realiza n urma unui studiu

  • asupra economicitii sudrii, n aa fel nct s se consume o cantitate ct mai mic de metal de adaos, deci i o cantitate minim de energie, iar sudura s rezulte cu o penetraie suficient.

    Dac se face un calcul al masei de metal de adaos, pentru o gam de grosimi i pentru diferite moduri de prelucrare a marginilor, se poate trasa diagrama prezentat n figura 1.8.

  • 1. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    1) 1/2 V; s = (5...25)mm; 2) V; s = (5...25)mm ; 3) K; s = (1 2...40)mm;. = 50;b.c = f(s). = 60; b,c = f(s). = 50; b,c = f(s).

    4)1/2U; s = (12...60)mm; 5) X; s = (12...60)mm; 6)U; s = (20...60)mm = 10; b,c = f(s) = 60; b,c = f(s) =10; b,c = f(s).

    7)2U;s = (30...60)mm; =10 ;b,c = f(s).

    Figura1.6. Prelucrarea marginilor la mbinrile cap la cap.

    a) b)

    Figura 1.7. Ptrunderea cordonului n funcie de unghiul de prelucrare a

    marginilor.

    Figura 1.8. Consumul de metal de adaos n funcie de grosimea

    tablelor i de modul de prelucrare a marginilor.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Din analiza acestei diagrame, rezult c pentru grosimi s < 25mm este mai convenabil prelucrarea n V dect prelucrarea1/2 V, iar pentru grosimi s > 20mm, cea mai economic este prelucrarea n X, urmnd prelucrrile n form de U i K.

    Trebuie subliniat, ns, faptul c prelucrrile n V, X i U trebuie realizate pentru ambele margini, ceea ce conduce la creterea consumului de manoper i energie la prelucrare. Deci, adoptarea modului de prelucrare a marginilor se va face analiznd ambii factori.

    n ceea ce privete sudarea cap la cap a tablelor cu grosimi diferite, tabla mai groas trebuie teit pe o anumit lime, dac diferena de grosime depete valoarea admis (tabelul 1.4).

    Tabelul 1.4 Diferena de grosime admisibil de la care este necesar teirea.

    s2[mm] 2...3 4...30 30...40 40...50s1-s2[mm] 1 2 4 6

    Teirea poate fi fcut i pe ambele pri, dar n construcia de nave nu se poate face dect pe partea opus celei pe care se sudeaz osatura (fig. 1.9).

    Figura 1. 9. Teirea marginii n cazul diferenelor mari de

    grosime.

    n ceea ce privete sudarea automat, trebuie menionat faptul c prelucrarea muchiilor este necesar la grosimi mai mari de 14 mm, deoarece la acest procedeu de sudur adncimea de ptrundere este mai mare. n acest caz, prelucrrile sunt n principiu de aceeai form ca la sudarea manual, diferind doar unele valori pentru a, b i c, ct i gamele de grosimi la care se recomand fiecare prelucrare.

    Ca observaie general, trebuie menionat faptul c unghiul este mai mic la

    toate prelucrrile, iar pragul c este mai mare. n ceea ce privete rostul b, acesta este ngeneral acelai ca la sudarea manual. Consumul de metal depus va fi n consecin mai mic pentru aceeai mbinare sudat automat.

    mbinri de colAceste mbinri sunt alctuite din elemente aezate perpendicular,

    avnd marginile teite sau nu, n funcie de grosimea materialului, mbinrile de col pot fi:

  • continue - unilaterale;-bilaterale. discontinue -unilaterale;

    -n zig-zag;-n pieptene;-n lan.

  • 1. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    mbinrile discontinue (fig. 1.10) sunt caracterizate de lungimea cordonului 1

    i pasul sudurii p.

    a) unilateral discontinua c) n pieptene

    b) n zig-zag d) n lan

    Figura 1.10. Tipuri de mbinri discontinue.

    mbinrile n guri constituie un caz particular al mbinrilor de col, caz n care cele dou elemente mbinate sunt suprapuse. Cordonul de sudur are aspectul unui cordon de col, fiind depus n orificiile practicate n una din piese. mbinrile n guri pot fi cu guri rotunde sau ovale (fig.1.11).

    a) n guri rotunde b) n guri ovaleFigura 1.11. Tipuri de mbinri n guri.

    mbinrile n guri sunt caracterizate de urmtoarele dimensiuni: pasul p i diametrul d pentru gurile rotunde respectiv de lungimea 1, limea b i pasul p pentru gurile ovale.

    Elementele geometrice ale cordonului

  • Seciunea transversal a cordonului de sudur este caracterizat de urmtoarele elemente geometrice (fig. 1.12):

  • oK c

    c

    v

    v o

    o

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    S , S - adncimea de ptrundere n tabla orizontal i vertical; - adncimea de ptrundere; K , K - cateta orizontal, respectiv vertical;o v a - nlimea cordonului; f-sgeata cordonului.

    Figura 1.12. Elementele geometrice ale cordonului n

    cazul mbinrilor de col.

    Pentru mbinrile de col se constat experimental c S = S

    = 0,5...1 mm.

    Din acest motiv se consider c mbinarea se formeaz exclusiv din materialul de adaos, deci e = 0. Pentru ca sudura s fie eficace, trebuie ca valorile K i K s fie egale: K =

    = K => F = K*K/2 K = 2Fcv o v

    Cordonul de sudur se poate forma astfel nct sgeata f s fie pozitiv sau negativ, nlimea a lund n acest caz valori cuprinse ntre (0,7 ...1)K. Trebuie menionat c nu se accept sgeat negativ. Acoperitor, se consider c relaia dintre acestea trebuie s fie a = 0,7K. n calcule, seciunea rezistent a cordonului este definit de nlimea acestuia a, neglijndu-se supranlarea. Din acest motiv, se caut ca sudurile de col s aib sgeata f = 0, valoare pentru care seciunea F este minim.

    Prelucrarea marginilorLa mbinarea prin sudare manual a pieselor groase, pentru a mri

    adncimea de ptrundere a cordonului, i deci seciunea acestuia, se prelucreaz muchiile adiacente, n conformitate cu unul din cele dou desene prezentate n figura 1.13.

  • a) prelucrare n 1/2V b) prelucrare n KFigura 1.13. Prelucrarea marginilor pentru mbinrile de col

  • 11

    1. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    Prelucrarea tip 1/2 V, se practic pentru table cu grosimi cuprinse ntre valorile S

    = (10...24)mm, iar prelucrarea tip K pentru grosimi S = (16 ...40)mm, celelalte dimensiuni lund urmtoarele valori: = 50 5, b = (0...3)mm = f(S

    1) i c =

    (0...2)mm = f(S1).

    Pentru sudarea automat, unghiul a i pragul c se aleg mai mari dect la sudarea

    manual, prelucrrile utilizate fiind aceleai.

    1.8. Reprezentarea, notarea i cotarea sudurilor

    n desenul tehnic industrial, sudurile pot fi reprezentate detaliat, respectnd regulile generale ale desenului tehnic, sau simplificat prin simboluri i specificaii. n gen- eral, asamblrile sudate se reprezint n dou proiecii: o vedere longitudinal i o seciune transversal.

    Reprezentarea detaliat a sudurilorAceast reprezentare cuprinde toate formele i dimensiunile sudurii i

    se utilizeaz n cazul n care reprezentarea simplificat nu determin univoc forma i dimensiunile sudurii.

    n vedere longitudinal, cordonul de sudur se reprezint prin linii subiri curbe i echidistante. n seciune, conturul cordonului se traseaz cu linie continu groas, iar atunci cnd nu se urmrete redarea detaliat a rostului, cordonul se reprezint nnegrit (fig. 1.14).

    Figura 1.14. Reprezentarea cordonului de sudur n vedere i seciune.

    La reprezentarea detaliat a sudurilor, att forma rostului, ct i dimensiunile trebuie s rezulte din desen. n figura 1 15, semnificaia notaiilor este urmtoarea: b - deschiderea rostului; c -rdcina rostului; s - grosimea piesei; r - raza rostului; a - unghiul rostului; l - lungimea rostului.

    n cazul sudurilor intermitente se coteaz lungimea util a unui element

  • al cordonului i intervalul dintre ele. Seciunea sudurii intermitente de col nu se nnegrete (fig. 1.16).

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Figura 1.15. Forma i dimensiunile rostului.

    Figura. 1.16. Reprezentarea sudurilor intermitente.

    Reprezentarea simplificat a sudurilorn vedere longitudinal, frontal i n seciune transversal, cordonul de

    sudur se reprezint cu linie continu groas, excepie fcnd sudurile n guri rotunde i prin puncte care se reprezint prin axele gurilor/punctelor de sudur i sudurile n linie care se reprezint prin axa sudurii (fig. 1.17)

    Figura 1.17. Reprezentarea simplificat a sudurilor.

  • 1. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    Cotarea i notarea sudurilor reprezentate simplificatSudurile reprezentate simplificat se vor nota pe desene cu ajutorul

    urmtoarelor elemente (fig. 1.18):- simboluri principale;- simboluri secundare;- o linie de reper;- dou linii de referin;- un numr de cote i indicaii suplimentare.

    Figura 1.18. Cotarea sudurilor.Simbolurile principale ale sudurilor determin forma sudurii,

    indiferent de procedeul de sudare folosit. Simbolurile principale se traseaz cu linie continu groas, cu nlimea egal cu 1,5xh, unde h reprezint dimensiunea nominal a cotelor nscrise pe desenul respectiv (tabelul 1.5).

    n cazul sudurii simetrice (pe ambele pri) se pot utiliza combinaii de simboluri principale (tabelul 1.6).

    Simbolurile secundare indic forma suprafeei exterioare a sudurii. Acestea

    se nscriu doar dac se impun condiii privind forma exterioar a sudurii (tabelul 1.7).

    Linia de reper face cu liniile de referin un unghi diferit de 90, se termin cu o sgeat ce se sprijin fie pe mbinare, fie pe suprafaa exterioar a sudurii. Linia de reper se orienteaz obligatoriu spre piesa prelucrat n cazulsudurilor 1/2V, 1/2U, 1/2Y(fig. 1.18 ); dac nu sunt piese prelucrate, linia de reper poate avea o poziie oarecare (fig. 1.19).

  • Figura 1.18. Linia de reper n cazul pieselor prelucrate

    Figura 1.19. Linia de reper n cazul pieselor neprelucrate

  • Tab

    elul

    1.5

    . Si

    mbo

    luri

    le

    sudu

    rilo

    r.

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

  • Tab

    elul

    1.6

    . Si

    mbo

    luri

    le s

    udur

    ilor

    sim

    etri

    ce.

    Tab

    elul

    1.7

    . Si

    mbo

    luri

    le s

    ecun

    dare

    1. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Liniile de referin, n numr de dou, se traseaz paralel cu chenarul formatului. Linia de referin 1 se reprezint cu linie continu subire, n captul liniei de reper. Simbolurile sudurii, fa de liniile de referin, au urmtoarele poziii (fig. 1.20):

    - deasupra liniei de referin 1, dac suprafaa exterioar a sudurii se afl

    pe partea liniei de reper (fig. 1.20, a);- sub linia de referin 2, dac suprafaa exterioar a sudurii se afl n

    partea opus a liniei de reper (fig. 1.20, b);- pe linia de referin 1, dac sudura se afl n planul mbinrii

    (sudura prin puncte); n acest caz linia de referin 2 nu se mai reprezint.

    Figura 1.20. Linia de referin

    Linia de referin 2 are urmtoarea poziie fa de linia de referin 1:

    - sub linia de referin 1, dac linia de reper se afl pe partea mbinrii;- deasupra liniei de referin 1, dac linia de reper se afl pe partea opus

    mbinrii;- nu se reprezint n cazul sudurilor simetrice.

    Reprezentarea simplificat trebuie s mai conin i un numr de cote care se nscriu, fa de simbolul principal, astfel (fig. 1.22 i tabelul 1.8):

    - cotele referitoare la dimensiunile seciunii transversale, n faa simbolului principal;- cot ele referito are la

  • dimensiunile longitudinale ale sudurii, n dreapta simbolului principal;- cotele referitoare la rosturi, deasupra simbolului principal.

    Cotele de poziionare a sudurii

    Figura 1.21. Cotele la reprezentareasimplificat

    fa de marginile piesei trebuie indicate direct pe desen, ca n figura 1.21.

  • 1. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    Figura 1.22. Cotarea sudurilor de montaj.

    Tabelul 1.8 Cotarea sudurilor.

    n tabel s-a notat cu:s - distana minim de la suprafaa tablei la rdcina cordonului; ea

    nu poate fi mai mare dect grosimea celei mai subiri table;a - nlimea celui mai mare triunghi isoscel nscris n

  • seciune;

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    z - cateta celui mai mare triunghi isoscel nscris n seciune;l - lungimea sudurii, fr craterele terminale;e - distana ntre dou elemente de sudur vecine (pentru poziiile 4, 5, 6 i

    7 din tabel) sau distana dintre axe (pentru poziiile 8 i 9 din tabel);

    n - numrul elementelor de sudur;c - limea gurilor alungite;d - diametrul gurii sau a punctului de sudur.

    Indicaiile suplimentare se nscriu la captul liniei de referin, ntre ramurile unei bifurcaii, n urmtoarea ordine: procedeul de sudare (printr-un numr ce codific procedeul de sudare), nivelul de acceptare, poziia de lucru, materialul de adaos etc.

    Sudurile pe contur nchis se indic cu ajutorul unui cercule plasat la intersecia liniei de reper cu linia de referin 1. Sudurile efectuate la montaj se simbolizeaz printr-un stegule (fig.1.22). n desenele de ansamblu, sudurile nu se reprezint, subansamblurile sudate poziionndu-se ca o singur pies. ntocmirea desenului de execuie al subansamblului sudat este obligatorie.

    Fig. 1.22. Cotarea sudurilor de montaj

    1.9. Fixarea componentelor pentru sudare

    Asigurarea deschiderii constante a rostului i mpiedicarea deplasrilor rela- tive dintre componentele care urmeaz s fie mbinate prin sudare se poate realiza prin dou metode:

    - prindere provizorie cu ajutorul unor cordoane scurte amplasate din loc n loc n lungul rostului (suduri de agrafare)

    - fixarea mecanic n dispozitive de sudare, care pot realiza simultan i

    orientarea lor favorabil n poziia n care se vor suda.

    Prima metod este preferat dac zonele de agrafare nu afecteaz n mod esenial rezistena viitoarei suduri, ntruct aceste suduri scurte care conin

  • zona de amorsare a arcului, precum si craterul final la distane foarte apropiate, pot fi amorse ale viitoarelor ruperi fragile.

    Executarea acestor cordoane scurte de agrafare trebuie s se efectueze cu aceeai tehnologie si materiale ca i sudura principal. Este obligatorie curirea minuioas a custurilor de agrafare (de prindere provizorie) i controlul lor pentru eliminarea eventualelor defecte. Numai dup aceast verificare se va efectua sudarea componentelor defecte. Se recomand ca lungimea custurilor de prindere provizorie s fie de l =2050 mm, avnd ntre ele distana L = 300500 mm .

  • 1. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    La realizarea operaiei de prindere provizorie prin sudare se au n vedere urmtoarele reguli generale:

    sudurii va fi umplut cu material de adaos prin ntoarcerea arcului electric; n cazul pieselor de grosime mare prinderea provizorie se

    efectueaz n mai multe straturi, de obicei dou, alctuite n trepte;

    straturile succesive se depun n sensuri opuse pentru a nu concentra craterele de ncheiere ale rndurilor la un singur capt al sudurii, figura 1.23.

    Figura 1.23. Realizarea sudurilor de prindere n dou straturi

    A doua metod pentru fixare i poziionare a componentelor n vederea sudrii reprezint o soluie superioar celei descrise anterior, ntruct operaia de sudare provizorie este costisitoare, pretenioas si cu posibiliti de amorsare a ruperilor fragile. Dispozitivele de fixare i poziionare reprezint o investiie rentabil care mbuntete calitatea sudurilor, uureaz munca sudorilor i elimin riscurile operaiei de agrafare prin sudare provizorie.

    Plcuele tehnologice.Plcuele tehnologice sunt adaosuri tehnologice cu ajutorul crora se elimin

    din sudur nceputul i sfritul custurii.Plcuele tehnologice se prevd deja de la proiectare, ele fcnd parte

    din elementele pregtite pentru sudare dup cum rezult din fig. 1.24.

    Fig. 1.24. Plcue tehnologice pentru eliminarea craterelor de la capetele mbinrilor sudate cap la cap.

    Introducerea plcuelor tehnologice este necesar atunci cnd sunt impuse condiii deosebite de rezisten a mbinrii sudate.

    Plcuele tehnologice pot fi prelucrate mpreun cu rostul de sudare al elementelor

    de mbinat, lungimea lor fiind de 4050 mm pentru cazul sudrii manuale sau semiautomate i de 100200 mm pentru sudarea automat sub flux.

  • Tot ca plcue tehnologice pot fi considerate i plcuele de susinere a rdcinii

    (fig. 1.24. b) la care numai stratul de rdcin se ncepe i se termin pe acestea.n cazul mbinrilor de col plcuele tehnologice au acelai rol de a

    elimina din sudur locul de amorsare al arcului icraterul final, respectiv defectele care pot fi introduse n aceste zone. (fig. 1.25).

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Fig. 1.25. Posibiliti de eliminare a craterului final cu plcue tehnologice

    (a) sau prin sudare pe contur (b) n cazul mbinrilor de col.

    1.10. Susinerea i protecia bii de sudur

    n cazul bilor de sudare voluminoase este necesar evitarea scurgerii metalului topit prin deschiderea rostului, sub aciunea cmpului gravitaional. Aceasta se poate realiza prin mai multe metode, dintre care cele mai semnificative sunt reprezentate in fig. 1.26.

    Suportul din cupru (fig. 1.26.1) se folosete mai ales la realizarea custurilor rectilinii avnd lungimea maxim de 2-3 mm la grosimi de tabl de pn la 30 mm. Dimensiunile canalului i a seciunii suportului din cupru depind de grosimea g a materialului sudat dup cum se observ n tabelul 1.5.

    Suportul din oel (fig. 1.26.2) se aplic dac partea posterioar a custurii nu

    Fig. 1.26. Posibiliti de susinere a mai este accesibil dup sudare i dac nubii metalice de sudur cu

    volum mare.este posibil aplicarea unei alte metode desusinere. Suportul este o platband din oel

    calmat (S235), care se sudeaz manual n col de elementele care trebuie mbinate i rmne prins definitiv n construcie, custura ptrunznd parial i n acesta.

    Dimensiunile suportului din oel sunt dependente de grosimea materialului sudat

    (g) dup cum rezult din tabelul 1.12.

    Tabelul 1.12. Dimensiunile principale ale suportului din cupru pentru sudarea sub strat de flux.

    Grosimea materialului g [mm]

    2 3 4 5 6 8 10

  • Deschiderea rostului r[mm] 0,5 2,0 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

    Diametrul electrodului de [mm]

    2 2 2 3 3 3 4

    Adncimea canalului [mm] 1,0 1,5 1,8 2,0 2,0 2,5 2,5

    Limea canalului b[mm] 2 3 4 6 7 8 10

    Seciunea suportuluiAxB [mm] 10 x 60 20 x 80

  • 1. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    Tabelul 1.13.Dimensiunile principale ale suportului din oel pentru sudarea sub strat de flux.

    Grosimea materialului g [mm] 1-3 3-5 5-8 8-12Grosimea suportului A [mm] 1-3 3-4 4-5 5-6Limea suportului B [mm] 10-20 15-25 20-25

    Suportul sub form de pern de flux (fig. 1.26.3) se aplic la materialele cu grosimea cuprins ntre 2 i 30 mm. Fluxul are o granulaie relativ fin (0,61,4 mm), iar stratul suport o nlime de 60 80 mm.

    Presarea fluxului pe material se face dup fixarea materialului de baz pe suportul metalic (fixare magnetic sau mecanic), cu ajutorul aerului comprimat introdus la2 3 at. ntr-un furtun din pnz cauciucat, avnd diametrul de 50 100 mm (n figur este reprezentat seciunea acestui furtun prin conturul de culoare nchis).

    Fig. 1.27. Pern de flux sprijinit pe o band rulant din cauciuc

    profilat folosit la sudareavirolelor.

    n cazul sudrii recipienilor, cazanelor sau a conductelor cu seciuni mari, poate fi aplicat metoda de susinere cu pern de flux, presat cu ajutorul unei benzi rulante din cauciuc profilat, dup cum se observ n fig. 1.27.

    Sudarea manual a rdcinii se aplicnaintea sudrii automate utilizndu-se de obicei electrozi bazici cu diametrul 3,25 4 mm. Se recomand ca sudarea realizat manual s ptrund pn la cca 1/3 din grosimea materialului.

    O soluie identic de susinere a bii metalice de sudare se poate aplica i prin sudarea automat sub flux a rdcinii cu intensiti mai reduse de curent, pentru care volumul bii s fie relativ redus. La sudarea cordonului de umplere intensitatea trebuie mrit astfel nct custura de rdcin i custura de umplere s se ntreptrund pe cca 23 mm. Metoda are aplicabilitate la sudarea tablelor cu grosimi de peste 10 mm.

    Suport profilat (inser- ie) pentru rostul dintre tron- soanele conductelor.

    O s o lu ie mo der npentru susinerea bii de sudare n

    Fig. 1.28. Formarea suportului pentru susinerea bii metalice, prin topirea cu

    ajutorul procedeului WIG a unei inserii profilate, montat n rost.

    a) inserie profilat montat in rost; b) stratul de rdcin

    obinut prin topirea inseriei cu ajutorul procedeului WIG.

  • cazul sud r ii co nd uct elo r o constituie sudarea WIG a stratului de rdcin, folosindu-se ca ma- terial de adaos un suport profilat dimensionat n funcie de rost. Schematizarea acestui procedeu de susinere rezult din fig. 1.28.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Realizarea stratului de rdcin prin aceast metod are avantajul unui consum minim de energie la sudarea rdcinii, care este uniform i cu dimensiuni riguros exacte. Acest lucru este deosebit de important la asamblarea tronsoanelor de conducte, deoarece accesul in interior nu mai este posibil dup sudare, pentru eventualele prelucrri ulterioare.

    Prin aceasta zona sudat nu prezint reduceri brute de seciune, care provoac turbionarea circulaiei fluidului din conduct, iar rdcina sudurii este rezistent i fr defecte.

    Fig. 1.29. Posibiliti de protecie a bii de sudare.

    Protejarea metalului topit mpotriva aciunii nefavorabile a mediului ambiant se poate realiza prin diferite metode dintre care cele mai uzuale sunt prezentate n fig. 1.29.

    n acest scop se folosesc paravane confecionate din platband ndoit n mod corespunztor i fixat naintea sudrii pe elementele de mbinat n aa fel nct fluxul de sudare sau gazele protectoare s nu se ndeprteze de la locul de sudare (fig.1.29. a, b, c).

    La sud ar ea aliajelo rspeciale, a oelurilor nalt aliate, este necesar protejarea cordonului rmas n urma capului de sudare. Pentru aceasta, prin montarea unui paravan concav n urma capului de sudare (fig. 2.19. d) zona protejat a sudurii se extinde fr a necesita cantiti exagerate de gaze protectoare. De asemenea sunt situaii n care n afar de protecia cordonului de sudur mai este necesar i protecia rdcinii sudurii. n acest caz utiliznd supori care conin orificii de acces ale gazului protector (fig. 1.29.d, e, f) poate fi protejat n mod corespunztor partea posterioar a cordonului sudat.

    n cazurile n care rdcina nu poate fi protejat sau atunci cnd la partea inferioar a sudurii e posibil s apar defecte greu identificabile, se poate

    aplica criuirea prii sudurii care se presupune care defecte (fig.1.30).

  • Criuirea se poate realiza mecanic sau termic (de

    exemplu arcFig. 1.30. Eliminarea zonelor defecte alesudurilor prin criuire i prin resudare.

    a) sudare iniial; b) ntoarcerea i criuirea rdcinii ; c) resudarea rdcinii.

    - aer). Dimensiunile anului criuit se adopt n funcie de grosimea materialului sudat i sunt prezentate n tabelul 1.14.

  • ?1. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    Tabelul 1.14. Dimensiunile canalului criuit.

    Grosimeamaterialului g

    Limeacanalului [mm]

    Adncimeacanalului H [mm]

    10 6 3> 10 8 4

    1.11. Tensiuni i deformaii la sudare

    Ca urmare a nclzirii locale, n timpul sudrii au loc dilatri i contracii neuniforme ale sudurii i materialului de baz adiacent, ceea ce conduce la producerea unor deformaii.

    La sudarea prin topire se produce o nclzire local a materialului, materialul de baz nvecinat crend o constrngere n faa dilatrii sudurii.

    n figura 1.31sunt prezentate deformatiile posibile ale unei mbinri sudatecap la cap.

    Fig. 1.31 Deformatii ale unei mbinri sudate cap la cap

    1- deformatii longitudinale; 2- deformatii pe grosime;

    3- deformatii transversale; 4- deformatii unghiulare.

    n figura 1.32 sunt prezentate deformatiile longitudinale ale unei mbinri sudate

  • Fig. 1.32 Deformatii longitudinale ale mbinrilor sudate.

    cap la cap i a uneia de col.n figura 1.33 sunt prezentate deformatiile transversale ale unei mbinri sudate

  • cap la cap.

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    1.34.Deformaiile unghiulare ale mbinrilor sudate de col sunt prezentate n figura

    Fig. 1.33 Deformatii transversale ale mbinrilor

    sudate cap la cap.Fig. 1.34 Deformatii unghiulare

    ale mbinrilor sudate de col

    Msuri tehnologice pentru reducerea deformaiilor i tensiunilor la sudare.n general reducerea tensiunilor care apar la sudare se poate realiza

    prin admiterea unor deformaii mari.n cazul n care nu sunt admise, n construcia sudat apar tensiuni mari,

    care pot fi ns eliminate ulterior. n practic este mai utilizat varianta cu deformaii minime i cu eliminarea (diminuarea) ulterioar a tensiunilor. Exist mai multe msuri care trebuie luate la realizarea construciilor sudate pentru ca tensiunile proprii s aib valori reduse:

    - poziionarea avantajoas a elementelor prin aezarea lor naintea sudrii n poziie contrara deformaiilor care vor apare la sudare, dup cum se observ n fig. 1.35.

    Fig. 1.35. Poziionarea elementelor n direcie contrar deformaiei.

    - deformarea elementelor sau pretensionarea acestora cu ajutorul unor dispozitive ca n figura 1.36.

    n vederea reducerii tensiunilor produse la sudare trebuie respectate cteva recomandri generale: asigurarea unei liberti ct mai mari de micare a elementelor ce

  • formeazFig. 1.36. Poziionarea elementelor cu

    ajutorul dispozitivelor.ansamblul; realizarea sudurii ncepnd cu partea

  • 1. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    mai rigid a piesei spre partea cu mobilitate mai mare, sudarea la nceput a custurilor mai rigide i apoi a celor mai mobile (figura 1.37.);

    produc deformaii mari (mai ales, suduri cap la cap), i apoi a celor care produc deformaii mai mici (suduri n col), nervurile de rigidizare se sudeaz la sfrit.

    evitarea interseciei ntr-un punct a mai multor suduri (figura 1.37.); sudarea alternativ de o parte i alta a rostului.

    Fig. 1.37. Ordinea de sudare la mbinrile sudate cap la cap i de col.

    Alte msuri care trebuie luate la realizarea structurilor sudate i care contribuie la reducerea tensiunilor i deformaiilor sunt amintite n continuare:

    - delimitarea parametrilor tehnologici i reducerea la minim a seciunilor transversale ale custurilor. Alegerea unor seciuni transversale ct mai simetrice.

    - fixarea rigid a elementelor ansamblului pe dispozitive sau prin suduri provizorii, dispuse i executate n mod ct mai simetric i fiind ct mai ndeprtate unele de altele.

    - prenclzirea la sudare- sudarea pe tronsoane i sudarea pe ambele pri (simetric),

    utiliznd dispozitive de ntoarcere i de poziionare- sudarea ntr-o anumit succesiune favorabil a sudurilor- aplicarea tratamentelor termice ulterioare sudrii- deformarea plastic dup sudare urmat sau nu de tratament termic.

    Spre exemplu detensionarea sudurilor unui rezervor se poate face prin umplerea

    acestuia cu lichid la o presiune astfel calculat nct n suduri s se depeasc

  • limita de curgere i s se produc deformri n urma crora se echilibreaz tensiunile interne din

  • construcie.

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    - lovirea sudurii cu ciocanul ce vrful teit (rotunjit).Se prefer un ciocan pneumatic pentru a se asigura uniformitatea

    loviturilor. Loviturile provoac deformarea plastic a sudurii i contribuie la compensarea construciilor de la rcire.

    Aceast metod de detensionare se aplic fiecrui strat de sudare, dar are dezavantajul c poate amorsa fisuri. Din acest motiv este preferabil utilizarea altor metode de detensionare.

    1.12. Prenclzirea i detensionare la sudare

    Prenclzirea este o operaie tehnologic necesar n cazul sudrii unor materiale de diferite caliti sau grosimi, pentru reducerea vitezei de rcire a ZIT i a sudurii, deci de dimensionare a ocului termic. Prin prenclzire se evit formarea structurilor fragile de clire, diminuarea tensiunilor interne i este favorizat ndeprtarea gazelor i a incluziunilor de zgur din sudur.

    Prenclzirea ns ridic costul de fabricaie i ngreuneaz tehnologia de asamblare, sudare i se aplic numai n cazurile bine justificate.

    Practic prenclzirea se aplic n urmtoarele situaii:- la sudarea oelurilor din grupele de sudabilitate I b, II, III- la sudarea manual a oelurilor cu grosime peste 30 mm- la construcii cu rigiditate mare, unde sunt mpiedicate dilatrile

    i contraciile libere- la sudarea n condiii de temperatur sczut a mediului ambiant- la sudarea aliajelor i metalelor cu conductivitate termic mare,

    pentru compensarea pierderilor termice mari.Regimurile de prenclzire se stabilesc n funcie de condiiile de sudare impuse. nclzirea MB n vederea sudrii se stabilete dup scopul urmrit i se poate

    efectua n urmtoarele variante:- prenclzirea simpl naintea sudrii (fig. 1.38. a)- nclzirea continu concomitent (fig. 1.38. b) cu sudarea

  • Fig. 1.38. Incalzirea suplimentara MB in vederea sudarii.

  • 1. BAZELE TEHNOLOGIEI SUDRII PRIN TOPIRE

    - nclzirea ulterioar sudrii (fig. 1.38. c)- nclzirea combinat la care forma ciclului termic variaz dup

    orice combinaie dorit (fig. 1.38. d)Temperatura de prenclzire se stabilete n funcie de calitatea

    materialului de baz, de grosimea i forma componentelor, de diametrul electrodului etc existnd o serie de metode cunoscute pentru stabilirea ei.

    Sudarea oelurilor nalt aliate feritice se face la 150 -2000C dup regimul dat n fig. 1.38 b. nclzirea la temperaturi mai mari de 2500C nu este indicat ntruct favorizeaz mrirea cristalelor n zona sudurii.

    Oelurile martensitice nu se prenclzesc, ntruct la rcire rapid nu apar constitueni fragili. Este chiar indicat o rcire mai rapid a zonei sudurii pentru evitarea precipitrii fazelor fragile (spre exemplu: a fazei sigma). Aceste oeluri pot fi uor prenclzite (la 40 800C), dac temperatura mediului ambient este sub +50C.

    Prenclzirea fontelor se realizeaz n funcie de MB i de metalul de adaos. Astfel fontele cenuii cu grafit lamelar sudate cu electrod din oel se prenclzesc la5806200C, iar cele cu grafit nodular la 600 7000C.

    n cazul folosirii electrozilor monel sau nichel, fontele se pot suda la temperaturi de prenclzire mai joase (cca 200 3000C).

    Aluminiul i aliajele sale se prenclzesc pentru sudarea cu flacr la 200 -

    3000C, iar pentru sudarea WIG la 150 2000C.La sudarea cuprului i a aliajelor de cupru cu conductivitate termic

    mare pierderile de cldur se pot compensa prin prenclzire la 300 4500C.

    Posibiliti de prenclzire sau detensionare termic.n practica industrial sunt utilizate curent diferite metode de nclzire

    a materialelor nainte sau dup sudare dintre care pot fi amintite:- nclzirea cu flacr de gaz sau lichide combustibile utiliznd

    arztoare de diferite forme sau cuptoare special amenajate n acest scop. Costul acestor operaii este ns destul de mare, iar controlul temperaturii n cazul nclzirii cu arztorul este imprecis. De asemenea se poate mbogi suprafaa cu hidrogen, iar suprafaa nclzit se poate acoperi cu oxizi.

    - nclzirea exoterm poate fi aplicat la nclzirea diferitelor materiale, prin aplicarea local pe suprafaa materialului a unui amestec exoterm, care se aprinde i degaj cldur. n funcie de temperatura dorit se pot alege diferite amestecuri exoterme presate sub diferite forme i dimensiuni.

    Nici n acest caz nu este posibil verificarea precis a temperaturii, iar

  • fumul degajat la sudarea amestecului exoterm constituie un alt dezavantaj al metodei.

    - nclzirea electric prin inducie este o metod de nclzire destul de eficient n cazul materialelor cu grosime medie sau mic. Pentru

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    materialele cu seciune mare, sistemul de nclzire prin inducie devine incomod.

    Eficiena nclzirii prin inducie scade pe msur ce lungimea cablurilor de legtur crete. De asemenea se recomand ca inductorul s fie ct mai strns lipit de pies (grosimea izolaiei dintre inductor i pies s fie ct mai redus).

    Cele mai importante dezavantaje ale nclzirii prin inducie sunt neuniformitatea temperaturii piesei n lungul inductorului, precum i factorul de putere redus al instalaiei (pierderile reactive sunt foarte mari).

    De asemenea nclzirea prin inducie nu este eficient n cazul materialelor nemagnetice sau atunci cnd temperatura cerut e mai nalt dect punctul Curie al materialului.

    - nclzirea prin rezisten electric proprie. Exist cazuri n care este posibil introducerea unor cureni cu intensitate mare n zona sudat a piesei, prin care temperatura iniial a acesteia poate atinge cteva zeci sau sute de grade. Meninerea curentului destinat prenclzirii se poate face i n timpul sudrii sau chiar dup sudare, ceea ce poate realiza oricare ciclu de nclzire-rcire a piesei sudate.

    - nclzirea cu ajutorul rezistenelor este o metod care utilizeaz elemente din srm cu rezistivitate electric mare, nvelite ntr-un material ceramic. Aceste elemente mbinate ntre ele pot fi de tip flexibil sau rigid i pot fi aplicate pe orice suprafee plane sau curbate. Alimentarea cu energie electric a acestor elemente se poate face de la sursele de curent utilizate pentru sudare.

    Montarea elementelor de nclzire permite obinerea unor benzi, covoare, bare etc, cu care pot fi acoperite orice suprafee pentru a fi prenclzite sau tratate termic dup sudare.

  • e2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    Capitolul 2

    SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    Sudarea cu arc electric i electrozi nvelii (simbol 111 dup EN ISO 4063, MMA abreviere european, SMAW abreviere american) este un procedeu cu domeniu larg de aplicare, cu utilizare la toate tipurile de suduri i la majoritatea metalelor i aliajelor metalice.

    ntruct acest procedeu se execut de obicei manual, prezint urmtoarele dezavantaje:

    productivitate redus (vitez de sudare mic i o cantitate redus de metal depus, variind ntre 0,5 i 1,5 g/s, precum i timpi auxiliari mari pentru schimbarea electrozilor i pentru curirea zgurii).

    calitatea sudurii depinde i de unii factori subiectivi (calificarea i cunotinele sudorului, etc).

    2.1. Arcul electric

    2.1.1. Amorsarea i formarea arcului electric. Prile componente ale arcului electric

    Etapele amorsrii i formrii arcului electric sunt prezentate n figura 2.1. Electrodul, legat la una din bornele sursei (de exemplu la cea negativ), este

    adus n contact cu piesa legat la cealalt born (fig. 2.1a). Punctele de contact, ce constituie locuri de trangulare a liniilor de curent, se vor nclzi pn la temperatura de topire datorit curentului de scurtcircuit foarte mare. Sub influena forei de apsare F, numrul punctelor de contact crete continuu, astfel nct n final, zona de contact dintre electrod i pies va fi format dintr-o punte de metal lichid (fig. 2.1b). La ridicarea electrodului de pe pies (fig. 2.1c), simultan cu alungirea punii de metal, datorit forelor electromagnetice F , se va produce i o trangulare a acestei puni. trangularea punii metalice determin o cretere a rezistenei electrice, ceea ce conduce la creterea temperaturii acestei

  • poriuni. La atingerea temperaturii de fierbere a metalului are loc ruperea punii metalice i formarea vaporilor metalici care, fiind uor ionizabili, asigur trecerea curentului n continuare, sub forma unei descrcri electrice n arc (fig. 2.1d).

  • a) contact b) nclzire c) retragerea d) aprindereai topire electrodului arcului

    0 k

    0

    U

    e

    Tk

    e

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Procesul de formare a arcului electric dureaz doar cteva fraciuni de secund i se caracterizeaz prin fenomene fizice complexe: emisie termoelectronic, ionizarea gazului din spaiul arcului, accelerarea ionilor n cmpul electric, etc.

    Fig. 2.1. Amorsarea i formarea arcului electric.

    Trebuie precizat faptul c, datorit transportului de ioni de la anod la catod, anodul va aprea sub forma unui crater, iar catodul sub forma unui con. La ntreruperea punii de metal, temperatura catodului este meninut i chiar majorat datorit bombardrii cu ioni pozitivi, captai din descrcare.

    n conformitate cu legile termodinamicii, densitatea curentului de emisie termoelectric J [A/m2] este dat de formula lui Richardson:

    qUe

    unde:J = J T2eKTk (2.1)

    J , - constant ce depinde de material i de natura suprafeei catodului [A/m2K2];

    - temperatura suprafeei catodului [K];q - sarcina electronului, n valoare absolut [C];

    - potenialul de ieire [V];K - constanta lui Boltzman [J/K].

    Analiznd relaia (2.1) se observ c densitatea curentului termoelectronic se mrete odat cu reducerea potenialului de ieire U .

    n afar de natura i starea catodului, densitatea de curent termoelectronic

    depinde cel mai mult de temperatur.n cazul sudrii cu electrod nefuzibil se petrec aceleai fenomene, ns

    puntea metalic topit se produce numai n contul topirii metalului de baz.Prile componente ale arcului electric sunt: zona catodic, coloana

  • arcului i zona anodic. n figura 2.2 s-a reprezentat schematic arcul electric precum i repartizarea cderilor de tensiune n lungul acestuia.

  • 2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    a) contactb) nclzire i topire

    Delimitrile de sp a iu nt r - o de scr car e

    su nt justificate prin aceea c repartizarea tensi- unii este neuniform, deoarece apar gru- pri ma sive

    de sarcini excedentare n jurul celo r doi electrozi.

    Fig. 2.2. Prile componente ale arcului electric.

    n arcul e- lectric se pot deose- bi urmtoarele zone:

    1- pata catodic; 2- zona catodic; 3- coloana arcului; 4- zona anodic; 5- pata anodic.

    Pata catodic (1) se formeaz pe suprafaa catodului i este locul cel mai cald al catodului, fiind sursa emisiei electronilor. Fr pata catodic, arcul electric nu s- ar putea forma. Acest lucru a fost demonstrat experimental, prin inversarea polaritii i deplasarea anodului cu viteze din ce n ce mai mari. S-a observat c, de la o anumit vitez de deplasare a anodului pata catodic (de pe piesa fix) neputndu-se forma, arcul electric se stinge, ceea ce nu se ntmpl la arcul cu polaritate direct.

    Zona catodic (2) se ntinde pe o lungime foarte mic, avnd ordinul de mrime de (10-4...10-6)cm, egal cu parcursul liber al electronilor n gazul ce nconjoar catodul. n aceast zon, se presupune c electronii nu sufer ciocniri. Cmpul electric accelereaz electronii spre anod, iar ionii pozitivi spre catod i ntruct masa ionilor este considerabil mai mare dect a electronilor, viteza lor de deplasare va fi mult mai redus.

    De aceea, n zona catodic, concentraia de ioni pozitivi (sarcina spaial) este cu mult mai mare dect concentraia de electroni, ceea ce conduce la crearea cmpului deosebit de intens n zona catodic.

    Intensitatea cmpului electric este de ordinul (105 106 ) V/cm, asigurnd astfel o emisie electronic nsemnat, iar cderea de tensiune pe

  • aceast zon este de (8...20) V.Temperatura petei catodice variaz ntre 1380 C pentru magneziu i

    3680 C pentru wolfram. n general, temperatura petei catodice este mai mic dect temperatura de fierbere a metalului respectiv, excepie fcnd magneziu i aluminiu.

    Aceasta se datoreaz faptului c magneziu i aluminiul formeaz oxizi a cror temperatur de topire este mult mai nalt i care ridic temperatura petei catodice. Valoarea cderii de tensiune pe zona catodic depinde de potenialul de ionizare al

  • k = U

    an

    .TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    gazului sau vaporilor din spaiul arcului i se consider c U

    jonizare

    Zona anodic (4) se afl n vecintatea anodului i are o ntindere mai mare

    dect zona catodic, avnd ordinul de mrime (10-3...10-4) cm i o cdere de tensiune mai mic, avnd valoarea de (2...3) V. n apropierea anodului este preponderent concentrarea electronilor, crendu-se o sarcin spaial negativ. Spectrografic s-a observat c intensitatea cmpului electric este mai mic dect la catod. Anodul esteputernic nclzit i temperatura sa T

    este mai ridicat dect aceea a catodului deoarece

    la anod nu are loc emisie electronic. Emisia de electroni a catodului, n urma consumrii lucrului mecanic de ieire, este nsoit de o scdere a temperaturii.

    Coloana arcului (3) este practic egal cu lungimea arcului. Aici au loc ionizri, excitri i recombinri ntre particulele gazului. Acest spaiu este umplut cu gaz ce are temperatura cea mai ridicat i de aceea, n coloana arcului, o importan deosebit o capt ionizarea termic.

    Coloana arcului este neutr, suma sarcinilor particulelor negative este egal cu suma celor pozitive. Ionizarea termic a gazului se produce nu numai datorit ciocnirilor neelastice ale electronilor cu atomii, ci i ca urmare a ciocnirii atomilor ntre ei.

    Aceasta se explic prin aceea c n gazul ce umple coloana arcului, odat cu ridicarea temperaturii, crete rapid numrul atomilor ce dispun de energie suficient pentru ionizarea puternic a gazului prin ciocniri. De aceea, coloana arcului conine un gaz puternic ionizat, avnd temperatura n ax foarte ridicat: (6000...8000)C. n schimb, pe direcie radial, temperatura n coloana arcului va fi repartizat neuniform, datorit transmiterii cldurii, temperatura fiind maxim n axa coloanei i minim la periferie.

    Temperatura coloanei arcului crete odat cu creterea curentului i scade cu scderea potenialului de ionizare. Curentul total prin coloana arcului reprezint o sum ntre curentul dat de sarcinile pozitive ce se deplaseaz spre catod i curentul format de sarcinile negative ce se deplaseaz spre anod.

    Neglijnd componenta curentului dat de deplasarea ionilor pozitivi, datorit mobilitii lor mult mai mici dect a electronilor, se poate considera c, curentul prin arc este datorat numai electronilor.

    Conductibilitatea electric a coloanei arcului este mult mai mare dect a zonei catodice, deoarece numrul de electroni emii de unitatea de volum este mult mai maredect a celor emii n zona catodului. Deci, cmpul electric E va fi mult mai mic: E = c c(10... 40) V/cm. Experimental se confirm studiile teoretice conform crora intensitatea

  • cUc

    c

    c

    cmpului electric n coloana arcului pe direcie axial este constant:

    unde:

    E = U cI c

    = ct. (2.2)

    E - intensitatea cmpului electric [V/cm];- cderea de tensiune n coloana arcului [V];

    l - lungimea coloanei arcului.

  • ak

    2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    2.1.2 Caracteristica static a arcului electric de curent continuu

    Distribuia tensiunii n arc are forma din figura 2.2, tensiunea arcului fiind alctuit

    din cderile de tensiune pe cele trei zone ale sale:Ua = Uk + Uan +Uc (2.3)

    Parametrii ce determin comportarea arcului de sudare sunt curentul ce trece

    prin arc (I ), tensiunea arcului (U ) i lungimea arcului(l ). Caracteristica arcului va fi a a adefinit prin relaia:

    f(Ua, Ia, la) = 0 (2.4)i se numete caracteristica static a arcului electric.

    Pentru a simplifica reprezentarea i interpretarea acestei funcii se pstreaz

    unul din parametri, fie intensitatea curentului I , fie lungimea arcului l , la valori constante, a aobinndu-se caracteristicile:

    curbe

    Ua = f1(la) la Ia = ct., respectiv (2.5) Ua = f2(Ia) la la = ct. (2.6)

    n mod obinuit, caracteristica arcului se reprezint sub forma unei familii de

    Ua = f(Ia) (2.7)lundu-se drept parametru variabil lungimea arcului l .

    Deoarece tensiunea are trei componente, pentru a se determina caracteristica arcului, se va considera modul n care variaz cu intensitatea curentului fiecare component din relaia (2.3).

    Cderea de tensiune pe zona catodic U nu depinde practic de valoareacurentului, ntr-un domeniu larg de variaie a curentului, de la 100 An sus. Cercetrile au demonstrat c, la cureni mici, suprafeele petelor catodice i anodice cresc proporional cu intensitatea curentului, densitatea de curent rmnnd constant. Se consider cintensitatea cmpului electric n zonele electrozilor, precum i tensiunile U i U

    suntk an

    practic independente de valoarea curentului. La valori mari ale curentului, cnd patacatodic acoper ntreaga suprafa transversal a electrodului, cderea de tensiune crete ntr-o oarecare msur, deoarece creterea curentului se face pe seama creterii densitii de curent (cazul sudrii automate).

  • kk

    an

    Valoarea tensiunii U

    depinde de materialul electrodului i de mediul n care are

    loc descrcarea. O importan mare o are prezena n amestecul de gaze a unor elemente avide de electroni, ce captureaz cu uurin electronii, formnd ioni negativi. Astfel de elemente sunt halogenii (F , Cl , Br , I ), precum i oxigenul, azotul, etc. Prezena fluorului2 2 2 2conduce la absorbirea intens a electronilor emii de catod, reducnd numrul electronilorliberi din spaiul catodic i ridicnd cderea de tensiune U cu (8...9)V.

    Cderea de tensiune anodic U

    nu depinde de valoarea curentului, ci doar n

    mic msur de materialul electrozilor i de mediul n care are loc descrcarea. Pentru

  • an

    ca

    c

    ca

    c

    c

    S

    ca

    c

    ca

    + U ap

    a

    c c 2 ][

    c c

    c

    U

    ca

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    un arc n vapori de fier: U

    = (2...3)V.

    unde R

    Cderea de tensiune n coloana arcului U poate fi exprimat prin relaia: Uc =IaRca (2.8)

    este rezistena echivalent a coloanei arcului electric. Aa cum se va arta

    ulterior, R are un caracter neliniar.

    arcului:

    Deoarece E = ct. (2.2), se poate determina cderea de tensiune n coloana

    Uc = Ec.la, (2.9)unde intensitatea cmpului electric E se poate exprima ca fiind egal cu raportul dintredensitatea de curent J i conductibilitatea electric a coloanei arcului ( ):

    deci:

    c

    E = Jc

    , c

    unde J = Ia ASc mm

    c

    (2.10)

    rezultnd astfel c:

    Uc = Ec

    R =

    Ia

    Ia

    = IaSc c

    (2.11)

    (2.12)ca La valori mici ale curentului, aria seciunii coloanei arcului S

    va depinde de

    dimensiunile petelor active. Cu creterea curentului, crete suprafaa petelor active, decii diametrul coloanei arcului, astfel nct valoarea lui R

    va scdea mai rapid dect

    crete I , obinndu-se o diminuare a valorii U . Cnd una dintre petele active va acoperia cntreaga seciune a electrodului, creterea n continuare a lui S devine imposibil, cderilede tensiune pe catod i anod devin aproximativ constante, iar R

    va avea o valoare

    aproximativ constant.n aceste condiii se poate scrie:

    k an = a = ct. = U

    sau:

    i deci= a + I R

  • Uap

    a

    U = a + E .l a c a(2.13)

    unde U reprezint tensiunea de aprindere a arcului

    Fig. 2.3. Caracteristica static a arcului electric.

    i depinde de diametrul electrodului, natura nveliului i a gazului n care arde arcul.

    Forma general a caracteristicii statice a arcului electric este prezentat n figura 2.3, n care se observ trei zone distincte:

    I zona curenilor mici, n care tensiunea

  • ca

    1

    1 2

    2

    2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    n arc scade odat cu creterea curentului, deoarece crete seciunea coloanei arcului. Crescnd seciunea coloanei arcului, precum i temperatura acesteia, va crete conductibilitatea l , prin ionizarea mai bun a gazului;

    II - zona n care cderile de tensiune U , U

    i U devin practic independentek an c

    de variaia curentului. Caracteristica este practic rigid, aceasta fiind zona cu larg aplicaren tehnica sudrii;

    III - zona n care S i A devin practic constante, ajungnd la valorile maxime, c c

    iar U va ncepe s creasc cu curentul, respectnd aproximativ legea lui Ohm.Caracteristica static este

    determi- nat prin variaii lente ale curentului i tensiunii.Dac se mrete rapid curentul de la I

    la I

    (fig. 2.4) se constat c n locul tensiunii indi- cate de caracteristica static este necesar o tensiune mai mare (curba 2), datorit ineriei fenomenelor termice i de ionizare i inversdac se micoreaz curentul de la Itensiunea va fi indicat de curba 3.

    la I ,

    Fig. 2.4. Caracteristica dinamica arcului electric.

    Bucla care se formeaz poart numele de caracteristica dinamic a arcului electric.

    2.1.3.Stabilitatea arcului electric i a procesului de sudare

    La sudarea cu arc electric a metalelor, arcul electric i sursa de sudare formeaz un sistem energetic reciproc dependent. De proprietile acestui sistem sunt legate n mare msur calitatea sudurii i posibilitile de folosire eficient a utilajului de sudare. n cazul cel mai general, arcul se numete stabil cnd valorile medii ale parametrilor ce l determin, electrici i geometrici, rmn neschimbai (n cadrul unor limite), pe toat perioada ct se fac observaiile.

    Limitele n care variaz parametrii arcului depind de regimul de transport al picturilor de metal, influena cmpului magnetic propriu, felul curentului, tipul sursei de curent, etc.

    Aprecierea dac un arc este stabil sau nu, se face studiind oscilogramele ridicate pentru curent i tensiune. n consideraiile fcute pn acum s-au prezentat condiiile de natur fizic i electric ale circuitului n care se gsete

  • arcul, pentru ca acesta s ard stabil. n continuare, se va studia influena proprietilor sursei de alimentare asupra stabilitii arcului.

    n arcul electric cu electrod fuzibil se produc variaii brute ale regimului elec- tric n intervale de timp foarte scurte (sutimi de secund).

  • ss

    s r

    a

    Uas r

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Topirea electrodului i trecerea metalului sub forma de picturi provoac variaii brute ale lungimii arcului i scurtcircuitri repetate ale sursei. Caracterul dinamic al sarcinii necesit ca sursa de alimentare s ndeplineasc anumite condiii speciale.

    Stabilitatea static a arcului electric i caracteristicile externe ale surselor de sudare

    Se consider sistemul format dintr-o surs de alimentare (S.A.) i un arc elec- tric (fig. 2.5). Pentru fiecare valoare a curentului debitat I , la bornele sursei va fi o anumit tensiune U . Regimul staionar al sistemului este determinat de egalitatea tensiunilor i curenilor. Prin urmare, la o astfel de stare se poate scrie:

    = U = U (2.14)I = I = I

    unde U si I reprezint tensiunea i curentul n punctul de funcionare (de regim).r r

    Fig. 2.5. Sursa de alimentare i arcul electric.

    Prin caracteristica extern a sursei de sudare se nelege curba de variaie a tensiunii la borne n funcie de intensitatea curentului debitat. ntre caracteristica extern a sursei i caracteristica static a arcului trebuie s existe o corelaie care s asigure un

    proces de sudare stabil i uniform.Pentru determinarea

    stabilitii statice a sistemului din figura 2.5, se va analiza comportarea lui la abateri mici de la starea de echilibru.

    Cele doua curbe (fig. 2.6), caracteristica extern a sursei (1) i caracteristica static a arcului (2), se intersecteaz n punctele A i B, ce reprezint punctele de ardere staionar a sistemului, puncte n care sunt satisfcute relaiile (2.14).

  • n punctul A - dac va creteFig. 2.6. Caracteristica static aarcului; caracteristica extern a

    sursei de sudare.

    curentul cu DI, tensiunea sursei devine mai mare dect a arcului i curentul crete

  • kk

    s

    k s

    2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    pn ajunge n punctul B. Rezult c punctul A este un punct instabil de funcionare.

    n punctul B - dac va crete curentul cu DI, tensiunea sursei devine mai mic dect tensiunea arcului, curentul scade, revenindu-se astfel n punctul B. Punctul B va fi deci un punct stabil de funcionare.

    Caracteristicile externe trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii:

    1. La mers n gol, sursa trebuie s asigure o tensiune suficient pentru aprinderea arcului electric;

    2. Dup aprindere, tensiunea sursei trebuie s fie acordat cu aceea a arcului, ceea ce impune caracteristicii sursei s varieze dup cum cere caracteristica static a arcului;

    3. Intensitatea curentului de sudare trebuie s fie ct mai constant la variaii ale tensiunii n arc, deoarece la sudare lungimea arcului nu se poate menine riguros exact;

    4. Raportul dintre curentul de scurtcircuit (I ) i curentul de sudare (I ), k s

    trebuie s varieze ntre anumite limite. Dac I este prea mare, vor aparestropiri intense, iar dac I

    este mic n raport cu I , apare fenomenul de

    lipire a electrodului de pies. Valorile optime sunt date de intervalul I /I= (1,2...1,4).

    n general, o surs de curent poate avea o caracteristic extern de forma curbelor (1), (2) sau (3) (fig. 2.7a). Analiznd stabilitatea sistemului energetic format din sursele cu caracteristicile (1) i (2) i arcul electric, se constat c punctele A i B sunt puncte instabile de funcionare, deci singurele caracteristici utilizabile sunt cele cobortoare.

    Fig. 2.7.Caracteristica extern a sursei.Diferitele caracteristici cobortoare posibile sunt prezentate n figura

  • 32.7b. Seobserv c n cele trei puncte de funcionare A , A

    i A , curenii de sudare au valori1 2 3

    apropiate. Ceea ce variaz n limite mari, este raportul I /I . Pentru caracteristica (1), k sraportul I / I este supraunitar, dar apropiat de valoarea 1. n cazul caracteristicilor de k stipul (3) se observ c sursa este improprie pentru sudare, punctul A fiind un punct de

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    funcionare n regim instabil.n figura 2.8 sunt reprezentate variaiile caracteristicilor arcului cnd

    lungimea arcului se modific.n cazul a dou caracteristici cobortoare de forma (1) i (2) s-a

    reprezentat n figura 2.9, variaia intensitii curentului cu lungimea arcului pentru cele dou caracteristici externe. n aceasta figur se observ c variaiile mai mici de curent, la modificarea lungimii arcului, se obin pentru caracteristici de tipul (1), mai cobortoare. Rezult c acest tip de caracteristici sunt convenabile la sudarea manual, deoarece variaii mari ale lungimii arcului curentul rmne aproape constant.

    Fig. 2.8. Modificarea caracteristicilor Fig. 2.9. Variaia intensitii arcului cu lungimea acestuia. pentru dou caracteristici externe.

    n concluzie, caracteristicile externe brusc cobortoare, asigur o limitare a variaiilor curentului la sudare i prin urmare un regim de funcionare constant. Tensiunea de mers n gol trebuie s fie suficient de mare pentru aprinderea arcului, dar nu va depi tensiunea periculoas prescris de N.T.S.M. Reglarea curentului de sudare pentru diferite diametre de electrozi i grosimi de material se realizeaz prin modificarea formei caracteristicii externe a sursei.

    n figura 2.10 sunt prezentate diferite posibiliti de modificare a caracteristicii externe a surselor.

  • Fig. 2.10. Variante de modificare a caracteristicii externe.

  • kv kv

    2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    n figura 2.10a, sursele au caracteristici convenabile, deoarece tensiunea de mers n gol nu se schimb la variaia curentului de sudare. Sursele din figura 2.10b nu corespund, deoarece la cureni de sudare mici, cnd ionizarea gazelor din coloana arcului este redus, tensiunea de mers n gol este cobort.

    Cazul ideal l reprezint sursele avnd caracteristici de tipul celor din figura

    2.10c. n acest caz se observ c la cureni mici, cnd ionizarea gazelor din coloana arcului este mai redus, tensiunile de mers n gol sunt ridicate, asigurnd amorsarea i stabilitatea arcului.

    Proprietile dinamice ale surselor pentru sudaren arcul electric cu electrod fuzibil, fenomenele se complic, deoarece

    ntr-o secund trec prin arc 20-30 picturi i tot de attea ori se scurtcircuiteaz sursa de alimentare, producndu-se o solicitare dinamic a ei. Datorit acestui fapt se produc variaii rapide ale intensitii curentului i tensiunii, astfel nct numai caracteristica extern nu poate fi concludent pentru aprecierea calitilor sursei. Variaiile rapide ale parametrilor electrici, ce se produc n intervale de ordinul sutimilor de secund, sunt reprezentate n figura 2.11.

    Fig. 2.11. Variaia parametrilor electrici.

    n faza a I-a are loc scurcircuitul ntre electrod i pies; intensitatea curentului

    variaz de la valoarea zero la valoarea maxim (de vrf) I

    , n timpul t , apoi curentul

  • ko k

    k

    de scurtcircuit scade i se stabilizeaz la valoarea de scurtcircuit de durat t . Tensiuneaarcului scade de la valoarea de mers n gol U la valoarea U , egal cu cderea detensiune pe rezistena de contact dintre electrod i pies. Valoarea t

    este timpul necesar

    pentru stabilirea curentului de scurtcircuit, deci prima perioad reprezint trecerea de la

  • aa

    a

    k

    r

    sc

    s

    k

    R

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    regimul de mers n gol la regimul de scurtcircuit.n faza a II-a, prin ndeprtarea electrodului de pies, ca urmare a

    temperaturii ridicate, respectiv a cmpului electric intens, apare arcul electric. Tensiunea are un salt rapid pn la valoarea U , apoi scade la valoarea tensiunii de rezerv U , pentru cav rulterior s creasc la tensiunea arcului U . Toate aceste fenomene se petrec n timpul tde stabilizare a arcului electric. n acest timp, curentul de scurtcircuit se stabilizeaz la valoarea curentului de sudare I .

    n faza a IlI-a, n timpul t , arcul arde normal i se formeaz o pictur de metal topit n cretere care, la un moment dat, scurtcircuiteaz arcul electric pe o durat detimp t (faza 1). Dup desprinderea picturii are loc o perioad de restabilire a

    arculuielectric cu durata t (faza 2) i fenomenele descrise se repet cu o frecven

    ridicat.n urma studierii fenomenelor ce se produc n arcul electric cu electrod

    fuzibil, rezult c sursa trebuie s-i modifice rapid cei doi parametri (tensiune, intensitatea curentului), manifestnd o inerie minim. Numai dac aceast condiie este ndeplinit, procesul de sudare va fi constant i uniform. Sursa de sudare care reacioneaz rapid pe parcursul fazelor artate va avea caracteristici dinamice bune, trecerea de la o stare staionar la alta fcndu-se prin intermediul unor procese tranzitorii, datorit ineriei electromagnetice a sursei.

    Experimental se constat c pentru a reaprinde un arc electric ntre doi electrozi nclzii, este necesar o tensiune de aproximativ 25V. Tensiunea sursei trebuie s creasc deci, ntr-un timp ct mai scurt, de la valoarea U ~ 0 la 25 V, acest timp fiind numit timp de restabilire t . Pentru ca sursa s aib caracteristici dinamice bune, timpul de restabilire trebuie s fie mai mic de 0,03 sec.

    2. 2. Principiul procedeului de sudare

    n cazul sudrii cu electrozi nvelii este necesar topirea unei zone din metalul de baz MB i din electrodul E, cu ajutorul energiei termice degajate n arcul electric, arc format ntre E i MB. Arcul electric este alimentat prin intermediul unor cabluri conductoare (cablu pentru mas c.m. i cablu pentru electrod c.e.), cu curent electric provenit de la o surs specializat cu curent fig. 2.12. a. Sursa de curent are o caracteristic extern cobortoare pentru ca n cazul scurtcircuitelor frecvente care apar n timpul procesului de sudare (atingerea electrodului de pies pentru amorsarea arcului, unirea captului electrodului cu baia metalic prin intermediul picturilor de metal, n cazul

  • transferului globular, etc), curentul de scurtcircuit s fie limitat la valoarea I . Prin aceasta i cldura degajat este limitat n cazul scurtcircuitelor i nu se produc mici explozii cu aruncri de stropi sau arderi intense ale metalului topit.

    Pentru sudarea cu electrozi invelii arcul electric (7), alimentat de la o surs de energie electric (12), este amorsat ntre un electrod (5) i piesa metalic (8), care

  • es

    sc

    2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    Fig. 2.12 Principiul sudrii manual cu electrozi nvelii;

    1- pictura MA spre baia metalic, 2- zgura de la suprafaa bii metalice, 3- baia metalic, 4- metal de baz, MB, 5- electrod nvelit, 6- protecie de gaze n jurul arcului electric, 7- arc electric, 8- piese, 9- clete port electrod, 10- 11- cabluri

    alimentare energie electric, 12- sursa de suadre, 13- legare reea electric, 14- legare la mas pies.

    urmeaz s fie sudat sau ncrcat prin sudare. n arcul electric se produce o cldur concentrat i o temperatur suficient de mare care topete vergeaua electrodului i suprafaa piesei. Se realizeaz astfel o baie metalic (3), n care se amestec metalul topit al electroduluii metalul topit din pies. Prin solidificarea bii metalice rezult custura, care este acoperit cu un strat de zgur (2), rezultat din topirea nveliului, al electrodului. Pe msur ce se topete electrodul, el trebuie s nainteze n spaiul arcului electric cu

    viteza v astfel nct lungimea arcului l , s rmn constant. Pentru a realiza custurae a

    sau depunerea, simultan cu viteza de nintare a electrodului v , arcul electric trebuie snainteze pe suprafaa piesei cu viteza v , numit vitez de sudare.

    Tot prin limitarea curentului de scurtcircuit I , este protejat att instalaia ct

    i circuitul de alimentare, care sunt dimensionate pentru o anumit putere maxim.

    Caracteristica extern a sursei este necesar s fie ct mai cobortoare, ntruct n acest caz, la variaiile inerente ale tensiunii arcului ?Ua (cauzate de variaia lungimii arcului), corespund variaii reduse ale curentului de sudare ?Ia.

    n general sursele de sudare au o putere mic, medie (normal) sau mare, n funcie de natura lucrrilor executate, respectiv de diametrul maxim alelectrodului utilizat, dup cum rezult din tabelul 2.1.

    Tabelul 2.1.Puterea posturilor de sudare.

    Categoria sursei Intensitatea maximIsmaxim [A]Diametrul electrodului

    demaxim [mm]

  • Putere mic (pn la 5 kW)Putere normal (pn la 10 kW) Putere mare (pn la 18 kW)

    150300600

    3,2558

    Conectarea piesei i a electrodului n cazul sudrii cu curent continuu (cc) se poate face n dou moduri:

    cc- - polaritate direct (electrodul la polul (-))

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    cc+ - polaritate invers (electrodul la polul (+))La sudarea cu polaritate direct (cc-) adncimea de ptrundere este mai

    mare dect la sudarea cu polaritate invers (cc+).Amorsarea arcului electric se poate realiza n dou etape (fig.

    2.13.):

    Fig. 2.13. Amorsarea arcului electric la sudarea cu electrozi nvelii.

    Electrodul inut n plan vertical se lovete de suprafaa piesei i se ndeprteaz uor pn la stabilirea arcului. Amorsarea arcului nu se face n locul unde se sudeaz, ci la o distan de acesta i eventual pe o plac de amorsare alturat piesei. Arcul electric trebuie amorsat n rost. Locul de amorsare trebuie retopit n timpul sudrii (fig. 2.14).

    Corect IncorectFig. 2.14. Locul de amorsarea arcului electric la sudarea cu electrozi

    nvelii.

    2.3. Electrozi nvelii

    Electrodul de sudare, prin srma i nveliul su, trebuie s ndeplineasc o serie de cerine, dup cum urmeaz:

    s asigure funcionarea stabil a arcului de sudare;

  • s conduc la realizarea unei anumite compoziii chimice a cordonului; s realizeze custuri sudate fr defecte;

  • 2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    s asigure topirea uniform a srmei i a nveliului, progresiv i corelat; s conduc la pierderi minime de metal prin ardere i stropire; s permit sudarea cu productivitate ridicat; s permit ndeprtarea cu uurin a stratului de zgur solidificat

    pe cor- don; nveliul s fie rezistent, uniform i perfect concentric cu srma

    electrod i s-i menin n timp proprietile fizice i chimice; nveliul s aib o toxicitate redus n timpul fabricrii i sudrii.

    nveliul electrodului are un rol important n asigurarea cerinelor enumerate, avnd n compoziie o serie de substane ce pot fi grupate astfel:

    a) substane zgurifiante, care formeaz cea mai mare parte din nveli. n categoria acestor substane avem: caolinul, siliciul, mica, talcul, ilmenitul, marmura, magnezitul, etc. Prin topire, substanele zgurifiante formeaz, n cursul procesului de rcire, un strat protector pentru baia de metal;

    b) substane gazefiante, care se descompun la temperatura arcului, formnd o atmosfer protectoare n zona de lucru, separnd-o de aerul nconjurtor. Din aceast categorie fac parte: celuloza, amidonul, rumeguul, dextrina, creta, dolomita;

    c) substane ionizante, care mresc stabilitatea arcului prin intensificarea procesului de ionizare a mediului dintre electrod i pies, n aceast categorie intr acele substane a cror vapori au potenialul de ionizare sczut i anume: sodiu, potasiu, calciu, bariu.

    Pe lng aceste substane, n nveli se pot introduce substane dezoxidante (feroaliaje) ce absorb oxigenul din baia de metal i conduc la mbogirea coninutului n elemente de aliere.

    Dup felul nveliului sunt standardizate urmtoarele tipuri de electrozi:

    I. Electrozi cu nveli acid (A). Aceti electrozi au nveliul de grosime medie i mare, care conine: oxid de fier, bioxid de siliciu, oxid de mangan. Acest nveli formeaz o zgur fluid, sudarea fcndu-se preponderent n poziie orizontal. Custura se caracterizeaz prin ptrundere bun i suprafa neted. Solidificarea zgurii se face lent, cu o structur n fagure care se desprinde uor de cordon. Coeficientul de depunere este mare: (10 - 1 l)gr/A.h. Se recomand pentru oeluri cu coninut redus de carbon C< (0,2 - 0,25)%.

    II. Electrozi cu nveli bazic (B). Aceti electrozi au nveliul de grosime medie i mare, care conine componente bazice de tipul carbonarilor de calciu (piatr de var, cret, marmur), clorur de calciu i feroaliaje. Zgura

  • rezultat se solidific uor, are o structur compact i se ndeprteaz mai greu. nveliul este higroscopic, fiind necesar uscarea electrozilor nainte de utilizare, pentru a evita ptrunderea hidrogenului n custur. mbinarea realizat cu electrozi bazici este rezistent la fisurare, electrozii de acest tip fiind utilizai pentru sudarea oelurilor de nalt rezisten. Alimentarea arcului se face n

  • rr

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    curent continuu, dar exist electrozi bazici i pentru sudarea n curent alternativ.III. Electrozi cu nveli celulozic (C). Aceti electrozi conin cantiti

    mari de substane organice ce produc gaze abundente n zona arcului, protejnd astfel baia de metal topit. La sudare se produce o cantitate redus de zgur ce se ndeprteaz uor. Arcul electric este stabil, electrozii putnd fi utilizai pentru sudarea n poziii dificile. Pierderile prin stropi sunt relativi mari iar cordonul are aspect neregulat.

    IV. Electrozi cu nveli rutilic (R) i titanic (T). Electrozii de acest tip conin

    o mare cantitate de rutil (TiO ) i ilmenit (FeTiO ), avnd nveliul de grosime medie i 2 2mare. Zgura rezultat este dens i vscoas la cei rutilici, i mai fluid la cei titanici, sesolidific repede, are aspect poros i este uor de ndeprtat. Arcul electric este foarte stabil, cu pierderi minime. Aceti electrozi se pot utiliza pentru sudarea n orice poziie, arcul electric putnd fi alimentat cu curent continuu sau curent alternativ.

    V. Electrozi cu nveli oxidant (O). Electrozii cu nveli oxidant conin oxizi de fier i de mangan ce genereaz un proces de oxidare a bii, datorit afinitii mari fa de oxigen a manganului. Metalul custurii se caracterizeaz prin coninut redus de mangan (care se ridic n zgura sub form de oxid) i de carbon, ca urmare a aportului de fier din nveli. Cu aceti electrozi se sudeaz n curent continuu sau curent alternativ, n poziie orizontal, datorit volumului mare al bii rezultate pe seama cldurii suplimentare obinute prin arderea manganului. Caracteristicile mecanice ale custurii rezultate sunt sczute, dar aspectul cordonului este foarte convenabil. Electrozii de acest tip se folosesc la mbinri nerezistente, la care primeaz aspectul estetic.

    n funcie de destinaia lor, electrozii se mpart n cinci grupe : electrozi pentru sudarea oelurilor carbon i slab aliate, de rezisten mic:

    a < 540 N/mm2; electrozi pentru sudarea oelurilor de nalt rezisten, cu a > 540 N/

    mm2; electrozi pentru sudarea oelurilor slab aliate, rezistente la

    temperaturi pn la 600C; electrozi pentru sudarea metalelor cu proprieti speciale; electrozi pentru sudarea oelurilor nalt aliate, inoxidabile

    refractare. Dup poziia de sudare la care se pot utiliza, electrozii sunt destinat pentru :

    1. sudarea n toate poziiile;2. sudarea n toate poziiile, exceptnd sudarea vertical de sus n jos;

  • 3. sudarea n poziie orizontal, orizontal n jgheab i uor nclinat;4. sudarea n poziie orizontal n jgheab.

    n funcie de curentul de sudare, electrozii se clasific n:1. electrozi pentru sudarea n curent continuu i curent alternativ;2. electrozi pentru sudarea numai n curent continuu.

    Electrozii sunt standardizai, simbolizarea lor fiind fcut prin litera E urmat

    de o serie de cifre i litere, dup cum urmeaz:

  • 2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    Condiii tehnice de calitate.

    Tabelul 2.2. Simbolizarea electrozilor dup caracterul nveliului.

    Tipul nveliului Componentaprincipal n nveli Caracteristica generalSimbol Denumire

    A Acid Oxid de Fe, Mn, Si i ali dezoxidani

    Electrozi care formeaz zgur cu caracteracid ce se solidific sub form de fagure i se desprinde uor. Viteza de topire este ridicat i ptrunderea la sudare mare. Acest tip de electrod se folosete n general la sudarea n poziie orizontal utiliznd ca sau cc, dar poate fi utilizat i la altepoziii. Comportarea la sudare e bun, dar e posibil fisurarea la cald, n special la sudurile n unghi, n cornie sau verticale atunci cnd % C > 0,24

    AR Acid rutilicIdem ca la tipul A, cuun coninut de max 35% de oxid de Ti-TiO2

    Caracteristici similare cu tipul A, dar zgurae mai fluid

  • B BazicCaCO3 carbonai de calciu i ali carbonai bazici, fluorin

    Electrozi avnd zgura cu caracter bazic ifiind dens are dup solidificare un aspect sticlos. Zgura se desprinde uor i n general nu produce incluziuni n metalul depus, deoarece se ridic uor la suprafaa bii. Acest electrod produce un arc cu ptrundere medie i poate fi folosit pentru toatepoziiile de sudare utiliznd cc+. Exist i posibilitatea de utilizare a c.a. Metalul depuseste foarte rezistent la fisurare la cald sau la rece. Pentru a evita formarea porilor n metalul depus nveliul trebuie s fie uscat.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Tabelul 2.2. (continuare)Tipul nveliului Componenta

    principal n nveli Caracteristica generalSimbol Denumire

    C Celulozic Materii organice

    Electrozi cu zgur subire i cantitativ puincare se desprinde uor. Cantitate mare de gaze ce se dezvolt datorit arderii materialelor organice permite sudarea n orice poziie. Viteza de topire e ridicat, iar ptrunderea n MB adnc

    O Oxidant Oxid de Fe cu sau fr oxid de Mn

    Electrozii formeaz zgur cu caracteroxidant ce se solidific sub form de fagure, fiind groas i compact n mod obinuit se autodesprinde. Produce o baie de topire fluid i e utilizat n special n cazurile cnd aspectul sudurii e mai important dect rezistena.

    R

    Rutilic(nveli cu grosime medie)

    TiO2 = 3550 %celuloz = max 15 %

    Electrozii de zgur cu caracter acid, car sesolidific sub form de fagure.Electrozii cu nveli rutilic sunt destinai n general sudrii n poziie vertical i pe plafon.Electrozii cu nveli RR formeaz o zgurmai dens, care se desprinde mai uor

    RRRutilic(nveli cu grosimea)

    TiO2 = 3550 %celuloz = max 5 %

    S Alte tipuri -

    Dimensiunile i abaterile limit ale electrozilor trebuie s corespund datelor din tabelul 2.3.

    Electrozii se livreaz n mod obinuit cu captul de prindere dezvelit, cu excepia

    Tabelul 2.3. Dimensiunile electrozilor.

    d mm 1,6* 2,0 2,5 3,15* 3,25 4,0 5,0 6,06,3 8,0

    L

    (150)200250

    (200)250, 300350, 450

    250300350,450

    350450

    350450

    230, 450,500, 600,700, 900

    Abateri d +0 -0,06 +0 -0,08L +2,0 -2,0

    *) Se livreaz numai cu acordul productorului**) Se pot pstra i electrozi cu abateri negative pstrnd cmpul de toleran. Dimensiunile din

    paranteze se vor evita.

    electrozilor cu 1 = 450 mm i d = 2,0 i 2,5 care se livreaz dezvelii la mijloc.

  • Electrozii

  • 2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    vor fi teii conic la captul de amorsare.nveliul electrozilor trebuie s fie aderent, rezistent, compact, omogen

    fr defecte care s influeneze negativ asupra caracteristicilor tehnice de sudare. Se admite o despicare parial a nveliului pe o lungime total de 20 mm n urma verificrii coaxialitii. Se admite lipsa nveliului la captul de amorsare pe o lungime de max 3 mm pe cel mult din circumferin.

    Coaxialitatea nveliului cu vergeaua metalic este indicat n funcie de raportul

    D/d. Astfel:- pentru D/d = 1,55 se admite o excentricitate de max 2,5 %;- pentru D/d > 1,55 se admite o excentricitate de max 4,0 %.

    Comportarea la sudare se stabilete n funcie de amorsarea uoar i meninerea

    stabil a arcului, utiliznd curentul, polaritatea, intensitatea i toate recomandrile productorului, prevzute n fiele tehnice.

    nveliul electrozilor trebuie s se topeasc uniform fr formare de peni care s mpiedice topirea continu a electrodului. Zgura care se formeaz la sudare trebuie s nu influeneze formarea corect a suprafeei straturilor, iar dup rcire s se ndeprteze uor (comportarea normal la sudare pentru poziiile indicate).

    Caracteristicile mecanice i compoziia chimic va corespunde celor indicate n standardele de tipuri.

    Alegerea electrozilor nvelii pentru sudare.Sub aspectul calitii nveliului electrozilor se pot face urmtoarele

    precizri: a) Electrozii cu nveliuri acide, titanice sau organice se folosesc la sudarea oelurilor nealiate cu puin carbon. Aceti

    electrozi permit o sudare uoar, arcul fiind stabil, aspectul custurii este neted i uniform. Electrozii cu nveli titanic se recomand la sudurile n poziie vertical, cornie i pe plafon, iar cei cu nveli

    organic (celulozic) sunt indicai la sudarea evilori a pieselor cu rostul neuniform, permind realizarea rdcinii custurii fr suport n partea inferioar. Electrozii celulozici sunt de asemenea indicai la sudarea stratului de rdcin.

    Metalul depus cu electrozii avnd nveliul acid titanic sau organic nu are o plasticitate prea mare, iar la temperaturi sczute plasticitatea sa scade i mai mult.

    Datorit stabilitii mari a arcului, aceste tipuri de electrozi pot fi utilizate att la sudarea cu curent continuu, ct i la sudarea cu curent alternativ.

    b) Electrozii cu nveli bazic se folosesc la sudarea oelurilor slab aliate i aliate precum i la sudarea unor metale i aliaje neferoase. Metalul depus este cu puritate ridicat avnd coninut

  • redus de S i P, precum i de H difuzibil. Din acest motiv plasticitatea metalului depus este ridicat, chiar i n cazul temperaturilor coborte.

    Stabilitatea arcului sudrii cu electrozi bazici este ns mai redus i se impune sudarea n curent continuu cu polaritatea invers (+ la electrod) i n unele cazuri (pentru

  • se

    e

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    anumite tipuri de electrozi) este posibil sudarea cu curent alternativ. Sudarea cu polaritate invers diminueaz dizolvarea n picturile de metal topit a hidrogenului, deci cantitatea de hidrogen difuzibil coninut n custur este i din acest motiv sczut.

    Toate meniunile referitoare la metalul depus cu electrozii bazici sunt adevrate numai dac nainte de sudare, electrozii sunt calcinai la 200 3000C timp de 2 3 ori pentru eliminarea apei absorbite din atmosfer n nveli (nveliurile bazice sunt higroscopice).

    Datorit stabilitii mai reduse a arcului electric n cazul sudrii cu electrozi bazici este necesar o acomodare i o calificare corespunztoare a sudorilor (lucrrilor vor fi executate cu sudori experimentai de nalt calificare).

    c) Electrozii cu nveli gros (cu pulberi n nveli) sunt recomandai la trecerile de umplere a rostului. Nu se pot utiliza la sudarea rdcinii, fiindc nveliul gros ngreuneaz accesul n spaii reduse.

    aspectul custurii este neted i uniform, ceea ce face ca sudarea ultimelor straturi s fie de obicei recomandat cu aceste tipuri de electrozi.

    Calitatea nveliului are o influen intens i asupra formei suprafeei custurii, dup cum se poate vedea din fig. 2.15.

    Forma suprafeei cordonului este influenat i de grosimea nveliului electrodului i de I i anume cu ct e mai mic grosimea nveliului i intensitatea curentului de sudare, cu att custura e mai bombat.

    Sub aspectul funcional electrozii se caracterizeaz prin diametrul electrodului

    Fig. 2.15. Influena tipului de nveli asupra seciunii custurii.

    d , care este egal cu diametrul vergelei metalice din care este format electrodul. Se produc n mod curent electrozi cu urmtoarele diametre: 1,6 2,0 -2,5 -3,25 -4,0 -5,06,0 mm.

    Diametrul electrozilor se alege n funcie de grosimea materialului, de faza operaiei de sudare la care este utilizat i de sensibilitatea materialului de baz la nclzire. Spre exemplu se recomand utilizarea unui diametru mic al electrodului de rdcin, precum i la sudarea materialelor sensibile la nclzire sau a materialelor subiri. Diametrele mari se recomand n cazul n care se urmrete o productivitatea mare, precum i atunci cnd materialul nu este

  • Le e

    e e

    sensibil la supranclziri. ntre diametrul electrozilor d ilungimea lor L exist o corelaie. n mod obinuit L = 350 mm pentru d < 3,25 mm i e

    = 450 mm pentru d

    e e= 3,25 mm.

    Corelaia existent ntre d

    i L este necesar, pentru prentmpinarea

  • se

    c

    2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    supranclzirii electrodului n perioada final de utilizare, care poate produce o degradare a nveliului i o nrutire a calitii metalului depus.

    Tot din acest motiv se recomand o limitare a curentului de sudare I n corelaie cu diametrul electrodului d , care este specificat pe fiecare pachet de electrozi.

    Prescrierea calitii i tipurilor de electrozi nvelii se face n funcie de clasele de execuie ale sudurilor, precum i n funcie de compatibilitatea metalului depus fa de metalul de baz (compoziia chimic trebuie s fie asemntoare sau corespunztoare). Metalul depus se recomand s fie pe ct posibil cu proprieti mecanice apropiate (superioare), n raport cu metalul de baz. Nu este indicat nc folosirea materialelor de adaos mult mai rezistente dect metalul de baz (mai cu seam n cazul unor metale de baz cu rezisten mare), ntruct crete pericolul de fisurare.

    2.4. Stabilirea parametrilor de sudare la sudarea manual

    La sudarea manual, elementele ce trebuie adoptate sunt: diametrul electrodului, d ; curentul de sudare, I ; tensiunea arcului electric, U ; viteza de sudare, v ; feIul curentuluie s a si polaritatea acestuia n cazul curentului continuu. Diametrul electrodului se stabilete nfuncie de grosimea pieselor,n cazul mbinrilor cap la cap, sau n funcie de cateta cordonului, pentru mbinrile de col. Valorile recomandate sunt prezentate n tabelul 2.4.

    Tabelul 2.4Grosimea s [mm] 1,5...2 3 4...8 9...12 13...15 16...20 >20

    de [mm] 1,6...2 3 4 4...5 5 5...6 6...10Cateta k [mm] 3 4...5 6...9

    de [mm] 3 4 5

    La mbinarea cap la cap a tablelor cu grosime mare sau la mbinarea de col de calibru mare datorit seciunii mari a cordonului, aceasta nupoate fi realizat printr-o singur trecere. n acest caz, numrul de treceri se determin n funcie de seciunea cordonului realizat cu metal de adaos, F .

    n cazul mbinrilor cap la cap, aria seciunii cordonului se calculeaz cunoscnd configuraia geometric a acestuia, care se stabilete la rndul su conform standardelor

    n vigoare.

    De exemplu, n cazul

  • mbinrii cap la cap cu prelucrare n V (fig.2.16), n STAS 8456 n funcie de grosimea t ablelor, s, se stabilete mo dul de prelucrare indicndu-se: deschiderea b, mrimea neprelucrrii c, unghiul de

    Fig. 2.16. mbinare cap la cap cu prelucrare n V.

    prelucrare a supranlarea h i limea Ea cordonului.

  • cF

    d

    1 e

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Aria seciuniicordonului realizat cu metalde adaos (zona haurat din figura

    2.16), poate fi calculat pe baza elementelor geometrice ale mbinrii astfel:

    F = b s + 2 Eh + (s c)2 tg c 3 2Totodat, din figur se observ c:

    E = b + 2 (s c)tg 2

    nlocuind se obine n final:

    F = b s + 2 b h + (s c) 4 h + s c tg c 3 3 2n cazul mbinrilor de col fr prelucrare:

    2fC = K Y K 2 ,unde k este un coeficient ce ine seama de supranlarea cordonului, k = (1,25...1,05)y ypentru catete de calcul ale cordonului k = (7...30)mm.

    n cazul mbinrilor de col cu prelucrare, aria F a cordonului se calculeaz

    similar, descompunnd-o n arii elementare.Seciunea primului strat se calculeaz destul de exact cu relaia:

    = (6... 8) . d [mm2],seciunea straturilor urmtoare fiind:

    F = (8...12).d [mm2].i en mod evident, numrul de treceri va putea fi calculat cu relaia:

    n = Fc F1 +

    1Fi

    Curentul de sudare se stabilete n funcie de diametrul electrodului i de densitatea admisibil de curent cu relaia:

    2

    I = e j[A].s 4Densitatea admisibil de curent este indicat de firmele productoare

    de electrozi i are valori ce se ncadreaz ntre limitele prezentate n tabelul 2.5, n funcie de tipul nveliului electrozilor.

    Tabelul 2.5

  • Tipul Densitatea admisibil j [A/mm2]

  • nveliului de = 3 de = 4 de = 5 de = 6Acid; rutilic 14...20 11,5...16 10...13,5 9,5...12,5

    Bazic 13...18,5 10...14,5 9...12,5 8,5...12

  • ad

    d

    d

    s c

    s

    a s [J cm]

    Gd

    Gd

    s

    c

    v

    2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    Tensiunea arcului variaz la sudarea manual ntre valorile: U = (20...30) V. De regul, aceast valoare este indicat de firma productoare a electrozilor i se adopt la acea valoare.

    Viteza de sudare a fiecrui strat se poate stabili pe baza valorii coeficientului

    de depunere efectiv a

    i a seciunii stratului.

    Masa de metal depus (G ) poate fi calculat cu relaia:= a Is t,

    unde: t - timpul de sudare al stratului [h]. ,

    Aceeai mas are ns i expresia:= r v F t.

    Egalnd cele dou expresii, dup simplificare, se obine viteza de sudare:

    v = d s [cm ] sau v = d s [cm s ]

    I I Fc h s 3600 F

    n aceste relaii aria seciunii F se introduce n cm2, iar coeficientul ( [g/Ah] c d

    este indicat de firma productoare de electrozi i ia valori n intervalul: d =

    (1...12) g/Ah.Energia liniar cu care se execut sudarea, q [J/cm], se poate determina pe

    baza parametrilor regimului de sudare, care vor permite calculul puterii arcului electric:Astfel:

    q qs = sU I= vs

    n aceast relaie h, reprezint randamentul procesului de transmitere a cldurii ctre piesele sudate i depinde de procedeul de sudare, n cazul sudrii manuale: h =0,65...0,75.

    Alegerea diametrului electrozilor.Diametrul electrozilor nvelii pentru sudare se alege n funcie de

    grosimea materialului de baz i de ptrunderea care se impune. De asemenea se ine seama dac se sudeaz printr-o singur trecere sau se sudeaz un strat de rdcin sau nite straturi de umplere.

    Spre exemplu la sudarea printr-o singur trecere sau pentru grosimi ale MB mai mari de 6 mm, cnd se sudeaz prin dou treceri, diametrul electrozilor

  • se poate alege n funcie de grosimea g a piesei sudate dup cum rezult din tabelul 2.6.

    Tabelul 2.6. Alegerea diametrului electrodului.g [mm] 1,0-2,5 3,0 4,0-5,0 6,0-12,0 Peste 12,0de [mm] 1,6-2,5 3,25 3,25-4,0 4,0-5,0 Peste 5,0

    Diametrul electrodului mai poate fi ales n funcie de grosimea piesei sudate . Pentru sudarea straturilor de rdcin se recomand utilizarea unor electrozi

    ct mai subiri, care s permit un acces ct mai bun la locul n care se sudeaz. n

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    general diametrul acestor electrozi se recomand s fie mai mari cu 1 mm fa de deschiderea rostului.

    n cazul sudrii orizontale cap la cap dintr-o singur parte fr susinerea stratului sudat iniial, diametrul electrozilor se poate alege din tabelul 2.7.

    Tabelul 2.7.Alegerea diametrului electrozilor i a numrului de straturi n cazul sudrii orizontale cap la cap dintr-o singur parte fr susinerea stratului sudat iniial.

    Tabelul 2.7.Alegerea diametrului electrozilor i a numrului de straturi n cazul sudrii orizontale cap la cap dintr-o singur parte fr susinerea

    stratului sudat iniial.

    Grosimea materialului

    g [mm]

    Sudarea stratului derdcin Sudarea straturilor de umplere

    Diametrul electrodului de [mm]

    Diametrulelectrodului de

    [mm]

    Numrul de straturi

    1 1,6 - -2 2,0 2 Eventual 13 3,25 2,5 1 sau 24 3,25 3,25 15 3,25 4,0 16 3,25 4,0 27 3,25 4,0 38 3,25 4,0 39 3,25 4,0 3

    10 4,0 5,0 212 4,0 5,0 3

    Tabelul 2.8.Alegerea diametrului n cazul sudrii orizontale cap la cap dintr-o singur parte, cu reluarea sudrii pe partea opus dup curirea

    rdcinii, electrozi normali.

    Grosimea materialului

    g [mm]

    Diametrulelectrodului de

    [mm] Curirea rdcinii

    Diametrulelectrodului de

    [mm] la resudarea

    rdcinii pe partea opus

    pentrustratul de rdcin

    pentrustratul de umplere

  • 6789

    101215

    3,253,253,253,253,253,254,0

    4,04,05,05,05,05,0

    5,0-6,3

    -x x x x x x

    3,253,253,254,04,04,04,0

  • 2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    Tabelul 2.8. (continuare)

    Grosimea materialului

    g [mm]

    Diametrulelectrodului de

    [mm] Curirea rdcinii

    Diametrulelectrodului de

    [mm] la resudarea

    rdcinii pe partea opus

    pentrustratul de rdcin

    pentrustratul de umplere

    20253040506080100

    4,04,04,04,04,04,04,04,0

    5,0-6,35,0-6,35,0-6,3

    6,36,3

    6,3-8,06,3-8,06,3-8

    xx x x x x x x

    4,05,05,05,06,36,36,36,3

    Idem pentru electrozi cu pulbere de Fe n nveli2025

    5,05,0

    6,36,3

    --

    5,05,0

    Tabelul 2.9.Alegerea diametrului n cazul sudrii orizontale cap la cap din dou

    pri cu o eventual curire a rdcinii primului cordon, electrozi normali.

    Grosimea materialului g

    [mm]

    Diametrul electrodului de [mm]Curirea rdcinii

    pentru stratul de rdcin

    pentru stratul de umplere

  • 45678910121520253040506080100

    3,253,253,253,253,253,253,253,253,254,04,04,04,04,04,04,04,0

    3,254,04,04,04,0

    4,0-5,04,0-5,04,0-5,04,0-5,04,0-5,0

    5,05,0

    5,0-6,35,0-6,3

    5,0-6,3-8,05,0-6,3-8,05,0-6,3-8,0

    ------ x x x x x x x x x x x

  • ss

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Tabelul 2.9.Alegerea diametrului n cazul sudrii orizontale cap la cap din dou

    pri cu o eventual curire a rdcinii primului cordon, electrozi normali.

    Grosimea materialului g

    [mm]

    Diametrul electrodului de [mm]Curirea rdcinii

    pentru stratul de rdcin

    pentru stratul de umplere

    Idem pentru electrozi cu pulbere de Fe n nveli

    6789

    101215

    4,0 invers 3,254,0 invers 3,25

    5,0 invers 45,0 invers 4,0

    3,25 invers 3,253,25 invers 4,04,0 invers 4,0

    -------

    -------

    Alegerea intensitii curentului de sudare.Curentul de sudare I este dependent de diametrul srmei electrodului,

    care permite o anumit densitate limitat a curentului, pentru a fi evitat supranclzirea electrodului.

    De asemenea intensitatea curentului de sudare depinde i de grosimea nveliului electrodului pe care trebuie s l topeasc i care determin n final modul de trecere a picturilor de metal topit prin spaiul arcului, ceea ce se observ n tabelul 2.10.

    Cu ct craterul din vrful electrodului este mai adnc, cu att pierderile termice n spaiul nconjurtor vor fi mai reduse i va rezulta o ptrundere mai mare a custurii.

    Rezult c pentru obinerea unei ptrunderi mari la sudare, se recomand

    utilizarea unor electrozi cu nveliul ct mai gros i alegerea unor intensiti ct mai mari de curent (valori situate spre limita maxim indicat pentru tipul de electrod cu care se sudeaz).

    Tabelul 2.10. Influena curentului de sudare i a grosimii nveliului asupra transferului de metal topit spre baie.

    Intensitatea curentului de sudare este de obicei indicat pe pachetul de electrozi n funcie de diametrul acestora. n cazul n care valorile curentului de sudare nu sunt indicate, se pot utiliza diferite relaii de calcul.

    Astfel pentru determinarea valorilor intensitilor curentului de sudare I n cazul

  • es

    Is eelectrozilor utilizai la mbinarea pieselor din oel, poate fi utilizat relaia:

    = 50 (d - 1) [A]n care: d diametrul vergelei metalice a electrodului [mm]

    O precizie mai mare de calcul a intensitii curentului de sudare I , o prezint

    urmtoarele relaii:

  • e e

    e e

    I

    I

    2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    Tabelul 2.10. Influena curentului de sudare i a grosimii nveliului asupra transferului de metal topit spre baie.

    Grosimea nveliului

    Curentulmediu Is

    [A]

    Forma cordonului

    Forma craterului

    subire s 130 Crater inexistent

    mediu m 150 Crater mijlociu

    gros g 170 Crater adncfoarte gros f.g 200-220

    Crater foarte adnc

    - pentru electrozii destinai sudrii oelurilor nealiate sau slab aliate avnd diametrul 2,5 d

    e 7,0 mm

    s mediu = 5 d (d + 5); [A]- pentru electrozii destinai sudrii oelurilor aliate avnd diametrul 1,6 d

    e 5,0 mm

    s mediu = 5 d (d + 3); [A]Reprezentnd grafic aceste relaii se obin diagramele de variaie ale intensitii

    medii a curentului de sudare I [A], n funcie de diametrul electrozilor d [mm] n cazul s esudrii oelurilor carbon i slab aliate fig. 2.17 a, precum i n cazul sudrii oeluriloraliate fig. 2.17 b.

    Fig. 2.17. Alegerea intensitii curentului de sudare Is

    [A] n funcie

  • sde diametrul electrodului de

    [mm].

    n aceleai diagrame se mai observ limitele de variaie admise pentru I pentru

  • sD

    e

    s

    D

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    ca procesul tehnologic s decurg n condiii optime.Dup cum rezult, I depinde de d , iar acesta este dependent la rndul su de s e

    grosimea materialului. n continuare este prezentat tabelul 2.11 din care se poate observadependena dintre aceti parametrii.

    Astfel n acest tabel sunt indicate intensitile curentului de sudare I [A] i

    cantitile de metal depus prin sudare m

    [g/ m cordon de rdcin], n funcie de grosimea

    tablei g [mm] i diametrul electrodului d [mm].Tabelul 2.11.Intensitatea curentului de sudare I [A] i cantitatea de metal depus

    prin sudare (m ) n stratul de rdcin.

    Tabelul 2.11.Intensitatea curentului de sudare Is [A] i cantitatea de metal depus prin sudare (mD) n stratul de rdcin.

    g[mm]

    de = 2[mm]

    de = 2,5[mm]

    de = 3,25[mm]

    de = 4,0[mm]

    de = 5,0[mm]

    de = 6,3[mm]

    Is (mD) Is (mD) Is (mD) Is (mD) Is (mD) Is (mD)1,5 35 (25)2 45 (35) 50 (40)3 60 (45) 70 (50) 75 (70)4 75 (52) 85 (70) 95 (95) 100 (100)5 95 (78) 110 (110) 120 (120)6 100 (80) 120 (120) 130 (135) 135 (155)8 130 (132) 150 (165) 160 (200) 180 (255)10 135 (136) 160 (185) 190 (260) 245 (370)12 140 (150) 165 (190) 210 (290) 265 (415)15 170 (200) 215 (300) 280 (440)18 170 (200) 215 (300) 285 (450)20 175 (205) 220 (315) 285 (450)22 175 (205) 220 (315) 290 (460)25 220 (315) 290 (460)30 220 (315) 290 (460)35 225 (325) 295 (465)40 225 (325) 295 (465)45 225 (325) 295 (465)50 225 (325) 300 (480)60 300 (480)70 300 (480)80 305 (490)90 305 (490)

    100 305 (490)

    Se observ c pentru aceeai grosime de material pot fi utilizate diferite diametre de electrod, pentru care rezult diferite cantiti de metal depus pe

  • metru liniar din stratul de rdcin.

    Stabilirea vitezei de sudare.Viteza de sudare este un parametru determinant asupra calitii sudurii, ntruct

  • sl

    s

    1

    2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    n cazul acelorai intensiti de curent, energia liniar El este invers proporional cu viteza de sudare v . Acest lucru se poate observa din relaia de

    definiie a energiei liniare:

    E = E1 L [J/m]

    E = p t = p [J/m] n care:vs t vs

    E energia liniar [J/m]E energia degajat de arcul electric [J] pe lungimea L [m] a

    cordonului sudatP puterea arcului electric WT timpul de sudare [s] a cordonului cu lungimea L V viteza medie de sudare [m/s]

    n cazul energiilor liniare mici ptrunderea custurii i participarea metalului de

    baz la formarea custurii sunt mai reduse. n acelai timp nclzirea metalului de baz i limea zonei influenate termic sunt reduse, iar viteza de rcire i durificarea zonei sudurii sunt mai mari.

    Odat cu mrirea energiei liniare toate variaiile descrise anterior se produc n sens invers.

    Viteza de sudare poate fi variat uor de ctre sudor prin imprimarea unei

    anumite viteze de deplasare a electrodului fa de pies sau prin aplicarea unor pendulri ale electrodului n rost, care au ca urmare o mrire a energiei liniare.

    n cazul sudrii electrice manuale, electrodului i se pot imprima mai multe tipuri de micri relative n raport cu piesa, dintre care cele mai frecvent utilizate sunt prezentate n fig. 2.18 i care influeneaz direct viteza de sudare (o micoreaz), asigurnd ptrunderea i forma dorit a cordonului sudat.

    Fig. 2.18. Micri specifice sudrii cu electrod nvelit si lungimea arcului.

  • Stabilirea vitezei de sudare se poate face i n funcie de valorile parametrilor prezentai n tabelul 2.12 cunoscnd seciunea transversal a cordonului sudat.

  • Tab

    elul

    2.1

    2.Pa

    ram

    etri

    i sp

    ecifi

    ci s

    udr

    ii cu

    ele

    ctro

    zi

    nve

    lii.

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

  • 2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    Alctuirea mbinrii sudate.n cazul sudrii cap la cap prin topire cu arc electric a oelurilor,

    mbinarea sudat poate fi alctuit prin trei metode fundamentale deosebite ntre ele:

    - metoda sudrii ntr-un singur strat;- metoda sudrii n staturi multiple late;- metoda sudrii n straturi multiple nguste.

    Fig. 2.19. Posibiliti de realizare a mbinrilor sudate. Repartizarea diferitelor zone n seciunea transversal a custurii.

    Schematizarea grafic a mbinrilor realizate prin aceste metode de sudare se poate observa n fig. 2.19. Dup cum rezult din aceast figur, sudarea n straturi multiple nguste deine cea mai restrns zon cu structur dendritic de turnare (zona1), ntruct straturile suprapuse trateaz straturile depuse anterior, care n acest fel devin mult mai tenace. Tenacitatea ridicat a sudurii se datoreaz i coeficientului redus de participare a MB. Sudarea prin aceast metod impune utilizarea unor electrozi mai subiri, a unor intensiti mai reduse ale curentului de sudare i conducerea fr pendulri a electrozilor. Productivitatea acestei metode este redus, dar calitatea sudurii este net

  • superioar fa de celelalte metode. Din aceste motive, n cazul oelurilor sensibile la

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    fisurare este indicat sudarea n straturi multiple nguste. Tensiunile interne i deformaiile produse n cazul acestei metode de sudare sunt cele mai reduse, att datorit seciunilor mai mici a custurii ct i datorit detensionrilor succesive pe care le realizeaz straturile depuse asupra straturilor superioare.

    La realizarea sudurilor n straturi multiple nguste trebuie respectat o ordine de depunere a straturilor i anume s se nceap sudarea cu rndurile cele mai apropiate de pereii rostului i s se continue cu rndurile dispuse spre mijlocul sudurii. Prin aceasta, zona influenat termic a ultimelor straturi sudate, se gsete n metalul depus i nu n metalul de baz, ceea ce favorizeaz proprietile mecanice ale mbinrii.

    n cazul sudrii ntr-un singur strat e favorizat transcristalizarea care e cu att mai periculoas cu ct ptrunderea este mai mare. n acest caz poate avea loc mai uor fisurarea la cald la limita celor dou fronturi de cristalizare, n care se ntlnesc cristale dispuse aproximativ cap la cap, fr un unghi ntre direciile lor de cretere.

    Aceast metod se preteaz la sudarea oelurilor carbon sau slab aliate moi, obinndu-se economii importante de metal de adaos i o productivitate sporit.

    n cazul sudrii n straturi multiple late (cu straturi concave sau convexe) este necesar pendularea mai ampl a electrozilor de sudur i folosirea unor electrozi cu diametru mrit, respectiv a unor intensiti sporite de curent (fig. 2.20)

    Fig. 2.20. Orientarea executrii straturilor multiple nguste:a) poziie

  • orizontal; b) poziie vertical; c) poziie corni;d) ordine greit;

  • 2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    e) ordine corect.La sudarea cu straturi concave exist pericolul formrii incluziunilor de

    zgur la colurile dintre strat i peretele rostului. Acest pericol apare i n cazul extinderii prea mari a limii straturilor (peste 20-50 mm la sudarea n poziie orizontal i peste 30-35 mm la sudarea vertical).

    i aceast metod se preteaz la sudarea oelurilor carbon sau slab aliate moi, dar mai ales la sudarea de ncheiere, ntruct prezint un aspect estetic al sudurilor.

    n cazul sudrii prin to pire a mbinrilor de col, ntruct este mai probabil apariia defectelor (neptrunderi, fisuri etc) este mai favorabil alctuirea sudurii din cel puin dou straturi (fig. 2.21).

    Pr in sudarea de rdcin seFig. 2.21. Eliminarea defectelor de asigur ptrunderea corespunztoare, iar

    rdcin prin sudarea n dou straturi.prin sudarea celuilalt strat, se completeaz

    seciunea necesar mbinrii i se trateaz termic primul strat.n continuare (fig. 2.22) sunt indicate principalele moduri de depunere

    a rndurilor de sudur n cazul mbinrilor de col.Sudura n V pentru diferite grosimi de table este prezentat n figura 2.23.

  • Fig. 2.22. Sudur n col pentru diferite grosimi de custur.

    Poziia la sudare: a- orizontal; b n corni; c vertical; d pe plafon. Grosimea custurii: I 2-4 mm, II 6-10 mm, III 10-20 mm, IV 20-

    30 mm.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Fig. 2.23. Sudur n V pentru diferite grosimi de table:a poziie orizontal; b poziie n corni.

    Grosimea pieselor: I 4-8 mm, II 9-16 mm, III 14-20 mm, IV 20-40 mm.

    Succesiunea de execuie a sudurilor.Stabilirea succesiunii de execuie a sudurilor n spaiu i timp are o

    importan deosebit asupra repartizrii tensiunilor i asupra deformrilor sau a eventualelor fisuri care pot apare la sudare.

    Prin alegerea corespunztoare a ordinii de sudare se poate reduce mult volumul oraiilor ulterioare de ndreptare, ceea ce sub aspect economic prezint interes.

    Succesiunea de sudare se stabilete nc de la proiectarea construciei sudate

    i trebuie indicat n planul de succesiune a sudurilor.La stabilirea succesiunii corecte de execuie a sudurilor pot fi urmrite

    urmtoarele recomandri generale:- realizarea unei ptrunderi ct mai bune a tuturor straturilor i

    rndurilor de sudur- asigurarea unui grad de libertate ct mai mare a elementelor, pentru

    evitarea tensiunilor datorate deformaiilor frnate- custurile care produc deformaiile cele mai mari se execut la nceput- custurile care nchid un contur n mod rigid i nervurile de

    rigiditate se execut la urm- custurile se depun alternativ pe o parte i pe cealalt parte fa de

    axa de simetrie a construciei sudate, pentru echilibrarea deformaiilor

    - la nceput se sudeaz mbinrile cap la cap, iar apoi cele de col- rosturile simetrice (X, 2Z, 2U, 2K etc) se sudeaz alternativ pe

    ambele fee- la nceput se sudeaz custurile care prezint pericolul maxim de

  • fisurare datorit rigiditii construciei- elementele asimetrice este bine s fie asamblate perechi pentru a

    rezulta subansamble simetrice

  • a s [J cm]

    s

    s

    2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    - sensul de execuie al sudurii se stabilete de la partea rigid la partea liber pentru a permite contraciile custurii

    - sub aspect economic este indicat utilizarea unui numr ct mai mic de ntoarceri, precum i utilizarea dispozitivelor existente.

    Se mai recomand asigurarea accesibilitii la custur, sudarea pe orizontal, aplicarea metodelor automate i semiautomate etc.

    Scheme utilizate la sudarea tablelor de grosime mareRealizarea unei mbinri sudate n cazul unor piese de grosime mare,

    ridic n general probleme deosebite sub aspectul tensiunilor i deformaiilor reziduale provocate de sudare.

    Aprecierea intensitii regimului de sudare sub aspectul duritii efectelor termice ce l nsoesc se face cu ajutorul valorii energiei termice liniare cu care se execut cordonul:

    U Iqs = vsi care fizic reprezint cantitatea de energie ce se transmite fiecrui centimetru de mbinare sudat.

    Regimurile de sudare intense, caracterizate de intensiti mari ale curentului I i viteze mici de sudare v , permit obinerea unor seciuni mari ale cordonului de sudur, dar provoac tensiuni i deformaii reziduale mari, deoarece acestea sunt direct proporionale cu energia termic liniar. Este evident c din punct de vedere al productivitii este mai avantajoas aceast variant, dar de cele mai multe ori consumurile suplimentare de energie i manoper necesare ndreptrii pieselor sudate fac ca aceast soluie s devin neeconomic. Adesea, n aceste cazuri, se recurge la cordoane cu seciune mai mic, executate cu energii liniare mai mici, seciunea total a cordonului realizndu-se prin mai multe treceri sau straturi. Sudarea prin mai multe treceri diminueaz considerabil deformaiile remanente generale i locale. Este cunoscut n teoria tensiunilor i deformaiilor reziduale faptul c n cazul unor cordoane de sudur situate la distane mici i executate succesiv (decalat n timp, cel de-al doilea dup rcirea primului), cel de-al doilea cordon mrete valoarea deformaiilor totale numai n msura n care seciunea zonei plastice totale devine mai mare. Astfel, la sudarea multistrat, deoarece practic cordoanele se suprapun, deformaia total generat de executarea mbinrii sudate depete cu puin deformaia rezidual provocat de executarea primului strat.

    O influen deosebit asupra valorii tensiunilor i deformaiilor reziduale o are configuraia i dimensiunile cordonului de sudur. Modul prelucrare a marginilor are o influen semnificativ, prin mrirea seciunii cordonului realizat cu metal de adaos. Acest fapt este evident, deoarece i

  • energia liniar va fi direct proporional cu volumul de sudur ce depinde de seciunea cordonului. Din acest aspect, cea mai avantajoas situaie este oferit de mbinrile fr teirea marginilor, i cu teiri ce conduc la seciuni

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    minime ale cordonului.Astfel, se constat c cea mai dezavantajoas situaie apare n cazul

    teirii pe o singur parte, n V, deformaiile fiind mai mici n cazul teirii X i semnificativ mai mici n cazul teirii n dublu U.

    n ceea ce privete deformaiile unghiulare, ele vor fi mai mari n cazul sudrii pe o singur parte, n special n cazul sudrii fr teire. Deformaia unghiular reprezint un efect datorat neuniformitii cmpului termic pe grosimea pieselor sudate. n cazul sudrii cu teirea marginilor, sau chiar fr teire, dar cu deschiderea rostului mare, arcul electric ptrunde pn la rdcina cordonului i cmpul termic va avea practic un gradi- ent neglijabil pe grosimea pieselor sudate.

    Succesiunea depunerii cordoanelor de sudur prezint o importan deosebit pentru reducerea tensiunilor i deformaiilor, ordinea i succesiunea depinznd de grosimea pieselor i de lungimea custurilor (fig. 2.24)

    n cazul custurilor scurte (pn la 300...400mm), sudarea se va efectua de la un capt spre cellalt (fig. 2.24a).

    Figura 2.24. Ordinea de depunerea a cordoanelor de sudur pe lungimea mbinrii.

    Dac lungimea custurii este cuprins n intervalul 400...1200mm, sudarea se face de la mijloc spre capete (fig. 2.24b) i este recomandat chiar s se fac simultan, cu doi sudori.

    n cazul cordoanelor de lungime mare, se recomand sudarea n trepte inverse (sau pas de pelerin), fragmentnd cordonul n poriuni de (200...350) mm (fig. 2.24c), i executndu-le n ordinea din figur. n acest fel, sensul general n care se execut mbinarea va fi diferit de sensul n care se sudeaz cordoanele elementare, astfel nct tensiunile vor fi mult diminuate.

    Dac sudarea se face n mai multe straturi, dou straturi alturate se sudeaz n sensuri inverse (fig. 2.25).

    Dac lungimea custurii este mai mare de 200...350 mm, se procedeaz oricum la fragmentarea cordonului la lungimea ce se poate executa cu un singur electrod. n acest caz, sfritul a dou cordoane alturate se decaleaz cu circa 10...15 mm.

    Ordinea de depunere a straturilor, la sudarea tablelor groase,

  • influeneaztensiunile i deformaiile remanente. Ordinea depunerii cordoanelor trebuie aleas astfel

  • 2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    Figura 2.25. Sudarea n mai multe straturi

    nct deformaiile s fie minime (fig. 2.26), respectndu-se precizrile fcute anterior.

    Fig. 2.26. Ordinea de depunere a rndurilor i straturilor.

    n cazul mbinrilor cap la cap cu teire pe ambele pri (fig. 2.26b) este evi- dent c respectarea ordinii depunerii cordoanelor din figur necesit rsturnarea repetat a pieselor mbinate. Acest lucru este dificil n cazul sudrii cap la cap a tablelor de dimensiuni mari, astfel nct se poate proceda ca n fig. 2.26a, realiznd pe rnd cordonul de pe o parte i apoi, dup rsturnarea panoului, cordonul de pe cealalt parte.

    La executarea custurilor multistrat, cu lungime mare, sudarea se face prin depunerea rndurilor urmtoare peste rndurile anterioare, nainte de rcirea ultimelor straturi sub 150...180C. Principalele scheme utilizate n acest caz sunt:

    n cascad (fig. 2.27), la care se depune un rnd de sudur cu o lungime de 100...300 mm, dup care se reia de la aceeai distan i se sudeaz pn la primul rnd, dup care se continu sudarea

  • peste acesta pn la acoperirea lui cnd se afl nc n stare cald, etc;

    n cocoa (fig. 2.28), la care dup depunerea cordonului 2 peste cordonul

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    1, se continu cu 100...300 mm n prelungirea primului rnd, dup care urmeaz depunerea cordonului 3 etc. mbinarea se extinde treptat de la mijlocul acesteia spre cele 2 capete;

    Fig. 2.27. Schema de sudare n cascad.

    Fig. 2.28. Schema de sudare n cocoa

    n blocuri (fig. 2.29), care const n depunerea n straturi groase, pe poriuni mai ales n cazul operaiunilor de reparaii la piesele groase. Lungimea poriunilor 1, 2, 3, ..., 9, este de80...100 mm, ntre ele lsndu-se un spaiu de 30...40 mm, care se sudeaz n final pentru a nu rigidiza piesa.La aceast schem se sudeaz de regul cu prenclzire.

    Fig. 2.29. Schema desudare n blocuri.

    n general, pentru diminuarea tensiunilor i evitarea pericolului de fisurare trebuie respectate o serie

    de recomandri, dup cum urmeaz: n cazul cordoanelor simetrice, depunerea straturilor se face

    alternativ pentru a echilibra tensiunile i deformaiile (fig. 2.24b -2.24c);

    n cazul structurilor complexe, formate din nveli i elemente de rigidizare, custurile vor fi depuse de asemenea alternativ n raport cu axele de simetrie, iar n cazul n care se execut simultan dou custuri, ele vor fi de asemenea simetrice.

    Diminuarea tensiunilor i deformaiilor remanente se poate realiza folosind metoda prenclzirii. Prenclzirea conduce la micorarea diferenelor de temperatur ntre zonele calde i reci i conduce la dilatarea termic a construciei sudate n ansamblul su. Ca efect, dilatarea termic a zonei n care se execut cordonul se face liber i nu va mai conduce la acumularea unor contracii remanente (dilatri termice mpiedicate) fapt ce reduce considerabil deformaiile remanente. Astfel, se apreciaz c prenclzirea la temperatura de 200 C reduce cu 30% tensiunile i deformaiile remanente. Teoretic, prenclzirea la

  • temperaturi de 600...650C, la care oelul i pierde proprietile elastice devenind pur plastic, conduce la eliminarea total a tensiunilor remanente. Este ns evident c aceast metod nu poate fi aplicat n i cazul construciilor sudate complexe cum sunt seciile corpului navei. n cazul acestora diminuarea deformaiilor remanente se poate face prin adoptarea unor scheme de sudare cu mai muli sudori care s conduc la o nclzire general i uniform a ntregii construcii sudate. Adoptarea unei astfel de

  • 2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    scheme are un efect simi- lar metodei prenclzirii, i va fi abordat n con- tinuare.

    Fig. 2.30. Ordinea de execuie a custurilor verticale.a- de la mijloc spre capete; b- n cocoa

    Custurile ver- ticale se recomand s fie executate simultan pe ambele fee de doi sudori. Sudurile se execut fie de la mijloc spre capete (fig.2.30 a), fie n cocoa(fig. 2.30 b).

    Sudarea urmtorului segment se face dup sud area complet a segmentului precedent.

    Pentru mbinrile de col, lungi, se utilizeaz metodele indicate pentru mbinrile cap la cap, respectiv de la mijloc spre capete, n trepte inverse sau n salturi (fig. 2.31).

    Succesiunea de execuie a custurilor n cazul construciilor sudate.

    Fig. 2.31. Ordinea de execuie a custurilor de col :

    a) de la centru spre capete; b) n trepte inverse; c) n salturi.

    n caz u l r ealizr ii uno r construcii sudate, succesiunea depunerii cus t urilo r depinde de fo rma i complexitatea acestora. n general este recomandabil defalcarea construciei pe subansambluri sudat e care apoi se asambleaz ntre ele tot prin sudare. Subansamblurile sunt ndreptate (dac este cazul) dup sudare i apoi sunt

    supuse sudrii pentru asamblarea final. Defalcarea pe subansamble se

  • efectueaz inndu-se seama de mai muli factori printre care pot fi amintii:- repartizarea solicitrilor n timpul exploatrii- posibiliti de transport, ridicare i poziionare- asigurarea posibilitilor de contracie liber- posibiliti de redresare a eventualelor deformri- execuie ct mai simpl

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    - sudarea custurilor maxim solicitate, naintea custurilor mai puin solicitate ale construciei

    - se evit intersectarea custurilor care produc tensiuni maxime n punctul de intersecie.

    Astfel, inndu-se seama de cele expuse se recomand ca la nceput s fie sudate custurile longitudinale, dispuse pe aceeai direcie cu solicitarea maxim, respectiv, custurile simetrice s fie sudate simultan.

    Nervurile de rigidizare se sudeaz la sfrit dup ce au fost executate toate celelalte suduri.

    Sudarea foilor mari de tabl se realizeaz ncepnd cu sudurile cu lungime mai mic dup cum rezult din fig. 2.32.

    Se observ c este evitat intersectarea n cruce a custurilor.Sudarea profilelor laminate se realizeaz plecnd de la mijlocul

    seciunii spre margine i pstrnd pe ct posibil simetria (fig. 2.33).

    Fig. 2.32. Sudarea foilor mari de tabl(ordinea de executare a custurilor).

    Fig. 2.33. Sudarea profilelor laminate (ordinea de executare a

    custurilor).

    La realizarea roilor dinate de dimensiuni mari ordinea de sudare se poate observa n fig. 2.34, iar din fig. 2.35 rezult ordinea de sudare n cazul custurilor circulare.

    Fig. 2.34. Ordinea de execuie a sudurilor n cazul roilor dinate sudate.

    n cazul roilor dinate se sudeaz nti sudurile circulare 1, 2, 3, 4 (fig. 2.35). Nervurile se sudeaz i n acest caz la urm.

    Indicaii generale privind ordinea de execuie a sudurilor.

  • Reducerea tensiunilor interne din construciile sudate i nlturarea pericolului

  • ss

    2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    Fig. 2.35. Ordinea de sudare a custurilor circulare:a) la sudarea evilor; b) la sudarea roilor dinate.

    de fisurare se poate realiza i prin msuri constructive respectnd unele prescripii dintre care pot fi amintite urmtoarele:

    - Ordinea n care se execut cordoanele sudate se alege astfel nct, diferitele componente ale ansamblului s aib posibilitile maxime de deplasare liber relativ n timpul dilatrilor i contraciilor termic provocate de sudare (fig. 2.36 a i b)

    - Custurile care nchid un contur pe care l rigidizeaz se execut ultimele

    (fig. 2.37).

    Fig. 2.36. Ordinea de sudare corect permite deplasare liber maxim a componentelor.

    Fig. 2.37. Cordonul de nchidere a unui contur e

    executat la sfrit.

    - Direcia n care se depune cordonul de sudur trebuie orientat de la partea rigid a piesei ctre partea liber pentru a permite contracia transversal (fig. 2.38).

    Fig. 2.38. Sudarea se ncepe n poriunile cu rigiditate maxim a piesei i se continu spre prile

    libere.A sudarea unor cordoane cu lungime redus

  • B sudarea unor cordoane cu lungime mare.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    - n primul rnd se execut sudurile care dau contracia maxim (cele cu seciune transversal maxim, sudurile cap la cap fa de cele de col etc).

    - cordoanele care fixeaz proiectarea construciilor cu intersecii multiple de cordoane n anumite puncte sau cu suduri n locuri cu solicitri maxime (fig. 2.39).

    Fig. 2.39. Amplasarea cordoanelor de sudur.a) evitarea interseciilor multiple ntr-un singur punct; b) evitarea sudrii n

    coluri c) evitarea sudrii zonelor cu efort maxim.

    - n cazul pieselor simetrice fa de o ax de simetriei, custurile se dispun alternativ de o part e i de alt a a axei, pentru echilibrarea deformaiilor (fig. 2.40).- n cazul pieselor asimetrice se recomandcuplarea multipl a pieselor n timpul sudrii,

    Fig. 2.40. Dispunerea cordoanelor la piese simetrice.

    Fig. 2.41. Compensarea deformaiilor pieselor asimetrice prin formare de

    montaje n timpul operaiei de sudare.

  • astfel nct s rezulte un montaj simetric care are deformaii reduse la sudare (fig.2.41).

    - n cazul pieselo r cu ro st simet ric, compensarea deformaiilor se realizeaz prin sudarea alternativ n ambele pri ale rostului (fig. 2.42).

    Se va indica ca la sudare s se nceap cu cordoanele a cror pericol de fisurabilitate datorat rigiditii este maxim i dup aceea se vor suda celelalte custuri (fig. 2.43).

  • 2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    Fig. 2.42.Compensarea

    deformaiilor prin sudarea alternativ pe

    cele dou pri.

    Fig. 2.43. Ordinea de sudare prin care se poate evita apariia fisurilor

    (Tendina maxim de fisurare o prezint n acest caz sudurile n cruce, deci cu ele se ncepe

    sudarea);n; n suduri executate concomitent de 2 sudori.

    Planul de succesiune a sudurilor.Poziia sudurilor, mprirea pe segmeni a custurilor, numrulde

    treceri, ordinea de sudare a segmentelor i custurilor, sensul de sudare (indicat prin sgei) metoda de sudare, materialele de adaos, numrul sudurilor, dispozitivele necesare, caracteristicile rosturilor sudate, prenclzirea i tratamentul termic sunt indicate n planul de succesiune a sudurilor (fig. 2.44).

  • Fig. 2.44 Planul de succesiune a sudurilor la o tob executat din elemente sudate.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    n cazul construciilor simple este suficient prezentarea succesiunii sudurilor pe desenele de execuie cu specificarea tuturor datelor aferente.

    n cazul construciilor mai complexe este avantajoas prezentarea unui plan de asamblare montare n spaiu (fig. 2.45). Din acest plan rezult i succesiunea sudrii custurilor, care sunt de fapt specificate n planul de operaii.

    Fig. 2.45. Planul de asamblare sudare a unei construcii sudate sub form de coloan.

    Fig. 2.46. Modul de asamblare a unei grinzi sudate.

    Planul de succesiune a su- durilor este ntocmit la pregtire tehnologic. Numai cnd construcia trebuie s ndeplineasc condiii speciale de calitate, se face stabilirea succesiunii sudurilor la proiectarea construciei.

    Modul de asamblare a unei grinzi de 4,5 t cu seciune nchis, realizat n sistem celular este pre- zentat n fig. 2.46, iar succesiunea operaiilor de asamblare sudare, n tabelul 2.13.

  • 2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    Tabelul 2.13. Tehnologia asamblrii sudrii unei grinzi cu seciune nchis n sistem cheson, avnd lungimea de 6000 mm, lime de 900 mm, nlime

    de1300 mm i greutate de 4,5 t.

    Nr. operaiei Denumirea operaiei Forma rostului

    Nr. curent al custurii

    Dispozitive i aparate de sudare

    1mbinarea tlpilor,prelucrarea i sudarea rdcinii

    1- platou magnetic- redresor- E 47.1.R.R.1.1.

    2 ndeprtareaplcuelor tehnologice -Tiere cu oxigen

    3 ndeprtareaelementelor -Ciocan pneumatic

    4 Sudarea ntriturilorpe plcile laterale 2; 3Redresor de sudare

    5

    Sudarea provizorie aplcilor i pereilor de compartimentare pe talpa inferioar

    4; 7

    - redresor desudare- platou magnetic- abloane

    6Sudarea definitiv aplcilor pe talpa inferioar

    4- platou magnetic- automat de sudare sub flux

    7Sudarea interioar aplcilor i pereilor cu talpa inferioar

    4; 7- redresor- E 47.1.R.R.1.1.

    8 Rotirea construciei - - macara

    9 Sudarea pereilor cuuna din plcile laterale 5- redresor- E 47.1.R.R.1.1.

    10 Rotirea construciei cu1800 -- macara

    11 Sudarea pereilor deplaca lateral 6- redresor- E 47.1.R.R.1.1.

    2.5. Moduri practice de sudare cu electrod nvelit n diverse poziii la procedeul 111 (sunt prezentate n figurile 2.47 - 2.61)

  • Fig. 2.47. Modul de sudare de ncarcare i nclinare electrodului.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Fig. 2.48. Modul de sudare de ncarcare rand cu rnd i nclinare electrodului.

    Fig. 2.49. Modul de sudare de col cu 3 rnduri n poziia PB

    Fig. 2.50. Modul de sudare de col cu 2 rnduri n poziia PF

  • 2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    Fig. 2.50. Modul de sudare de col cu 3 rnduri n poziia PF

    Fig. 2.51. Modul de sudare de col cu 3 rnduri n poziia PD

    Fig. 2.52. Modul de sudare de col cu un rnd n poziia PG

    Fig. 2.53. Modul de sudare de col prin suprapunere cu un 3 rnduri n

  • poziiaPB

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Fig. 2.54. Modul de sudare de col prin suprapunere cu un 3 rnduri n poziia PD

    Fig. 2.55. Modul de sudare de col cu un rnd n poziia PB

    Fig. 2.56. Modul de sudare cap la cap cu un 3 rnduri n poziia PA

  • Fig. 2.57. Modul de sudare cap la cap cu un 3 rnduri n poziia PF

  • 95

    2. SUDAREA PRIN TOPIRE CU ARC ELECTRIC I ELECTROZI NVELII

    Fig. 2.58. Modul de sudare cap la cap cu un 3 rnduri n poziia PC

    Fig. 2.59. Modul de sudare cap la cap cu un 3 rnduri n poziia PE

    Fig. 2.60. Modul de sudare cap la cap a evilor n poziia PD, PF, PB

  • 96

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Fig. 2.61. Modul de sudare cap la cap a evilor n poziia PE, PC, PA

  • e97

    3. SUDAREA SUB FLUX

    Capitolul 3.

    SUDAREA SUB STRAT DE

    FLUX

    Sudarea sub strat de flux (simbol 12 dup EN ISO 4063, SAW abreviereeuropean, Submerged Arc Welding, SAW abreviere american) este un procedeu de sudare cu productivitate mrit avnd un domeniu larg de aplicare.

    Spre deosebire de sudarea manual, n cazul sudrii sub flux, intensitatea curentului de sudare este mai mare pentru aceleai seciuni

    transversale ale electrozilor(j = 100 180 A/ mm2).

    Acest lucru este posibil pr in aliment ar e cu cur ent a electrodului, ct mai aproape de captul care se topete al acestuia ( lung imea capt ului liber al electrodului l este de cteva sute de milimetrii), ceea ce se observ din fig. 3.1.

    Tot n vederea evitriinclzirii prea intense a captului liberFig. 3.1. Lungimea electrozilor strbtut

    de curentul de sudare.a) sudare automat; b) sudare manual

    al electrodului este necesar o naint ar e ct mai r apid a electrodului spre piesa care se

    sudeaz, pentru ca poriunea nclzit a electrodului s fie mereu nlocuit cu poriunile reci prin care nc nu a trecut curent. Datorit valorilor mari ale intensitii curentului, cantitatea de metal topit sporit, ceea ce asigur o productivitate i o adncime de ptrundere cu valori mari (se pot suda table avnd grosimea g = 15 mm fr prelucrarea rostului).

    Schema de principiu a procedeului de sudare sub flux este prezentat n fig. 4.2. Energia necesar topirii materialelor i realizrii mbinrii este dat de arcul

    electric 5, care se formeaz ntre electrodul de srm 1 i metalul de baz 4.

  • 98

    ntruct electrodul de srm nu are nveli, spaiul n care se realizeaz mbinarea trebuie protejat mpotriva aciunii nefavorabile a mediului nconjurtor, cu ajutorul unui strat protector de flux 6, depozitat ntr-un rezervor 2, prevzut cu o clapet.

    Exist i instalaii la care stratul de flux rmas dup rcirea cordonului este absorbit cu un sistem de aspiraie 14 i recirculat n rezervorul 2. nlimea stratului de flux depinde de nivelul ajutajului de ieire a fluxului, fa de nivelul piesei.

    Baia de sudur 3 se formeaz prin topirea metalului de baz i a electrodului

  • ee

    e

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Fig. 3.2. Schema de principiu a sudrii mecanizate sub strat de flux

    1- contact electric, 2- flux pentru sudare granular, 3- arc electric, 4- baie metalic,

    5- transfer MA spre baie sub form de pictur, 6- cordon de sudur solidificat, 7- buncr de flux, 8- sistem de avans MA cu role, 9- MA sub forma de colac, 10- pupitru de

    comand,11- reglaj curent tensiune, 12- surs de curent, 13- legare la mas, 14-aspirator de

    flux

    sub aciunea arcului electric, iar prin solidificarea electrozi nvelii rezult custura 4.

    Tot sub aciunea arcului electric se topete o cantitate de flux, care formeaz o pelicul protectoare lichid care acoper custura. Prin solidificarea fluxului topit rezult o crust de zgur, asemntoare zgurii de la sudarea cu electrozi nvelii.

    Pentru a se asigura continuitatea procedeului de sudare, srma electrod este bobinat pe un tambur 9 i este antrenat cu sistemul de role 8, la care o rol este de acionare, iar cealalt este de strngere. Prin ndeprtarea acestor role avansul srmei este oprit (v = 0). De obicei rola de antrenare are circumferina striat transversal, iar rola de strngere are un canal de ghidare pe circumferin.

    Exist i instalaii pentru sudare sub flux la care avansul electrodului este con- stant (v = ct). n acest caz lungimea arcului se stabilizeaz prin fenomenul de autoreglare.

    Exist ns i instalaii la care viteza de avans a electrodului este variabil: v = f (parametrii electrici ai arcului) ct. n acest caz reglarea lungimii arcului i meninerea sa la o valoare ct mai constant se realizeaz n funcie de tensiunea arcului sau de intensitatea curentului de sudare.

    Contactul electric cu srma electrod n micare, se realizeaz cu ajutorul

  • ss

    unor piese de contact din cupru 13, care pot fi tubulare (contact alunector) sau sunt sub form de role.

    Sudarea sub flux se poate executa dup dou variante, n funcie de modul de acionare asupra vitezei de sudare v :

    - sudarea automat sub strat de flux (v se realizeaz prin acionarea cu ajutorul unui tractor prevzut cu un motor electric)

  • se

    e

    3. SUDAREA SUB FLUX- sudarea semiautomat sub strat de flux (v se realizeaz prin

    conducerea manual a instalaiei care are forma unui pistolet).

    3.1. Materiale necesare la sudarea sub strat de flux.

    Materialele utilizate la sudarea sub flux sunt grupate n dou clase:- materiale metalice de adaos- fluxuri de sudare

    n cadrul materialelor metalice de adaos sunt cuprinse srmele electrod fabri- cate prin trefilare din oeluri carbon sau din oeluri aliate, srmele tubulare cu miezuri de pulberi i benzile metalice, benzile cu pulberi i benzile sinterizate.

    Tot ca materiale metalice de adaos pot fi considerate i pulberile metalice depuse n rost sub stratul de flux, care se topesc tot cu ajutorul arcului electric format ntre srma electrod i metalul de baz. n aceast situaie participarea metalului de baz la custur este ntructva mai redus.

    Dintre aceste materiale, cele mai utilizate n practic la realizarea mbinrilor sudate sunt srmele electrod. n cazul ncrcrilor prin sudare pot fi utilizate pe lng srmele electrod, srmele i benzile cu miez de pulberi, precum i benzile metalice.

    3.1.1. Srme electrod pentru sudare

    Srmele electrod pentru sudare sunt fabricate prin trefilare n urmtoarea gam

    de dimensiuni: d = 1,6; 2,0; 2,5; 3,25; 4; 5; 6; 8; 10; 12 mm (n general srmele cu

    diametrul d = 1,6 mm nu mai sunt utilizate la sudarea sub flux, ci la sudarea n atmosferde gaze protectoare, care a nceput s nlocuiasc n multe situaii sudarea sub flux ).

    Pentru sudarea oelurilor carbon i slab aliate sunt utilizate mai des urmtoarele mrci de srm: S10X, S10M1, S12M2, S12M1N1, S12M1MoV, S12Mo, S12MoC, S12C5Mo.

    Pentru sudarea oelurilor nalt aliate cu Cr i Ni sunt utilizate urmtoarele mrci de srm: SO8C14, S12C17T, S15C25T, SO4Cl9N9, SO6Cl9N9, SO8Cl9N9.

    Dup cum se observ litera S reprezint simbolul srmei pentru

  • sudare, iar primele dou cifre care urmeaz, indic coninutul mediu de carbon n sutimi de procent.

    Urmtoarele litere i cifre reprezint simbolul elementului chimic schematizat la fel i n cazul oelurilor din care rezult i coninutul mediu, spre exemplu: SO4Cl9N9 reprezint o srm pentru sudare avnd 0,04 % C, 19 % Cr i 9 % Ni.

    n general srmele electrod pentru sudare se recomand s fie acoperite prin cuprare cu un strat protector mpotriva coroziunii, care mai are i rolul de a favoriza contactul electric dintre srm i piesele de contact ale intensitilor de sudare.

  • 100

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    3.1.2. Electrozi lamelari (band) pentru sudarea sub flux.

    Sunt materiale pentru sudare care s-au dezvoltat recent i au fost extinse datorit

    productivitii ridicate pe care o asigur la ncrcarea prin sudare.n funcie de tehnologia de fabricaie se mpart n:

    - Benzi metalice- Benzi cu miez de pulberi- Benzi sinterizate

    Benzile cu miez de pulberi pot fi utilizate att la sudarea sub flux, ct i la sudarea n gaze protectoare.

    Benzile metalice pot fi aliate sau nealiate i sunt utilizate cu fluxuri neutre, respectiv cu fluxuri ceramice aliate. Sunt utilizate la placarea oelurilor cu straturi avnd proprieti speciale.

    n cazul placrii cu oelurilor nalt aliate inoxidabile, de obicei pentru primul strat se utilizeaz un tip de electrod band care formeaz aa numitul strat tampon cu plasticitate mare, iar straturile urmtoare se realizeaz cu ajutorul altor tipuri de electrozi band care asigur proprietile dorite ale metalului ncrcat. Alegerea compoziiei chimice a diferitelor tipuri de electrod lamelar se face n concordan cu diagrama Schaeffler.

    Electrozi band cu miez de pulberi.Benzile cu miez de pulberi sunt utilizate n special la ncrcarea cu

    straturi dure i sunt alctuite dup cum rezult din fig. 3.3 dintr-o manta metalic din tabl profilat n interiorul creia se gsesc pulberile de feroaliaje destinate alierii.

    Fig. 3.3. Seciunea transversal a electrozilor lamelari cu miez de pulberi.

    1 manta din tabl; 2 miez de pulberi

    Productivitatea de depunere este foarte bun obinndu-se pn la 30 kg metal depus/ or.

    Electrozi band sinterizai (ceramici).Benzile sinterizate sunt materiale nalt aliate utilizate la ncrcarea

    straturilor cu proprieti speciale.Spre exemplu pot fi ncrcate prin sudare aliaje pe baz de Co i carburi de W

    sau aliaje inoxidabile i de nalt refractaritate, avnd % C < 0,002.Exist o corelaie ntre compoziia chimic a stratului depus i a

  • 101

    electrodului band n funcie de fluxul de sudare ales, ceea ce impune utilizarea anumitor cupluri flux electrod.

  • 102

    3. SUDAREA SUB FLUX

    3.1.3. Fluxuri pentru sudare.

    Fluxurile ntrebuinate la procesele de sudare cu arc electric acoperit sunt materiale granulare avnd fraciunea de baz cuprins ntre 0,5 i 4 mm.

    Funciile principale pe care le ndeplinesc fluxurile pentru sudare sunt prezentate n continuare:

    - reducerea tensiunilor de ionizare a mediului gazos din spaiul arcului elec- tric, pentru asigurarea stabilitii procesului de sudare

    - protecia zonelor n care are loc sudarea mpotriva aciunii duntoare a mediului ambiant

    - reducerea cantitilor de impuriti din baia lichid de metal- alierea metalului custurii cu elemente dorite- eliminarea gazelor produse n timpul sudrii- rcirea lent a bii i a custurii sudate- formarea custurii

    Pentru realizarea acestor funcii fluxurile pentru sudare trebuie s ndeplineasc

    anumite condiii:- zgura format trebuie s fie compact i suficient de fluid i cu

    aciune chimic favorabil- temperatura de topire i de solidificare a fluxului respectiv a zgurii s fie

    sub temperatura de topire solidificare a metalelor care se sudeaz

    - densitatea zgurii s fie ct mai mic fa de densitatea metalului topit- intervalul de solidificare al zgurii s fie ct mai ngust (fluxuri

    scurte), pentru ca aspectul sudurii s fie ct mai uniform- s dezvolte ct mai puine gaze la topire

    Clasificarea fluxurilor pentru sudare se poate face dup modul de fabricaie (fluxuri topite, aglomerate sau amestecate), dup granulaie (fine, medii sau cu granulaie mare) i dup compoziia chimic (cu oxizi de calciu, magneziu i siliciu; oxizi de mangan i siliciu; oxizi de aluminiu i titan; oxizi de aluminiu i calciu, magneziu; oxizi de calciu, magneziu, mangan i fluorur de calciu).

    3.1.4. Proprietile fluxurilor n funcie de modul de fabricaie i de compoziia chimic.

    Fluxurile topite se folosesc cu precdere pentru sudarea structurilor

  • 103

    din oel carbon i slab aliate cu Mn. Sunt fluxurile cu ponderea cea mai mare de utilizare (cca 95 % din totalul de fluxuri utilizate n Romnia).

    Componenii care se topesc pentru a forma fluxurile topite fac parte dinurmtoarele materiale: Si O , minereu de Mn, Ca CO , Mg CO , Al

    O , Ti O , Ca F ,2 3 3 2 3 2 2

  • F2

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Na O, (K O), Na Al F .2 2 3 6Caracteristica fluxurilor topite este reactivitatea mult mai redus cu metalul

    topit, fa de reactivitatea componentelor nainte de topire.Fluxurile topitenu pot fi obinutela o bazicitate mult prea ridicat (maximum2 2,3). Bazicitatea unui flux este raportul dintre oxizii bazici i oxizii acizi pe care i

    conine dat de coeficientul lui Boniszewski:

    B0 =CaO + CaF2

    SiO2 + 0,5(Al2O3 + TiO2 + ZrO2 )A flux acid, avnd bazicitatea sub 1,1B flux bazic, avnd bazicitatea 1,2 2,0BB flux cu bazicitate ridicat, mai mare de 2

    S-a constatat experimental c odat cu creterea bazicitii fluxului crete tenacitatea metalului depus prin sudare (scade temperatura de tranziie). De asemenea s-a mai observat c odat cu creterea bazicitii fluxului i a coninutului acestuia n Ca

    scade coninutul de S i Si n metalul depus.Fluxurile ceramice i fluxurile sinterizate.Fluxurile ceramice i fluxurile sinterizate sunt mai des utilizate la sudarea oelurilor

    de nalt rezisten cu limita de curgere ridicat precum i la sudarea oelurilor inoxidabilei refractare.

    Spre deosebire de fluxurile topite aceste fluxuri au o reactivitate deosebit asupra metalului topit, ntruct prin amestecarea mecanic a componentelor i prin aglomerarea lor cu ajutorul unui liant, nu se produc reacii nedorite, care s diminueze reactivitatea favorabil a fiecrui component.

    Avnd n vedere reactivitatea ridicat a acestor fluxuri ele se pot aduga fluxurilor

    topite, pentru a le face mai active.Fluxurile ceramice conin componeni higroscopici i din acest motiv

    ele trebuie protejate n timpul depozitrii mpotriva umiditii atmosferice.n fluxurile ceramice se pot introduce dezoxidani i elemente de aliere, feroaliaje

    sau pulberi metalice, care favorizeaz obinerea unei custuri cu puritate ridicat i cu un coninut dorit de elemente de aliere.

    Fa de fluxurile ceramice, fluxurile sinterizate avnd o mas mai compact, sunt mult mai puin higroscopice i au o rezisten mai mare la sfrmare.

    n continuare sunt prezentate principalele efecte caracteristice unor

  • 2componente coninute n fluxurile de sudare:- Si O este un zgurifiant bun, mrete vscozitatea zgurii, ceea ce

    permite utilizarea unor cureni mari de sudare. Aciunea metalurgic este redus.

    - Ca O este de asemenea un zgurifiant bun cu reactivitatea puternic asupra metalului topit. Influeneaz pozitiv asupra stabilitii arcului. mbuntete proprietile mecanice ale metalului depus mrindu-i tenacitatea. Este ns higroscopic.

  • 22

    s

    s

    2

    s

    s

    2

    s

    2

    s

    3 2

    2

    3. SUDAREA SUB FLUX- Mg C are efecte asemntoare ca i Ca O, dar cu o aciune mai puin energic.- Mn O limiteaz sudarea cu intensiti mari de curent, dar

    favorizeaz adncimea de ptrundere i creterea vitezei de sudare, micornd n acelai timp sensibilitatea de formare a porilor.

    - Ca F fluidizeaz zgura, favorizeaz trecerea elementelor nemetalice n

    zgur, dar nrutete stabilitatea arcului datorit ionilor F.n general se pot face urmtoarele remarci asupra caracteristicilor

    fluxurilor n funcie de componente:- Fluxuri avnd Ca O +Mg O +Si O

    > 50 % sunt sensibile la ulei, oxizi i

    rugin. Aceast sensibilitate scade odat cu creterea coninutului deSiO . Sunt utilizate la sudarea cu vitez medie de sudare (v ? 0,8 m/ 2 smin) i pentru intensiti mari ale curentului de sudare (I < 2500 A ntr-un strat)

    - Fluxuri avnd Mn +SiO > 50 % sunt puin sensibile la impuriti.mbogete custura cu Mn i mrete rezistena la rupere, sunt utilizate la viteze mai mari de sudare (v > 0,8 m/ min) i pentru inensiti reduseale curentului de sudare (I

    = 1100 A).

    - Fluxuri avnd Al O + TiO > 45 % utilizate de obicei la relizareambinrilor de col cu viteze de sudare relativ mari i cu intensiti reduse ale curentului de sudare (I < 900 A).

    - Fluxuri avnd Al O + CaO + MgO > 45 % iar Al O = 20% sunt2 3 2 3utilizate la mbinri circulare i la suduri obinuite n mai multe straturi,bazicitatea fiind destul de ridicat. Nu este posibil utilizarea unor intensiti mari ale curentului de sudare (I = 1000 A).

    - Fluxuri avnd CaO + MgO + MnO +CaF

    > 50 % iar SiO < 20 %

    avnd un caracter bazic sunt utilizai mai ales atunci cnd este dorit reducerea coninutului de Si i de H din sudur. Curentul de sudare este limitat (I = 800 A).

    Cupluri flux srm recomandate la sudarea cu arc electric acoperit. Alegerea cuplului flux srm se realizeaz n funcie de materialul care trebuie

  • sudat i de proprietile pe care trebuie s le ndeplineasc metalul depus prin sudare.

    n continuare n tabelul 4.5 i 4.6 sunt prezentate unele posibiliti de alegere a cuplului flux electrod, pentru sudarea diferitelor tipuri de oeluri.

    3.2. Tehnologia de sudare sub strat de flux.

    n cazul sudrii sub flux procesul tehnologic este mecanizat, iar parametrii regimului de sudare sunt controlai n timpul sudrii numai prin intermediul instrumentelor de msur i dac e cazul ei se regleaz de la pupitrul de comand al aparatului.

  • p0

    p

    1

    s

    e e

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Din acest motiv este necesar cunoaterea influenei diferiilor parametrii sau factori care concur la execuia unei suduri de calitate i este necesar reglarea iniial corect sau ajustarea unor parametrii n faza imediat urmtoare pornirii operaiei de sudare.

    3.2.1. Forma custurii executate sub strat de flux.

    Intensitatea mult mai mare a curentului de sudare caracteristic sudrii sub flux, determin o form specific a custurii caracterizat printr-o adncime

    de ptrundere h coeficientul de form i printr-un aanumitul coeficient de umplere u, care reprezint raportul dintre suprafaa S , format din limea sudurii B, cu adncimea de ptrundere h i seciunea metalului topit S , corespunztoare participrii metalului de baz (fig. 3.4).

    Datorit adncimii mari de ptrundere a sudurii, la

    execuiambinrilor cap la cap, n special la

    Fig. 3.4. Caracteristicile geometrice alesudurilor executate sub flux.

    sudarea stratului de rdcin, existpericolul de strpungere, dac nu se

    reduce distana ntre table i nu se mrete nlimea poriunii neteite.Tot datorit adncimii mari de ptrundere participarea metalului de baz

    b are valori ridicate (de la 20 % - 85 %), iar coeficientul de form = B/hp

    are valori mai reduse (3,1 -1,3), pentru cureni de 700 A respectiv 1400 A.

    3.2.2. Parametrii regimului de sudare sub strat de flux .

    Principalii parametrii ai regimului de sudare sub flux sunt: curentul de sudare I , tensiunea arcului U , viteza de sudare v , felul curentului (c.c. sau c.a.), polaritatea idiametrul d

    si viteza v

    sa srmei electrod. Pe lng acetia n timpul sudrii intervin o

    serie de factori tehnologici cum sunt lungimea liber a srmei electrod, granulaia fluxului, nlimea stratului de flux i nclinarea electrodului sau a

  • piesei.

    3.2.2.1. Curentul de sudare.Intensitatea curentului de sudare are o influen direct asupra cantitii

    de cldur degajat de arcul electric i ca urmare influeneaz cantitatea de metal topit din electrod i mai cu seam din metalul de baz. Odat cu creterea suprafeei bii metalice crete i cantitatea de flux topit.

  • 3. SUDAREA SUB FLUX

    Fig. 3.5. Influena intensitii curentului de sudare asupra adncimii de ptrundere.

    Odat cu creterea curentului de sudare crete i adncimea de ptrundere (la o cretere a curentului de 70 A rezult o cretere de 1 mm). L imea sud ur ii r mne ne schimbat la cr e ter ea curentului sau n unele situaii chiar poate s scad. Variaia formei custurii i a adncimii de ptrundere i a limii n funcie de curentul de sudare se poate observa n fig. 3.5 a i b, n fig.3.6 i 3.7,

    La sudarea cu cureni

    Fig. 3.6. Corelaia dintre intensitatea curentului de sudare Is

  • i adncimea de ptrundere hp

    pentru diferite diametre ale electrodului d

    e (v

    s = 40 m/h)

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    mari datorit coeficientului de form cu valori mici, poate aprea transcristalizarea (cristale columnare pn n mijlocul sudurii) i formarea fisurilor de cristalizare la locul de ntlnire a celor dou fronturi de cristale (n axa median a sudurii, fig. 3.5)

    3.2.2.2. Tensiunea arcului.Tensiunea arcului este practic direct proporional cu lungimea arcului.

    Tensiunea mic (minimum 22 -24 V) caracterizeaz un arc scurt i o ionizare intens a coloanei arcului datorit substanelor stabilizatoare aflate n flux.

    n acest caz, limea custurii i cantitatea de flux topit este mic. Odat cu creterea tensiunii arcului, crete limea custurii, scade supranlarea, iar adncimea de ptrundere scade (la o cretere a tensiunii arcului de 1,5 V, are loc o cretere a limii custurii de aproximativ 1 mm i o scdere a adncimii de ptrundere de aproximativ0,7 mm). Tensiunea maxim cu care se poate suda nu trebuie s depeasc 40 45 V.

    Tensiunea arcului nu este voie s fie prea redus, ntruct captul electrodului poate s ajung n rost sub nivelul suprafeei piesei caz n care pot aprea fisuri de cristalizare (la mijlocul custurii unde se ntlnesc fronturile de cristalizare).

    Variaia formei custurii sub aciunea tensiunii arcului se poate observa din figurile 3.7, 3.8 i 3.9

    Fig. 3.7. Influena tensiunii arcului asupra limii custurii i asupra adncimii de ptrundere.

    Fig. 3.8. Influena tensiunii arcului Ua asupra adncimii de

  • ptrundere hp

    pentru diferite intensiti alecurentului de sudare.

  • sIa e

    3. SUDAREA SUB FLUX

    Fig. 3.9. Influena tensiunii arcului U

    a asupra limii

    custurii B pentru polaritatedirect cc- i pentru

    polaritate invers cc+.

    = 550 A; v = 24 m/h; d

    = 5 mm.

    3.2.2.3. Viteza de sudare.Viteza de sudare influeneaz n mare msur forma i dimensiunile

    custurii sudate. La sudarea cu viteze mici (minim 12 m/h), limea custurii este mare, iar adncimea de ptrundere relativ redus. Creterea exagerat a limii sudurii poate conduce la revrsri ale metalului topit i la reduceri ale adncimii de ptrundere. Datorit supranclzirii bii structura sudurii e necorespunztoare.

    Odat cu creterea vitezei de sudare scade limea custurii i crete uor adncimea de ptrundere. La viteze peste 50 m/h arcul se nclin puternic (rmne n urm), sudura se formeaz necorespunztor n sensul c se reduce aderena dintre baia metalic solidificat i componentele sudate. La creterea vitezei de sudare limea, ptrunderea i netezirea custurii se reduc, sudura devine mai bombat i mai aspr, iar consumul de flux mai mare. datorit solidificrii rapide a bii, crete predispoziia de formare a porilor. Ca efect favorabil al creterii vitezei de sudare este reducerea zonei influenate termic.

    Domeniul optimn care trebuie s se situeze viteza de sudare are limitele 18 -35 m/h. n fig. 3.10 a, b i n figurile 3.11 i 3.12 este prezentat influena vitezei de

    sudare asupra formei custurii.

    3.2.2.4. Natura curentului.

  • Curentul utilizat la sudarea sub flux poate fi continuu sau alternativ. Curentul alternativ se utilizeaz din ce n ce mai puin, n cazuri speciale.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Fig. 3.11. Influena vitezei de sudare asupra adncimii de

    Fig. 3.10. Influena vitezei de sudare ptrundere hp i asupra limiiasupra formei custurii. custurii B.

    Fig. 3.12. Influena vitezei de sudare pentru diferite densiti

    de curent , asupracoeficientului de participare a

    metalului de baz b la sudarea de ncrcare.

    Actualmente sunt utilizate aproape exclusiv instalaiile de sudare sub flux cu curent continuu avnd conectat electrodul la polul + (polaritate invers).

    Se recomand sudarea cu polaritate invers ntruct randamentul arcului este

    mai bun i se mbuntete totodat forma i aspectul custurii. Fluxurile bazice avnd proprieti ionizante reduse impune folosirea obligatorie a curentului continuu cu polaritate invers (cc+).

  • 3. SUDAREA SUB FLUX3.2.2.5. Diametrul srmei electrod.Srma electrod prin diametrul pe care l are influeneaz ntr-o oarecare msur

    limea sudurii i adncimea de ptrundere.Astfel la diametre reduse ale srmei electrod, densitatea curentului este

    mare i determin o cretere a adncimii de ptrundere. Limea custurii este i ea influenat ntr-o oarecare msur de diametrul srmei electrod i anume la sudarea cu diametre mici se obin custuri mai nguste.

    ntruct diametrul srmei este determinant asupra cantitii de metal de adaos, este necesar o corelaie ntre diametrul srmei, viteza de naintare a srmei i intensitatea curentului de sudare.

    Prin utilizarea unor srme cu diametrul mai mare, adncimea de ptrundere este mai mic, dar se obine o custur cu limea mai uniform i cu un coeficient de form mai favorabil ( ? 1,3).

    n concluzie ntre diferiii parametrii care se pot alege la sudare exist o corelaie care determin pentru condiiile date o anumit form a custurii sudate.

    3.2.3. Influena factorilor tehnologici la sudarea sub flux.

    3.2.3.1. Lungime liber a srmei electrodLungime liber a srmei electrod este condiionat de densitatea de

    curent i de viteza de avans a electrodului. (La densiti mari de curent i la viteze mici ale vitezei de avans a electrodului lungimea liber a electrodului trebuie s fie ct mai mic pentru a nu se supranclzi).

    nclzirea prin efect Joule a lungimii libere a srmei electrod, determin o cretere a vitezei de topire a srmei i deci influeneaz asupra formei custurii i asupra participrii b a metalului de baz la custur (la creterea lungimii libere scade b).

    n general valorile optime ale lungimii libere sunt cuprinse ntre 20 mm (pentru srme cu diametrul 2mm) i 50 mm (pentru srme cu diametrul 5 mm).

    n continuare n tabelul 3.1 sunt indicate unele valori recomandate ale lungimii libere a electrodului.

    Tabelul 3.1. Lungimea liber a srmei electrod recomandatla sudarea sub flux.

    Diametrulelectrodului, mm 1,6 2,0 2,5 3 4 5 6 7 8

    Lungimea liber,mm 25 20 25 35 45 50 65 85 100

  • n cazul sudrii n mai multe straturi n rosturi adnci, lungimea liber, variaz

    de la un strat la altul i trebuie controlat pentru a nu fi influenat forma i calitatea

  • 110

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    diferitelor straturi depuse.n cazul rosturilor foarte adnci este necesar o adaptare a pieselor de

    contact astfel nct lungimea liber a electrodului s se situeze n limitele admise.

    3.2.3.2. Granulaia fluxuluiGranulaia fluxului influeneaz formarea custurii, precum i modul de

    evacuare a gazelor degajate n timpul sudrii. Alegerea granulaiei fluxului se face n funcie de intensitatea curentului de sudare i de viteza de sudare. n cazul intensitilor mari de curent baia este voluminoas, cantitatea de gaze degajate este mare, deci fluxul trebuie s fie permeabil. O granulaie mare care e permeabil produce ns asperiti foarte mari ale sudrii, ceea ce creeaz un aspect neuniform al sudurii i impune alegerea unei granulaii mici a fluxului. O compensare asupra uniformitii suprafeei custurii, atunci cnd sunt utilizate granulaii mari de flux, se poate obine prin creterea tensiunii arcului (2 5 V), care mrete presiunea arcului asupra bii i uniformizeaz asperitile de pe suprafaa sudurii.

    i n cazul sudrii cu intensiti mici, pot fi utilizate granulaii fine ale fluxului, ceea ce favorizeaz stabilitatea procesului de sudare i obinerea unor suduri plate cu aspect uniform. n general la creterea intensitii de curent se recomand o scdere a granulaiei fluxului.

    3.2.3.3. nlimea stratului de fluxnlimea stratului de flux se alege n funcie de energia liniar de

    sudare respectiv n funcie de intensitatea curentului de sudare.Odat cu creterea intensitii curentului de sudare crete i presiunea

    gazelor din arculelectric, decise impune o mrire a nlimii stratuluide flux. Prin aceastaeste prentmpinat expulzarea granulelor de flux din zona n care se sudeaz i se evit stropirea cu metal topit i este mpiedicat ptrunderea gazelor din atmosfer n metalul topit.

    n general nlimea stratului de flux este aproximativ egal cu lungimea liber a srmei electrod. Aceast alegere se face de obicei din consideraiile de ordin constructiv ale instalaiilor de sudare.

    Creterea nlimii stratului de flux duce la mbuntirea aspectului custurii (custura devine plat) i este posibil creterea curentului de sudare, dar se mrete i consumul de flux.

    3.2.3.4. nclinarea srmei electrodnclinarea srmei electrod influeneaz direcia i constrngerea arcului

    elec- tric de sudur, ceea ce are implicaii asupra formei i dimensiunilor custurii.

  • 111

    Srma electrod se poate nclina cu vrful nainte sau napoi (fig 3.13 a i b) fa de sensul de sudare. La nclinarea cu vrful nainte a srmei electrod odat cu scderea unghiului scade i adncimea de ptrundere, dar trecerea stropilor spre baie este

  • te observa n fig. 3.13 c i d.

    112

    3. SUDAREA SUB FLUXuurat mai ales la vitezele mari de sudare (picturile nu rmn n urma arcului).

    nclinarea srmei electrod este utilizat cel mai des la sudarea cu arcuri multi- ple, unde poate favoriza creterea vitezei de sudare.

    Influena unghiului de nclinare a electrodului asupra adncimii de ptrundere

    se poa

    Fig. 3.13. Variaia adncimii de ptrundere a custurii n funcie de unghiul de nclinare a electrodului (d

    e = 6 mm, I

    s = 1000 A, U

    a = 34 36 V)

    3.2.3.5. nclinarea pieseinclinarea piesei n timpul sudrii influeneaz asupra formrii custurii, dup

    cum rezult din fig. 3.14.Cele mai caracteristice cazuri din practica la care intervine nclinaia

    pieselor se ntlnesc la sudarea exterioar sau interioar pe circumferin a rezervoarelor, avnd axul longitudinal n poziie orizontal.

    Fig. 3.14. Influena poziiei piesei as formei custurii.a) la sudarea ascendent; b) la sudarea descendent

    Cu ct diametrul circumferinei este mai mic, cu att se face mai simit

  • 113

    influena nclinaiei piesei asupra formrii custuri.

  • 114

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Odat cu nclinarea piesei fa de orizontal, adncimea de ptrundere i limea custurii variaz, iar aderena n metalul de baz scade.

    Nu este raional folosirea nclinrii piesei pentru creterea adncimii de ptrundere, ntruct datorit scderii limii custurii i a coeficientului de form, custura

    poate fisura.n fig. 3.15 este prezent

    at influena poziiei electrodului, respectiv a nclinaiei fa de planul orizontal a bii de sudur, asupra formei custurii. Din fig.3.15 se observ c odat cu nclinarea suprafeei pe care se sudeaz, fa de planul orizontal, baia are posibiliti mai mari descurgere i custura rezultat este mai platFig. 3.15. Influena poziiei electrodului

    asupra formei custurii circulare. avnd o ptrundere mai mic. La unghiuri mari de nclinare, zgura avnd fluiditate

    mare poate ptrunde n rost sub custur, formnd incluziuni de zgur, fig. 3.15 c.n cazulcusturilor circulare, este necesar o corelaie ntre grosimea

    tablei, respectiv ntre intensitatea curentului i diametrul recipientului care este prezentat n fig. 3.16.

    Fig. 3.16. Intensitatea curentului la sudarea custurilor circulare.a- custuri circulare cu diametrul sub 500 mm

    b- custuri circulare cu diametrul 500 1500 mm sudate ntr-un singur strat

    Problemele deosebite ridic execuia custurilor circulare cu diametrul sub 500 mm, datorit condiiilor dificile de formare a custurii i meninerii

  • 115

    stratului de flux. Diametrul srmelor de electrod este de 1,2 2,5 mm pentru custuri cu diametrul 40 -300 i de 2

    3,25 mm la diametre cuprinse ntre 250 500 mm. Poziia srmei fa de pies trebuie s

    fie radial deplasat cu un unghi = 10 -150 n sens contrar sensului de rotire.Pentru a se evita porii n custur este necesar o tensiune cu ceva mai ridicat

    (30 V, la 250 A). Evitarea fisurilor se poate face prin reducerea diametrului srmei, prin

  • 3. SUDAREA SUB FLUXmrirea uoar a tensiunii, iar raportul Mn / Si trebuie s depeasc valoarea de

    1,7.La sudarea custurilor circulare mai mari de 500 mm la custuri ntr-un

    strat, unghiul de deplasare a srmei = 2 30 fa de vertical, n sens invers sensului de rotaie. n cazul custurii n mai multe straturi, la primul strat se deplaseaz srma cu circa 10 n sensul de rotaie, iar la urmtoarele straturi cu 1 20 n sens invers sensului de rotaie.

    La sudarea custurilor circulare cu diametrul peste 1500 mm srma se poate situa pe axul vertical al diametrului piesei cilindrice, admindu-se abateri de 10 20mm de o parte i de alta. Aceasta nu influeneaz calitatea custurii ntruct curbura piesei este mai mic i curgerea bii sau a fluxului sunt minime.

    n practic nu se recomand sudarea urctoare pe piese cu nclinaie mai mare de 8 100 sau sudarea cobortoare pe piese cu nclinaie mai mare de 4 70.

    3.2.3.6. Susinerea bii de sudur.Susinerea bii de sudare este un factor tehnologic important care poate

    influena calitatea sudurii.La sudarea sub flux datorit volumului mare a bii metalice i a

    adncimii mari de pentru, sunt necesare unele msuri pentru mpiedicarea scurgerii metalului topit. Susinerea stabil a bii de sudur asigur o funcionare linitit i uniform a instalaiei de sudare i favorizeaz obinerea unei caliti corespunztoare a custurii.

    n practic sunt utilizate urmtoarele metode de susinere a bii metalice:- Susinerea bii pe suport nefuzibil din cupru (fig. 3.17).

    Susinerea bii pe suport din cupru se folosete la diferite tipuri de mbinri, de obicei la custuri rectilinii cu lungimi pn la 2 3 m, la grosimi de table de 8 10 mm, chiar de 20 30 mm. n toate cazurile se impune aezarea strns a pieselor pe garnitura din cupru, a crei dimensiuni trebuie sa asigure o capacitate suficient de absorbie a cldurii, pentru a nu se topi i cuprul.

    La sudarea tablelor mai subiri, garnitura din cupru se face fr canal, pe cnd la sudarea tablelor mai groase se recomand garniturile din cupru prevzute cu canal. Din tabelul anexat figurii 3.17 rezult dimensiunile caracteristice ale garniturilor din cupru.

    n cazul mbinrilor de col, dac este utilizat garnitura din cupru, aceasta este teit, pentru a face contact bun cu piesa i pentru a permite umplerea cu metal topit a rdcinii.

    n cazul n care garnitura din cupru este suprasolicitat termic aceasta poate fi prevzut cu un sistem de rcire cu aer sau chiar cu canale prin care trece ap de rcire.

    Este absolut necesar o etanare bun a acestor tipuri de garnituri din

  • cupru pentru ca apa s nu ajung n zona de sudare, ntruct ar compromite sudura.

    n general calitatea custurilor este asigurat prin strngerea ct mai bun ntre garnitur i piesele sudate prin care transferul termic este uniform, iar umplerea rostului se face fr dificulti.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Fig. 3.17. Susinerea bii metalice cu suport din cupru.

    ntruct cuprul este un material scump, s-au ncercat i variante de garnituri glisante care se deplaseaz odat cu dispozitivul de sudare. i n acest caz strngerea trebuie s fie fr dificulti.

    ntruct cuprul este un material scump, s-au ncercat i variante de garnituri glisante care se deplaseaz odat cu dispozitivul de sudare. Si n acest caz strngerea trebuie s fie ct mai bun.

    nlocuirea cuprului cu aliaje de aluminiu sau cu materiale ceramice nu a dat rezultate mulumitoare.

    - Susinerea bii pe pern de flux (fig. 3.18) const dintr-un strat deflux de 60 80 mm grosime care cu ajutorul unui furtun umflat cu aer comprimat, este presat n partea inferioar a rostului sudurii.

    Fig. 3.18. Modul de susinere a sudurii cu pern de flux.

    Pentru protejarea furtunului de cauciuc fa de aciunea zgurii topite, se introduc plci aezate cap la cap prin intermediul crora fluxul este presat n sus.

    S-a constatat c uneori aspectul rdcinii se mbuntete prin adugarea unei fii de hrtie pe suprafaa interioar a piesei care se sudeaz.

  • Dac presiunea aerului nu este corespunztoare, rezult custuri denivelate (la

  • 3. SUDAREA SUB FLUXpresiune mic) sau supranlate i cu rost neumplut (la presiune mare).

    n tabelul anexat figurii 3.18 sunt date presiunile optime ale aerului din furtun, n funcie de grosimea materialului. Pentru a nu se ridica tablele de pe suport sub aciunea presiunii din partea inferioar, este necesar strngerea tablelor pe suport (mecanic, electromecanic, cu greuti etc).

    La sudarea pe pern de flux nu mai este impus eliminarea denivelrii tablelor, dar n general se impune reducerea rdcinii.

    ntruct fluxul poate s conin de multe ori unele impuriti, la rdcin se produc pori i incluziuni nemetalice. Diminuarea acestora se poate face prin utilizarea unui suport de susinere n care fluxul s-a nlocuit cu crmid refractar mcinat i cernut la granulaia fluxului. (Se recomand mai ales crmizile refractare cu baz de alumin rezultate de la repararea zidriei cuptoarelor).

    - Susinerea bii prin asigurarea unei ptrunderi pariale.Aceasta este o alt posibilitate de susinere a bii metalice prin nsi

    materialul netopit de la rdcin. Susinerea bii prin aceast metod se poate face la materiale cu grosimea peste 10 mm i uneori chiar la materialele cu grosime peste 6 mm. Este necesar ns o psuire perfect a celor dou componente pentru a nu permite ptrunderea metalului topit ntre marginile neptrunse ale componentelor.

    Dup executarea primului cordon de sudur i dup ntoarcerea materialelor, se execut sudura de completare.

    Sudura de completare este aplicat pe partea opus fa de prima sudur i trebuie s se ntreptrund cu aceasta pe o adncime de aproximativ 2 6 mm (n funcie de grosimea tablelor).

    - Susinerea bii cu ajutorul garniturii fuzibile.Garnitura fuzibil se execut de obicei din acelai material ca piesele de

    sudat sau din orice oel cu sudabilitate mai bun. La aceast metod scurgerea bii este mpiedicat de o garnitur care este parial topit n timpul sudrii i rmne s fac parte din mbinare.

    Condiia esenial pentru asigurarea unei cantiti corespunztoare a mbinrii este ca garnitura s fie suficient de groas pentru a nu fi strpuns la sudare. De asemenea este necesar o fixare bun a acestei garnituri de ambele piese pentru a se asigura etaneitatea n partea de jos a rostului, chiar dac materialele sufer dilatri i contracii n timpul sudrii. Mai este necesar o curire bun a acestei garnituri nainte de montare pentru a nu impurifica baia cu substane duntoare sudurii (oxizi, substane organice etc).

    Ca o variant de garnituri mai pot fi utilizai electrozi nvelii speciali, culcai n lungul rostului care se topesc sub aciunea cldurii degajate la sudarea primului strat.

  • - Susinerea bii cu ajutorul sudurii executate manual.Cordonul sudat manual poate ndeplini rolul de susinere a bii

    voluminoase care se formeaz la sudarea automat sub flux. Pentru aceasta componentele care se vor mbina sunt sudate manual cu electrozi nvelii pe o grosime redus. Componentele

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    vor fi fixate strns apropiate ntre ele pentru ca baia metalic rezultat la sudarea manual s nu curg printre componente. Dup sudarea acestui cordon, materialele se ntorc cu un unghi de 1800 i se sudeaz pe partea opus prin procedeul automat de flux.

    Pentru obinerea unei suduri de calitate este necesar o ptrundere cert i constant ntre sudura sub flux i sudura manual. Dac acest lucru nu este asigurat, gazele prinse ntre sudura manual i baia de la sudarea sub flux se dilat i produc pori. De asemenea locurile neptrunse de sudura automat sub flux sunt puternici concentratori de tensiuni, care reduc rezistena mbinrii.

    3.2.3.7. Circuitul curentului de sudare.n cazul sudrii sub flux acest factor tehnologic este de multe ori

    neglijat i din acest motiv pot aprea multe defeciuni ale sudurii.La sudarea cu cureni mici (500 600 A), deci n special al sudarea

    semiautomat apar puternice devieri ale arcului sub aciunea cmpului electromagnetic. Acest lucru se poate manifesta chiar n cazul sudrii cu curent alternativ. Datorit acestui fenomen arcul este nclinat n sens contrar locului de intrare a curentului n pies i pot rezulta limi i ptrunderi variabile ale custurii.

    De aceea se recomand n special la custurile lungi, ca locul de contact cu piesele s se realizeze n mai multe puncte (contact multiplu) sau se impune realizarea unui contact pe garnitura de cupru (atunci cnd e utilizat).

    De asemenea mai prezint importan contactul dintre piesele de contact i srma electrod. n cazul contactului defectuos (jocuri sau impuriti) se produc scnteieri i rezult o alimentare neuniform cu srm (la utilajele prevzute cu sisteme de reglare a vitezei de avans a srmei n funcie de parametrii de sudare). n aceste situaii procesul de sudare decurge defectuos nrutind calitatea mbinrii.

    3.2.4. Influena factorilor constructivi asupra custurii.

    Principalii factori constructivi care pot influena calitatea mbinrii sudate sunt grosimea pieselor i configuraia pieselor, precum i forma rostului dintre componente.

    Natura metalului, caracterizat printr-o anumit variaie a fluiditii metalului n stare topit, precum i prin anumite proprieti termofizice, influeneaz forma custurii, cristalizarea bii i transformrile structurale din ZIT

    Grosimea metalului este de asemenea un factor constructiv care este

  • determi- nant asupra transferului termic din zona sudat, deci asupra calitii custurii.

    Aceti factori pot fi influenai n mai mic msur de ctre tehnolog, n schimb

    el poate influena favorabil calitatea mbinrii, intervenind asupra altor factori, printre care i asupra pregtirii marginilor pieselor pentru sudare.

    Aceast pregtire influeneaz nu numai prin forma ei ci i prin calitatea execuiei.

  • Hr

    p3 > h > h )

    3. SUDAREA SUB FLUXInfluena pregtirii la sudarea sub flux este mai important dect la sudarea manual, deoarece la sudarea sub flux eventualele variaii ale dimensiunii i formei rostului nu pot fi compensate prin modificri simultane a unor parametrii de lucru. Aceste compensri nu pot fi efectuate la sudarea sub flux ntruct locul n care se sudeaz nu este vizibil, iar parametrii se regleaz la nceperea operaiei de sudare i sunt meninui relativ constani pn la terminarea stratului de sudur. i n cazul sudrii sub flux se remarc o cretere a adncimii de ptrundere, odat cu creterea deschiderii rostului. De asemenea adncimea de ptrundere la sudarea a dou table cap la cap este mai mare dect la sudarea de ncrcare cu aceeai parametrii a unei table de aceeai grosime.

    Acest lucru se poate explica (fig. 3.19) prin echilibrul care se formeaz ntre

    presiunea hidrostatic P

    a bii de sudare (datorit greutii coloanei de metal cu nlimea

    H) i cu presiunea de refulare a arcului P .La sudarea n rosturi cu deschidere mare, scurgerea de metal topit este

    mai intens, iar nlimea coloanei de lichid scade micornd presiunea hidrostatic din partea inferioar a bii. Prin aceasta pn la formarea unui nou echilibru, arcul se scufund maiadnc n material i ptrunderea crete, dup cum rezult din fig. 3.19 (h

    p2 p1

    Fig. 3.19. Influena rostului asupra adncimii de ptrundere a sudurii.

    Din acest motiv n cazul neetaneitii din partea inferioar a bii, ptrunderea crete pn n momentul opririi scurgerilor de metal. Dac acest lucru nu se produce poate avea loc o cretere a adncimii de ptrundere pn la strpungerea (perforarea) materialului (chiar n cazul intensitilor mici de curent).

    Pe baza acestui fenomen se bazeaz i criuirea electric a metalelor atunci cnd este necesar nlturarea unor defecte din piese. Ea se poate deci realiza dac este asigurat ndeprtarea metalului topit din zona arcului (scurgerea sau ndeprtarea lui cu jet de aer) i dac este deci diminuat presiunea hidrostatic local.

    n cazul sudrii sub flux se poate considera c adncimea de ptrundere crete cu un milimetru pentru fiecare milimetru a deschiderii rostului.

    Limea custurii B este i ea influenat ntr-o oarecare msur de deschiderea

  • rostului. Astfel, pentru rosturi de 2 3 mm, limea crete cu 15 20 % fa de

    sudareade ncrcare (fr rost). Pentru rosturi de 4 5 mm limea sudurii este egal cu cea de la sudarea de ncrcare, iar pentru rosturi de 6 8 mm limea scade cu 15 20 %.

  • se

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    3.2.5. Calculul i alegerea parametrilor regimurilor de sudare sub flux.

    La sudarea sub flux un calcul exact al parametrilor de sudare este ngreunat datorit condiiilor extrem de diferite, precum i datorit diversitii factorilor care intervin n timpul operaiei de sudare.

    Din acest motiv n practic, unde nu pot fi meninute condiiile standard corespunztoare cu cele preconizate prin calcul, determinarea parametrilor regimului de sudur se face cu aproximaie, valorile calculate necesitnd i o verificare experimental.

    Parametrii de baz care trebuie prescrii la sudarea sub flux sunt I , U , d , v

    i numrul de straturi.

    s s e s

    Prima aproximaie care se poate face este de a prescrie I = 70 80 A pentru fiecare 1 mm grosime a materialului sudat. Intensitatea curentului nu trebuie ns s depeasc valoarea limit admisibil pentru un anumit diametru al electrodului d , pentrua nu produce supranclzirea acestuia.

    Alegerea parametrilor de sudare se poate face n funcie de varianta tehnologic

    adoptat, pentru care sunt indicai parametrii orientativi n tabele.n general n funcie de energia liniar aleas la sudare se poate face o

    clasificare convenional a regimului de lucru adoptat, dup cum se observ n tabelul 3.2.

    Tabelul 3.2. Regimuri de lucru la sudarea sub flux.

    Sudarea mbinrilor cap la cap la oeluri cu rezisten mrit i cu granulaie fin se face numai cu regimuri moi, indiferent de grosimea componentelor. Chiar i prelucrarea rosturilor la table groase se poate face cu unghiuri ct mai mici, pentru ca volumul metalului topit s fie ct mai redus. n aceste cazuri stratul de la rdcin se execut manual cu arc electric, iar primele straturi depuse peste sudura manual se

  • sudeaz cu regimuri foarte moi (I = 450 A, U

    = 26 V, v = 25 30 m/h). Prin aceastas a s

    desprinderea stratului de zgur se produce singur, ceea ce este deosebit de avantajosatunci cnd se sudeaz ntr-un rost adnc. Sudarea straturilor de umplere se poate apoi executa cu regimurile corespunztoare calitii oelului sudat.

    Varianta tehnologic I este aplicat la sudarea tablelor cu rosturi n I avnd

    1 sau 2 straturi sudate.Proprietile mecanice ale sudurii sunt destul de sczute (mai ales reziliena),

  • 3. SUDAREA SUB FLUXdar productivitatea este mare i se obine i o economie de material de adaos. Datorit formei custurii, tendina de formare a fisurilor este mai mare dect la alte tipuri de mbinri. Nu se aplic la sudarea oelurilor cu un coninut de carbon mai mare de 0,22% i nici ntr-un caz la sudarea oelurilor care vor fi exploatate la temperaturi negative.

    n tabelul 3.3 sunt date regimurile de sudare recomandate pentru aceastvariant.

    Tabelul 3.3.Parametrii de sudare pentru mbinri cap la cap cu rost n I

    sudate din dou pri (varianta a I-a).

    Varianta tehnologic a II-a aplicat la sudarea cu un numr minim de straturi (tabelul 3.4) cu valori relativ mici ale curentului de sudare (sub 900 A) i cu un regim ct mai apropiat la diferitele straturi.

    Tabelul 3.4.Numrul de rnduri pentru custurile care se execut cu varianta tehnologic a II-a.

  • La sudarea tablelor cu grosime mai redus s-a inut seama de acesta i pentru

  • 120

    s

    s

    s

    s

    e

    e

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    primul strat se aleg intensiti mai reduse ale curentului de sudare I , pentru a nu se

    produce strpungerea materialului sudat.Nu se recomand nici aceast variant la sudarea tablelor din oel

    carbon sau din oel slab aliat, care vor fi exploatate la temperaturi negative.Varianta tehnologic a III-a este aplicat la sudarea oelurilor carbon

    sau slab aliate care urmeaz s fie exploatate la temperaturi negative precum i a oelurilor cu granulaie fin. La aceast variant tehnologic, sudurile sunt executate cu diametremai mari ale srmei electrod (pn la d

    = 4 mm) i cu intensiti reduse de curent,

    urmrindu-se depunerea unui numr sporit de straturi dup cum rezult din tabelul 3.5. Prin aceasta, participarea metalului de baz la custur este mai redus, iar ZIT are o lime mai mic. Totodat fiecare strat depus efectueaz un tratament termic favorabil al stratului depus anterior.

    Viteza de sudare v se calculeaz n funcie de formarea bii metalice de sudare, care la rndul ei este dependent de cantitatea de cldur necesar topirii materialului metalic Q .

    Q = Arv s sn care: A seciunea transversal a custurii cm2 - masa specific a custuri g/cm3 v viteza de sudare cm/s 500 cal/g pentru oel.

    3.2.6. Variante ale sudrii sub flux utilizate n practic.

    Procedeul de sudare sub flux are mai multe variante dintre care pot fi amintite urmtoarele:

    3.2.6.1.Sudarea semiautomat sub flux.Sudarea semiautomat sub flux se folosete n special n cazul

    custurilor de dimensiuni reduse i n locuri greu accesibile. Datorit lipsei de vizibilitate a rostului care este acoperit cu flux, procedeul este din ce n ce mai mult nlocuit cu procedeele de sudare n atmosfer protectoare.

    Caracteristica principal a sudrii semiautomate sub flux, precum i a celorlalte procedee semiautomate este, realizarea mecanizat a vitezei de avans a electrodului i realizarea vitezei de sudare prin manevrarea manual a pistoletului de sudare.

    Pentru sudare sunt utilizate srme cu diametrul mic (d = 1,2; 1,63 i 2 mm) i intensiti de curent pn la 550 600 A, ceea ce diminueaz tendina de formare a porilor i a fisurilor n sudur. Prin sudarea semiautomat sub flux se pot realiza custuri cap la cap, de col, custuri la table suprapuse etc.

  • 121

    Fa de sudarea automat sub flux la care viteza de sudare este uniform n lungul rostului, la sudarea semiautomat sunt posibile pendulrile transversale, ceea ce permite o intervenie voit asupra limii i ptrunderii custurii.

  • 3. SUDAREA SUB FLUXntruct viteza de sudare este meninut n jurul unei valori prescrise, n

    funcie de calificarea sudorului, calitatea sudurii este dependent i de factorii subiectivi. n general se recomand s nu fie utilizate intensiti mari de curent i bi metalice prea voluminoase, de ctre sudori cu calificare inferioar, ntruct pot aprea dificulti la sudare.

    Un caz particular al sudrii semiautomate l constituie sudarea sub flux mag- netic (metaloceramic) a crui schem de principiu se observ n fig. 3.20.

    Fig. 3.20. Principiul sudrii cu flux magnetic.

    Procedeul de sudare sub flux metaloceramic se bazeaz pe proprietatea fluxului de a se magnetiza i de a fi atras de srma nenvelit.

    La trecerea curentului electric prin srma electrod, n jurul srmei se formeaz un cmp magnetic circular, datorit cruia granulele de flux se lipesc de srm, rezultnd un nveli asemntor cu cel al electrozilor obinuii. Srma astfel acoperit este mpins n zona arcului, prin duza de dozare calibrat pentru anumite grosimi ale nveliului de flux (diametrul nveliului d = 6 mm).

    Cderea liber a fluxului n timpul n care nu se sudeaz este mpiedicat cu ajutorul unui magnet permanent din aliaj Al Ni Si (sau cu un electromagnet), avnd form inelar.

    O funcionare corect se obine numai dac valoarea intensitii cmpului mag- netic circular depete pe cea creat de electromagnet, astfel nct srma s fie bine nvelit cu flux.

    La sudarea prin acest procedeu, arcul este descoperit ca i la sudarea manual, ceea ce permite supravegherea vizual a operaiei de sudare. De asemenea la sudarea cu flux magnetic este posibil realizarea sudurilor de poziie fr utilizarea unor dispozitive suplimentare pentru susinerea fluxului de sudur, iar consumul de flux este redus i e posibil executarea custurilor cu lungime redus.

    Datorit coninutului mare de pulbere de fier din flux (aproximativ 20 40 % pulbere de fier) i a participrii acestuia la formarea custurii, coeficientul de depunere i productivitatea este mare (productivitatea crete cu aproximativ

  • 35 % fa de sudarea semiautomat cu flux obinuit).La sudarea cu cureni mici mprocarea cu stropi se reduce, dar la

    intensiti mai mari se mrete i ea (este ns mai redus dect la sudarea manual cu electrozi nvelii).

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Este posibil utilizarea unor pulberi magnetice chiar i la sudarea MIG sau

    MAG, dup acelai principiu ca i la sudarea cu flux magnetic.Sudarea sub flux magnetic poate fi utilizat att n varianta automat

    dar mai cu seam n varianta semiautomat. n general ns dup extinderea industrial a procedeelor MIG, MAG, sudarea sub flux magnetic este utilizat n mai mic msur, la fel ca i sudarea semiautomat sub strat de flux.

    3.2.6.2. Sudarea simultan cu arce separate.Sudarea simultan cu arce separate se realizeaz cu dou sau mai multe

    capete individuale, care se deplaseaz pe aceeai custur. Electrozii capetelor de sudare sunt situai la distane relativ mari (60 200 mm), astfel nct arcele formeaz bi separate (fig. 3.21).

    Fig. 3.21. Schema sudrii simultane cu arce separate.

    Arcul din spate se gsete la o distan la care solidificarea bii premergtoare este aproape terminat i prin aceasta cristalizarea acesteia este influenat favorabil (direcia de cristalizare se schimb).

    Primul arc necesit un curent ct mai puternic pentru ca ptrunderea s fie ct mai adnc, iar arcul ulterior necesit o tensiune mai mare, pentru a se obine o form a custurii mai convenabil.

    Prin aceast metod, datorit dozrii convenabile n timp i n spaiu a energiei totale, se asigur o degazare bun a bii, o reducere a sensibilitii la fisurare a custurii, iar supranclzirea metalului de baz este redus, chiar n cazul energiilor totale de la sudare cu valori mari.

    Prin utilizarea unui numr mai mare de capete de sudare se pot suda dintr-o singur parte materiale avnd grosimi de 140 mm.

    Alimentarea arcelor se poate face cu curent continuu (cc+) sau alternativ (ca), cele mai bune rezultate fiind obinute folosind curent continuu (cc+) pentru primul arc i curent alternativ pentru urmtoarele arce.

  • 3. SUDAREA SUB FLUX

    3.2.6.3. Sudarea sub flux cu arce independente care formeaz o baie comun.

    Sudarea cu dou sau mai multe arce care formeaz o baie comun permite realizarea unor viteze de sudare sporite a custurilor lungi. Este varianta de sudare sub flux care asigur cea mai mare vitez de sudare (pn la 200 250 m/h).

    Procedeul poate folosi dou sau trei arce, situate la distane i nclinri favorabile, prin care se obine o baie comun de form i dimensiuni convenabile.

    n fig. 3.22 este prezentat schema de sudare cu dou arce independente n baie comun.

    Fig. 3.22. Schema sudrii cu arce independente n baie comun.

    Primul arc are rolul de a nclzi materialul de baz i de a asigura ptrunderea. Al doilea arc modeleaz custura asigurndu-i o form favorabil. Utiliznd mai multe arce se poate obine o extindere a lungimii bii metalice de sudur. Totui, extinderea exagerat a bii, poate conduce la formarea incluziunilor de zgur i de gaze n custur.

    n construcia de nave este tot mai rspndit metoda de sudare sub flux cu mai multe srme electrod, ntruct crete productivitatea la sudare, iar forma custurilor poate fi dirijat n funcie de cerine.

    n continuare n fig. 3.23 sunt prezentate variante utilizate n construcia de nave sau la sudarea cu productivitate mrit a tablelor groase.

    3.2.6.4. Sudarea sub flux cu arce gemene.Una dintre cele maiutilizate metode de sudare subfluxcu maimulte arce

    este metoda sudrii cu arce gemene ntruct necesit utilaje obinuite la care s-au fcut adaptri minime.

    Aceast metod folosete aceeai surs de curent pentru alimentarea tuturor arcelor, fiind folosit curentul continuu sau curentul alternativ.

  • Execuia custurii se face cu srme poziionate vertical, situate la o anumit distan ntre ele n funcie de diametrul srmelor electrod, intensitatea curentului i poziia fa de direcia de sudare. Viteza de avans este egal pentru ambele srme electrod.

    Principiul procedeului de sudare sub flux cu arce gemene este prezentat n fig. 3.24.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Fig. 3.23. Posibiliti de sudare sub flux cu mai multe srme electrod.Poziia relativ a celor dou srme este determinant asupra proceselor

    care au loc la sudare. Astfel la aezarea srmelor n tandem (fig. 3.24 a) adncimea de ptrundere crete, ceea ce permite o cretere considerabil a vitezei

    de sudare, n vederea obinerii unei ptrunderi normale. Prinacest procedeu se pot suda chiar materiale care nu au fost curite per- fect ntruct al doilea arc permite eliminarea n bune condiii a gazelor, ceea ce reduce tendina de formare a porilor.

    Fig. 3.24. Principiul de sudare sub flux cu arce gemene i posibilitile de

    aezare a srmelor electrod.

    La aezarea combinat a srmelo r (fig. 3.2 4 c) se o b in avantajele ambelor moduri de aezare, dar efectele rezultate sunt diminuate.

    Viteza de avans a celor dou srme trebuie s fie identic, ntruct lipsa sincronismului poate provoca ncrcri neuniforme cu curent ale arcelor, ceea ce poate conduce la defecte (neuniformiti de topire, incluziuni de zgur, pori

  • etc).

  • 2 1

    3. SUDAREA SUB FLUXLa sudarea cu arce gemene parametrii de sudare se pot alege n funcie

    de diametrul srmei, ca i cnd s-ar suda cu o singura srm.n general primul strat se realizeaz prin sudarea cu srmele aezate

    paralel pentru a nu se produce strpungeri.Sudarea pe partea opus se realizeaz cu srmele n tandem sau

    combinat pentru a se asigura o ptrundere bun i o form favorabil a sudurii.

    3.2.6.5. ncrcarea prin sudare sub flux.n cazul ncrcrii prin sudare se urmrete de obicei obinerea unor

    straturi avnd proprieti speciale, pe suporturi metalice cu proprieti obinuite.Din acest motiv, ntruct nu este dorit diluarea bii metalice cu metal

    de baz, se recomand o participare ct mai redus a metalului de baz la custur.

    Reducerea participrii metalului de baz la custur se poate obine i n cazul

    sudrii sub flux, utiliznd intensiti de curent cu valori nu prea mari, tensiuni sporite ale arcului, pulberi metalice suplimentare situate n zona de topire, arc trifazat sau arc indi- rect, srma electrod cu nclzire suplimentar, electrod lamelar etc.

    ncrcarea prin sudare sub flux este deosebit de favorabil la placarea cu oeluri inoxidabile sau anticorozive, a oelurilor obinuite, avnd ca destinaie construcia de recipiente i reactoare n industria chimic.

    n fig. 3.25 sunt prezentate caracteristicile cordoanelor ncrcate prin sudare cu electrod lamelar (a) i cu electrod srm (b).

    Un strat ncrcat prin sudare este cu att mai bun cu ct aderena sa la metalul de baz este mai bun (nu apar supranclziri sau fisuri n ZIT). De asemenea calitatea straturilor ncrcate este corespunztoare atunci cndscade aria A (fig. 3.26), h i ,

    Fig. 3.25. ncrcarea prin sudare cuelectrod lamelar (a) i cu electrod srm

    (b).A

    1 suprafaa transversal a supranlrii

    precum i atunci cnd crete A i B.

    3.2.6.6. Variante de sudare

    cordonului; A2ptrunderii cor

    suprafaa transversal a lui; nclinarea fluxului

    sub flux utilizate la depunereastraturilor de ncrcare.

  • donucordonului; nclinarea ptrunderii cordonului; h supranlarea; h

    Pentru ncrcarea prin sudare

    pot fi utilizate diferite variante dintre

    i pptrunderea; B limea cordonului; B

    suprapunerea a dou cordoane alturate; h adncimea denivelrilor

    care cele mai frecvente sunt prezentaten fig. 3.26.

    La sudarea cu adaos de

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Fig. 3.26. Variante de ncrcare prin sudare sub flux cu electrod srm.

    a) Sudarea sub flux cu srm electrod i cu strat depulberi metalice aezat pe suprafaa care se va

    ncrca; b) Sudarea sub flux cu arce gemene; c) Sudarea cu arc indirect (ntre dou srme

    electrod); d) Sudarea cu arc trifazat (cele teri faze sunt conectate la materialul de baz i la cele dou

    srme electrod); e) Sudarea sub flux cu srmnclzit.

    1- contact la reeaua de alimentare; 2- surs de curent; 3- sistemul de antrenare a srmei; 4-

    srma electrod; 5- pies de contact; 6- arc electric; 7- materialul de baz;

    8- pulbere metalic; 9- flux de sudare; 10- srmnclzit suplimentar; 11- surs de curent pentru nclzirea suplimentar a srmei.

    pulberi metalice (fig. 3.28 a) se pot obine structuri ncrcate nalt aliate, avnd proprieti speciale (duritate mare, refractaritate termorezistent etc). Pulberea metalic sub form de strat, favorizeaz un coeficient mic de participare a metalului de baz.

    La sudarea cu arce gemene (fig. 3.28b) se obine o sudur cu lime suficient de mare cu toate c nu este utilizat electrodul lamelar, deci nu este necesar o instalaie specializat.

    La sudarea cu arc indirect (fig.3.28 c) nclzirea metalului de baz este redus, iar participarea sa la custur este mic (sub 5 %). Limea straturilor depuse poate fi modificat n funcie de nclinaia electrozilor (ntre electrozi se indic un unghi de 25 450), de distana dintre electrozi i de tensiunea arcului.

    La sudarea cu arc trifazat (fig. 3.26 d) ptrunderea poate fi influenat n mod direct prin variaia curentului care trece prin faza conectat la metalul de baz. La acest procedeu se formeaz de fapt trei arce electrice (ntre cei doi electrozi i ntre fiecare electrod i metalul de baz). n acest caz posibilitile de reglare a formei stratului ncrcat sunt multiple, ntruct exist trei posibiliti de modificare a curentului i trei posibiliti de modificare a tensiunii ntre cele trei faze.

    La sudarea cu srm nclzit suplimentar (fig. 3.26 c) este posibil creterea cantitii de metal de adaos din baie, prin dirijarea unei srme din

  • material de adaos spre baia de sudur. Aceast srm suplimentar nu particip la formarea arcului electric dar, prin nclzirea ei intens prin efect Joule se topete i suplimenteaz cantitatea de metal de adaos din baie.

  • PFig. 3.27. Amplasare srmelor la sudarea sub flux cu srm

    nclzit.

    3. SUDAREA SUB FLUXAmplasarea srmei electrod (1) i a srmei nclzite

    (2) la sudarea cu srm nclzit se poate observa n fig.3.27.

    Unul dintre cele mai rspndite procedee de ncrcare prin sudare sub flux a pieselor cu suprafee mari l constituie procedeul de sudare cu electrod lamelar (electrod band). Sudarea sub flux cu electrod lamelar reprezint o perfecionare a sudrii cu arce gemene avnd srmele aezate paralel.

    n principiu, procedeul (fig. 3.28) se bazeaz pe folosirea ca electrod a unei benzi de metal 1 (oel carbon, aliat, austenitic, bronz, nichel etc) propulsat spre baia de sudur cu ajutorul rolelor de antrenare 2. Piesele de contact

    3 sunt conectate la polul (+) al sursei de curent 4 (polaritate invers), ceea ce d o stabilitate bun arcului electric.

    n cazul curenilor mari (peste

    650 A) este po sibil i utilizarea polaritii directe (polul (-) la electrod). Sursa de curent trebuie s asigure o caracteristic rigid sau uor cobo- rtoare (pentru meninerea constant a tensiunii arcului n timpul sudrii i pentru

    Fig. 3.28. Principiul de sudare sub flux cu electrod lamelar.

    obinerea unui cordon sudat uniform i electrod calitate).

    Fluxul de sudur ajunge lalocul n care se sudeaz cu ajutorul plniilor 5, dispuse n ambele pri ale electrodului lamelar.

    Captul electrodului lamelar n momentul amorsrii este tiat oblic i atinge punctiform materialul de baz. Forma sa iniial este prezentat n fig. 3.28 b prin linia ntrerupt.

    Dup amorsarea arcului i nceperea operaiei de sudare, marginea inferioar

    a electrodului are un aspect neuniform dup cum rezult din fig. 3.28 b (linia plin).

    Acest aspect se datoreaz deplasrii arcului de-a lungul limii benzii pe

  • msura topirii marginii sale.Limea electrozilor lamelari utilizai la acest procedeu pot avea ntre 20

    100 mm, iar grosimea benzii poate fi cuprins ntre 0,5 1,6 mm. Cele mai uzuale dimensiuni sunt 60 x 0,5.

    Lungimea liber a benzii variaz ntre 20 30 mm. O lungime prea mare mrete participarea benzii la baia de sudur, dar datorit nclzirii puternice se poate ndoi n contact cu fluxul i poate produce instabiliti sau ntreruperi ale arcului electric.

    Fluxurile utilizate sunt n general cele obinuite avnd unele particulariti.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Fluxul care formeaz o zgur prea fluid, formeaz un cordon cu margini ondulate i cu pericol de fisurare, iar cel care formeaz o zgur prea vscoas poate favoriza apariia incluziunilor de zgur la marginea sudurii.

    Greutatea volumic a fluxului se recomand s nu fie mic ntruct permite scurgerea necontrolat a zgurii, dar nici valorile mari nu sunt recomandate ntruct pot reduce tasri ale bii i aspect neuniform. Valorile recomandate sunt de 0,6 1,2 kg/l.

    Consumul de flux este mai mic dect la sudarea cu srm i atinge valori de

    0,3 0,9 kg flux/ kg metal depus.

    nlimea stratului de flux utilizat la sudarea cu electrod lamelar se recomand

    s fie cuprins ntre 25 30 mm.

    O nlime prea mare a fluxului nu permite evacuarea uniform a gazelor, care pot prsi din acest motiv locul de sudare prin mici explozii, care duneaz uniformitii sudurii. Totodat la nlimile mari ale stratului de flux crete i consumulspecific al acestuia.

    O nlime insuficient a stratului de flux permite scurgerea lateral a zgurii i nrutete calitatea sudurii.

    ntruct la ncrcarea cu electrod lamelar se urmrete o participare ct mai redus a metalului de baz i o ardere ct mai redus a elementelor de aliere, curenii de sudare au n general valori reduse. n cazul n care nu se poate evita diluarea bii metalice cu metal de baz, se recomand aplicarea straturilor suprapuse.

    La curenii mari de sudare, crete i viteza de topire a benzii, dar crete i ptrunderea, precum i asperitile sudurii. n aceast situaie aspectul custurii se nrutete devenind neregulat, zgura se scurge sub electrod sau chiar naintea lui i ntrerupe arcul electric.

    Dac curentul este prea mic (sub 350 A pentru band 60 x 0,5), marginile devin discontinue, iar arcul devine instabil sau chiar se ntrerupe.

    Tensiunea arcului trebuie s depeasc n general 25 V pentru a asigura o stabilitate a arcului i o uniformitate a sudurii.

    La creterea tensiunii arcului, custura devine mai plat i mai neted, dar depirea tensiunilor optime poate produce o nrutire a aspectului sudurii, care devine aspr i neuniform, precum i o revrsare a zgurii topite.

    Viteza de sudare influeneaz i ea n mare msur forma i dimensiunile cordonului de sudare la fel ca i sudarea cu electrod srm.

    n general pentru banda de 60 x 0,5 viteza de sudare variaz ntre 6 i 15 m/h. n continuare este dat un exemplu de ncrcare prin sudare sub flux

  • scu electrodlamelar a reactoarelor din industria chimic (oel rezistent la coroziune ncrcat pe oel carbon obinuit).

    Din figura 3.29 se observ c recipientul din oel obinuit 1 este ncrcat prin

    sudare cu un oel rezistent la ageni chimici 2, cu ajutorul unui electrod lamelar 3, nfurat pe un tambur 7 i a unui strat de flux 4. Admisia fluxului se face cu ajutorul plniilor 5, iar reciclarea prin aspiraie a fluxului neutilizat se face cu dispozitivul 6. viteza de sudare v

  • a3. SUDAREA SUB FLUXeste asigurat cu standul de role 8 antrenat cu vitez reglabil. Realizarea ncrcrii elicoidale este asigurat printr-un avans longitudinal al dispozitivului de sudare cu viteza v corelat cu viteza de sudare cu limea straturilor depuse i cu ceilali parametrii.

    Fig. 3.29. Placarea unui recipient din oel obinuit cu oel rezistent la ageni chimici, prin procedeul de ncrcare prin sudare sub flux cu electrod

    lamelar.

    Principalele avantaje ale procedeului de ncrcare prin sudare sub flux cu electrod lamelar sunt urmtoarele:

    - productivitate mare datorit coeficientului ridicat de topire- realizarea uoar a electrozilor lamelari chiar dac sunt executai

    din oeluri nalt aliate- suprafaa neted a straturilor ncrcate care permite eliminarea prelucrrilor

    ulterioare prin achiere- obinerea unei ptrunderi extrem de reduse (pn la 0,5 mm) ceea

    ce micoreaz diluarea compoziiei stratului ncrcat- obinerea unor deformaii reduse ale materialelor sudate- consum redus de flux- instalaii simple i ieftine

    3.2.6.7. Alte aplicaii ale sudurii de ncrcare.Sudarea de ncrcare sub flux mai are multe aplicaii practice att la

    remanierea unor piese uzate ct i la construirea unor piese noi avnd n zonele solicitate straturi cu proprieti speciale.

    Sudarea de ncrcare cu straturi dure se poate realiza n dou variante prezentate n continuare:

  • I sudarea cu material de adaos i flux obinuitII sudarea cu material de adaos i flux ceramic aliat

    Cele mai bune i economice rezultate au fost obinute prin metoda a II-a care

  • 130

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    permite o dirijare controlat a compoziiei chimice a materialului depus datorit posibilitilor mari pe care le are alierea n arcul electric cu ajutorul dozrii feroaliajelor din flux ceramic.

    n multe situaii dup sudare se aplic un tratament termic de nmuiere (recoacere) i de omogenizare pentru a fi posibil prelucrarea mecanic a stratului depus. Dup prelucrarea mecanic se poate aplica un tratament termic de clire i revenire pentru obinerea duritii necesare.

    Compoziia fluxurilor ceramice pentru ncrcare este foarte variat, dar n principiu trebuie s conin o baz de zgurifiere, ionizare i dezoxidare precum i elemente de aliere dozate sub form de feroaliaje care determin compoziia chimic din stratul depus.

    n continuare sunt prezentate unele exemple de ncrcare prin sudare a unor piese solicitate la uzur.

    n fig. 3.30 se observ diferitele posibiliti de ncrcare prin sudare a unor roi de vagonet uzate.

    Fig.3.30. ncrcarea prin sudare a roilor de vagonet uzate.a sudare pe piesa nclinat; b sudare pe piesa orizontal

    c sudare pe piesa vertical

    n fig. 3.31 se observ posibilitile de remaniere prin ncrcarea bandajelor roilor de cale ferat.

    Fig. 3.31. ncrcarea prin sudare a bandajelor roilor de cale ferat.

    a ncrcarea flancului uzat; b ncrcarea flancului i a circumferinei

  • de flux (fig. 3.32).

    131

    3. SUDAREA SUB FLUXAceste economii rezult prin prelungirea duratei de exploatare a unui

    bandaj cruia i se pot aplica de la 5 - 10 reprofilri.

    3.2.6.8. Electronituirea sub flux.Electronituirea reprezint un caz particular de sudare sub flux iconst

    n principiu n topirea local a materialelor care se mbin cu ajutorul unui electrod care se topete sub strat

    Fig. 3.32. Principiul electronituirii sub flux.

    Topirea se realizeaz prin amorsarea uni arc electric cu intensitate mare de curent. La nceput (fig. 3.32 a) srma electrod se gsete n contact direct cu piesa

    superioar care se sudeaz.

    Dup conectarea circuitului de sudare datorit curentului mare de scurtcircuit are loc o topire (o scurtare) a electrodului i se amorseaz arcul electric (fig.3.32 b). Arcul funcioneaz pn n momentul n care lungimea sa crete peste valoarea lungimii de stingere corespunztoare tensiunii de alimentare a arcului i tipului de flux utilizat (fig. 3.32 c). Ca electrozi se folosesc vergele metalice (srm de sudur) cu diametrul 4 8 mm.

    n timpul topirii srma rmne fix spre deosebire de celelalte procedee de sudare sub flux la care ea avanseaz.

    Procedeul se aplic la sudarea tablelor suprapuse sau la sudarea tablelor i a diferitelor profile.

    n cazul n care este necesar mbinarea unor table dintre care tabla superioar

    este mai groas dect adncimea de ptrundere se practic gurirea prin achiere a tablei superioare n locul unde se vor electronitui. Topirea electrodului se va face din acest motiv n orificiul practicat i mbinarea va fi posibil.

    Indiferent c se sudeaz cu sau fr orificiu fluxul de protecie se adaug dup

    realizarea contactului dintre srm i

  • 132

    pies.Reinerea fluxului n jurul locului de sudare este asigurat de un ajutaj

    din cupru cu care este dotat instalaia.Scurgerea metalului topit ntre cele dou materiale care poate

    compromite sudura este mpiedecat prin strngerea componentelor.

  • 133

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    n cazul n care este necesar gurirea tablei superioare diametrul gurii este cu 2 4 mm mai mare dect diametrul srmei.

    n cazul tablelor subiri sub un mm pentru a mri seciunea tablelor n zona de mbinare se recomand montarea unor rondele pe table avnd un diametru de 25 30 mm, o gaur de 7 8 mm i grosimea de 2 2,3 mm.

    Prezena mbinrii este determinat de diametrul de forfecare d care la rndul su depinde de forma sudurii caracterizat de diametrul capului Dsupranlarea capului h i nlimea electronitului h i e(fig. 3.33).

    Fluxul i srma folosite la electronituire sunt cele folosite la sudarea sub flux n mod curent.

    Fig. 3.33. Posibiliti de electronituire sub flux.

    3.2.6.9. Unele realizri n domeniul sudrii sub flux.

    Una din cele mai semnificative realizri n domeniul sudrii sub flux o constituie

    realizarea la antierele navale ale rii a navelor maritime i fluviale de diferite deplasamente care sunt realizate din tabl sudat. Tot ca o realizare deosebit se poate aminti metoda de fabricare a

    evilor sudate elicoidal cu ajutorul instalaiilor tip SRU/5 RE 1200. Cu ajutorul acestor instalaii

    se pot obine din benzide oel avnd limea 900 1200 mm i grosimea 4 12 mm evi sudate elicoidal cu diametrele 419, 470, 521, 620, 720, 820, 920 i 1020 mm.

    Principiul de realizare a evilor sudate se poate observa n fig. 3.34.

    La aceast metod banda de oel 1 este mpins printre rolele 2 i 3 ale sistemului de ghidare spre matria de formare 4 i iese sub form de eav 5. Dup formarea evii care are un rost constant de fo rm elicoidal se realizeaz sudarea sub flux att n interior (cu ajutorul capului 6) ct i n exterior cu ajutorul capului 7.

  • 134

    Fig.3.34. Realizarea evilor sudate elicoidal.

    Sudurile sunt verificate integral cu ajutorul unei instalaii de defectoscopie cu ultrasunete montat pe fluxul tehnologic. n

  • 3. SUDAREA SUB FLUXmomentul n care n dreptul palpatoarelor instalaiei de defectoscopie cu ultrasunete ajunge o poriune de sudur, care conine defecte, se declaneaz un pulverizator, care marcheaz locul defect cu vopsea.

    Aceste locuri sunt ulterior radiografiate i dup cum este cazul se admit la remaniere sau se rebuteaz.

    evile realizate prin aceast metod sunt de calitate i au o larg utilizare n industria rii noastre (la transportul prin conducte a gazelor combustibile, a produselor petroliere etc).

    3.2.6.10. Consideraii economice asupra sudrii sub flux.n cazul sudrii sub flux productivitatea de depunere este mai mare fa

    de toate celelalte procedee de sudare dup cum rezult din fig. 3.35.Aceast a ns nu justific

    alegerea procedeului de sudare sub flux n orice situaie, ntruct nu ntotdeauna este rentabil.

    Ast fel pent ru r ealizar ea custurilor de col, sudarea sub flux devine mai avantajoas dect sudarea manual pentru lungimi ale custuri peste 500 mm i pentru grosimi ale custurii peste 3,5 mm.

    n cazul realizrii mbinrilor cap la cap sudura sub flux devineavantajoas fa de sudarea manual

    Fig. 3.35. Productivitatea de depunere ncazul unor procedee de sudare.

    de la grosimi peste 4 mm i lungimi de cel puin 300 mm.

    Dup introducerea pe scar industrial a procedeelor MAG, sudarea sub flux este avantajoas numai pentru lungimi peste 500 mmi grosimi cu ceva mai mari (tabelul 1.2).

    Calculul consumului de flux.Cantitatea de flux consumat la sudarea sub flux este dependent de

    muli factori, dar pentru o prim aproximare ea poate fi determinat n raport cu cantitatea de srm consumat la sudare.

    Astfel raportul consumurilor de srm flux are valori cuprinse ntre 1: 0,6 i

    1: 1,6.n cazul sudrii cu energii liniare mari i cu limi mari ale sudurii,

  • consu mul deflux este maxim, iar pentru energii liniare mici i pentru limi mici ale suduri, consumul de flux este minim. Cu toate acestea chiar la aceti parametrii de sudare cantitatea de flux consumat variaz n funcie de calitatea (tipul) fluxului (de proprietile termofizice ale

  • 134

    acestuia).

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    n general consumul de flux se poate adopta la valoarea de 90 - 30 % din consumul de metal de adaos. La aceasta mai trebuie adugate pierderile care ating 20 25 % sau chiar mai mult.

    Timpul efectiv de sudare se calculeaz innd seama de puterea de topire a arcului i cantitatea de metal care trebuie depus.

    La timpul efectiv de topire se adaug timpii auxiliari legai de pregtirea i

    fixarea aparatului de componen, curirea zgurii, alimentarea cu srm i flux, manipularea pieselor i a dispozitivelor.

    Valoarea acestor timpi auxiliari variaz n funcie de volumul produciei precum

    i de gradul de organizare a seciei, atingnd 40 250 % din timpul efectiv de topire.

    .

  • ae

    4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    Capitolul 4.

    SUDAREA IN MEDII DE GAZ PROTECTOR.

    4.1. Principiul procedeului

    Procedeul de sudare MIG/MAG face parte din grupa procedeelor de sudare prin topire cu arcul electric n mediu de gaze protectoare. n funcie de caracterul electrodului aceast grup cuprinde dou subgrupe mari:

    procedee de sudare cu electrod fuzibil; procedee de sudare cu electrod nefuzibil.

    Sudarea MIG/MAG este un procedeu de sudare prin topire cu arcul electric cu electrod fuzibil, pentru protecia arcului i a bii de metal folosindu-se un gaz de protecie. n funcie de caracterul gazului de protecie se disting dou variante ale procedeului:

    sudarea MAG (metal-activ-gaz) n cazul unui gaz activ; sudarea MIG (metal-inert-gaz) n cazul unui gaz inert.

    Procedeul este ntlnit cel mai frecvent n varianta semimecanizat (viteza de sudare manual, viteza de avans a srmei electrod ntotdeauna mecanizat), dar procedeul se preteaz cu uurin la mecanizare, automatizare i chiar robotizare, dovad instalaiile de sudare tot mai numeroase care pot fi ntlnite n producia de structuri sudate (n special roboi de sudare).

    Schema de principiu a procedeului de sudare MIG/MAG este prezentat n fig. 4.1. Sudarea MAG (metal-activ-gaz) (simbol 135 dup EN ISO 4063, MAG

    abreviere european, GMAW abreviere american) are ca i principiul de funciona-re cel prezentat n figura 4.2

    Arcul electric (1) amorsat ntre srma electrod (2) i componentele (3), pro- duce topirea acestora formnd baia de metal (4). Protecia arcului electric i a bii de metal topit se realizeaz cu ajutorul gazului de protecie (5), adus n zona arcului prin duza de gaz (6) din butelia (7). Srma electrod este antrenat prin tubul de ghidare(bowden), (13) cu vitez de avans constant v de ctre sistemul de avans (8) prin

  • derularea de pe bobina (9). Alimentarea arcului cu energie electric se face de la sursa de curent continuu (redresor), (10) prin duza de contact (11) i prin cablul de mas (12). Tubul de gidare a srmei electrod (13), cablul de alimentare cu curent (14) i furtunul de gaz (15) sunt montate ntr-un tub flexibil de cauciuc (16) care mpreun cu capul de sudare (17) formeaz pistoletul de sudare.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Fig. 4.1. Schema de principiu a sudrii n mediu de gaz protector activ MAG CO2

    1- duz de gaz, 2- MA sub form de srm, 3- metal de baz, 4- arc electric, 5- transfermetal topit, 6- contact electric MA, 7- atmosfer protectoare CO2, 8- piese, 9-

    pistolet sudare, 10- legatur elctric la mas, 11- cablu curent +gaz, 12- sistem cu role avans sarm MA, 13- MA sub form de bobin, 14- surs de curent, 15- butelie

    CO2, 16-

    reductor presiune, 17- manometru, 18- usctor CO2, 19- alimentare

    curent.

    Av anta jele proced eulu i. Principalele avantaje ale procedeului MIG/MAG sunt productivitatea ridicat i facilitatea mecanizrii, automatizrii sau robotizrii.

    Productivitatea ridicat este asigurat de puterea ridicat de topire a arcului, ptrunderea mare la sudare, posibilitatea sudrii cu viteze de sudare mari, respectiv eliminarea unor operaii auxiliare. Aceste aspecte sunt determi- nate de densitile mari de curent ce pot fi utilizate: 150-250A/mm2 la sudareaMIG/MAG clasic, respectiv 300-350

    Fig. 4.2. Principiu a sudrii n mediu degaz protector activ MAG

    A/mm2 la sudarea cu srm tubular.Fle xibilit a t ea n d ir ec ia

    mecanizrii i robotizrii este asigurat n principal de posibilitatea antrenrii mecanizate a srmei electrod (srme subiri), de modul de realizare a proteciei

  • la sudare (cu gaz), de uurina reglrii i controlului parametrilor tehnologici de sudare, de gabaritul relativ mic al capului de sudare, etc.

    La aceste avantaje principale, se pot aduga:

    grad nalt de universalitate a procedeului; posibilitatea sudrii n orice poziie;

  • 4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    eliminarea operaiei de curire a zgurii; grad nalt de utilizare a materialului de adaos (90-95%); cantitate redus de fum;conducerea i supravegherea uoar a procesului de sudare (arculeste vizibil); factor operator superior sudrii SE, 60-65%, ca efect a eliminrii

    operaiei de schimbare a electrodului i de curire a zgurii de pe custura sudat;

    t ensiuni i defo rmaii mici la sudare (energie liniar mic).Dezavantajele procedeului. Se pot sintetiza

    astfel: echipamente de sudare mai scumpe i mai complicate; flexibilitatea mai redus dect la sudarea SE: pistoletul de sudare

    mai greu i cu manevrabilitate mai sczut, cu raz de aciune limitat n cazul echipamentelor clasice la 3...5m fa de sursa de sudare, uneori necesit spaiu de acces mai mare;

    pierderi de material de adaos (n anumite condiii) prin stropi (5- 10%); sensibil la cureni de aer (evitarea sudrii n locuri deschise, cu vnt, etc.); limitat la grosimi, n general, mai mari de 1 mm; riscul unei protecii necorespunztoare a arcului electric i a bii de metal; probabilitatea relativ mare de apariie a defectelor n mbinarea

    sudat, n principal pori i lips de topire.Performanele procedeului. n tabelul 4.1 se indic domeniile de valori ale

    parametrilor tehnologici de sudare MIG/MAG.

    Tabelul 4.1. Performanele procedeului de sudare MIG/MAG

    Nr. crt. Parametrul tehnologic Simbolul U.M. Domeniul de valori1 Diametrul srmei ds mm 0,6...2,42 Curentul de sudare U A 60...5003 Tensiunea arcului Ua V 15...354 Viteza de sudare vs cm/min 15 1505 Debitul gazului de protecie Q l/min 8...20

    4.2. Srma electrod

  • Srma electrod se livreaz sub form de bobine, dintre diametrele standardizate cele mai uzuale fiind 0,8; 1,0; 1,2; 1,6 mm. Livrarea n colaci ridic probleme la trans- port i la bobinarea n secie. Calitatea bobinrii influeneaz mult stabilitatea procesului de sudare. Suprafaa srmei trebuie s fie curat fr urme de rugin sau grsimi. De obicei suprafaa srmei se cupreaz pentru diminuarea pericolului de oxidare, respectiv pentru mbuntirea contactului electric. Se recomand ca ambalarea srmei s se fac

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    n pungi de polietilen etane (eventual vidate) care s conin o substan higroscopic (granule de silicagel) i n cutii de carton, mrindu-se astfel durata de pstrare n condiii corespunztoare a srmei de sudare.

    Compoziia chimic a srmei electrod la sudarea MIG/MAG depinde n prin- cipal de materialul de baz care se sudeaz (compoziia chimic) i de gazul de protecie utilizat. La sudarea MIG compoziia chimic a srmei se alege apropiat de a metalului de baz. n cazul sudrii MAG srma este aliat suplimentar cu elemente dezoxidante ca Mn, Si, Ti. Se recomand ca raportul concentraiilor de Mn i Si s fie cca. 22,5.

    Compoziia chimic a srmelor nealiate pentru sudarea MAG se situeaz n limitele: 0,07- 0,12% C; 0,6-0,9% Si; 1,2-2,5% Mn; 0,2% Ti;

  • S10MnSiMo1Cr2,5Sudare n mediu de gaz protector a oelurilortermorezistente

  • 4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    Tabelul 4.2. (continuare)

    S12Mo1Cr17Sudare n mediu de gaz protector a oelurilor inoxidabilesolicitate mecanic i exploatate la temperaturi de450...600C

    S12Cr26Ni20Sudare n mediu de gaz protector a oelurilor de tip 25/20i sudarea mbinrilor eterogene

    Clasificarea i simbolizarea srmelor electrod i a materialului depus prin sudare n mediu de gaze protectoare cu electrod fuzibil pentru oelurile nealiate i cu granulaie fin este prezentat n SR EN 440. n tabelul 4.3 sunt prezentate simbolul i compoziia chimic a srmelor pentru oelurile nealiate i cu granulaie fin.

    Tabelul 4.3. Simbolizarea sarmei electrod functie de compozitia chimica

    (conform SR EN 440/96)

    SimbolCompozitia chimica (%)

    C Si Mn P S Ni Mo Al Ti si Zr

    G0 Orice compozitie chimica convenita, care nu este specificata tn standard

    G2Si0,06-0,14

    0,50-0,80

    0,90-1,30

    0,025 0,025 0,15 0,15 0,02 0,15

    G3SM0,06-0,14

    0,70-1,00

    1,30-1,60

    0,025 0,025 0,15 0,15 0,02 0,15

    G4SM0,06-0,14

    0,80-1,20

    1,60-1,90 0,025 0,025 0,15 0,15 0,02 0,15

    G3Si20,06-0,14

    1,00-1,30

    1,30-1,60

    0,025 0,025 0,15 0,15 0,02 0,15

    G2Ti0,04-0,14

    0,40-0,80

    0,90-1,40 0,025 0,020 0,15 0,15

    0,05-0,20

    0,05-0,25

    G3Ni10,06-0,14

    0,50-0,90

    1,00-1,60 0,020 0,020

    0,80-1,50 0,15 0,02 0,15

    2Ni20,06-0,14

    0,40-0,80

    0,80-1,40

    0,020 0,020 2,10-2,70

    0,15 0,02 0,15

    G2Mo0,08-0,12

    0,30-0,70

    0,90-1,30

    0,020 0,025 0,15 0,40-0,60

    0,02 0,15

    G4Mo0,06-0,14

    0,50-0,80

    1,70-2,10 0,025 0,025 0,15

    0,40-0,60 0,02 0,15

    G2AI0,08-0,12

    0,30-0,50

    0,90-1,30 0,025 0,025 0,15 0,15

    0,35-0,70 0,15

  • 140

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    4.3. Gazul de protecie

    Gazul de protecie are n principal rolul de a asigura protecia bii metalice i a picturii de metal topit din vrful srmei electrod sau la trecerea acesteia prin coloana arcului mpotriva interaciunii cu gazele din atmosfer, oxigen, hidrogen, azot, etc. n acelai timp ns gazul de protecie are o mare influen asupra desfurrii procesului de sudare n ansamblul lui, acionnd asupra stabilitii arcului, parametrilor tehnologici de sudare, transferului picturii de metal topit prin coloana arcului, reaciilor metalurgice la nivelul bii i picturii de metal, transformrilor structurale, proprietilor mecanice i de tenacitate ale mbinrii, formei i geometriei custurii sudate, stropirilor, productivitii la sudare, etc.. Aceste influene complexe sunt determinate de proprietile termo-fizice i de activitatea chimic a gazelor de protecie, care difer mult de la un gaz la altul. Prin urmare pentru alegerea corect a gazului de protecie este necesar cunoaterea acestor proprieti i efectele pe care acestea le au n procesul de sudare.

    Principalele proprieti termo-fizice i chimice ale gazelor de protecie utilizate la sudarea MIG/MAG sunt:

    potenialul de ionizare; energia de disociere-recombinare; conductibilitatea temic; densitatea; activitatea chimic; puritatea.

    Aciunea i efectele acestor proprieti n procesul de sudare sunt prezentate n cele ce urmeaz.

    Potenialul de ionizare.Acioneaz asupr a

    condiiilor de amorsare i a st abilit ii arcului elect ric, respectiv asupra puterii arcului. Un potenial de ionizare de valoare redus (argonul) uureaz amorsarea i crete stabilitatea arcului re-ducnd stropirile, pe cnd un potenial de ionizare de valoare ridicat (heliul) mrete puterea arcului cu

  • 141

    efecte asupra0 2.000 4.000 6.000 8.000

    Temperatura [C]Figura 4.3 - Conductivitatea termic a

    gazelor de protecie

    productivitii la sudare (creterea ptrunderii, respectiv a vitezei de sudare).

  • 2

    4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    Energia de disociere - recombinare. Este specific gazelor biatomice CO , H , O . Influeneaz n mod favorabil bilanul termic n coloana arcului electric prin2 2mbuntirea transferului de cldur spre componente cu efect asupra geometrieicusturii, vitezei de sudare, etc.

    Variaia conductibilitii termice cu temperatura pentru principalele gaze de protecie folosite la sudare este prezentat n figura 4.3. Se observ c argonul are conductibilitatea termic cea mai sczut fiind denumit n tehnica sudrii gaz cald, n timp ce dioxidul de carbon are conductibilitatea termic mult mai mare fiind denumitgaz rece. Cea mai mare conductivitate o are hidrogenul.

    Diversitatea influenei conductibilitii termice asupra procesului de sudare este

    uor de neles dac analizm distribuia gradientului de temperatur n coloana arcului n cazul argonului, respectiv dioxidului de carbon, figura 4.4.

    a) b)

    Figura 4.4. - Gradientul de temperatur al arcului

    electric funcie de gazul de protecie

    Conductibilitatea termic sczut a argonului determin un gradient mic de temperatur n arcul electric ceea ce conduce la repartizarea liniilor de curent din arc pe o seciune mrit a coloanei acestuia (vezi poriunea nnegrit), figura 4.4.a, avnd drept consecin creterea conductibilitii electrice a coloanei arcului electric (conductibilitatea electric este invers proporional cu conductibilitatea termic).

    Conductibilitatea termic. Este proprietatea fizic cu cele mai cuprinztoare efecte i influene asupra desfurrii procesului tehnologic de sudare. Conductibilitatea termic a gazului de protecie acioneaz asupra

  • modului de transfer a picturii prin coloana arcului (este factorul principal care determin modificarea tipului de transfer, globular sau prin pulverizare), repartiiei cldurii n coloana arcului i la suprafaa componentelor, conductibilitii electrice a arcului, parametrilor tehnologici de sudare (tensiunea arcului), puteriiarcului (lungimea arcului), stabilitii arcului, temperaturii maxime

  • 22

    2

    22

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    i repartiiei acesteia n coloana arcului, formei i geometriei custurii, stropirilor, etc.

    Tabelul 4.4. Caracteristici ale gazelor de protecie

    Gazul de protecie

    Potenialul de ionizare

    Energia de disociere Gazul de

    protecie

    Potenialul de ionizare

    Energia de disociere

    (V) (eV) (V) (eV)Ar 15,8 - CO2 14,4 4,3He 24,6 - H2 13,6 4,5N2 14,5 9,8 O2 13,6 5,1

    n cazul dioxidului de carbon miezul coloanei arcului (cel care conduce curentul electric) este foarte ngust ca efect a conductibilitii termice mari a gazului, respectiv a fenomenului de disociere - recombinare . Pierderea rapid a cldurii din coloana arcului este echivalent cu o con-strngere din exterior a zonei centrale a miezului coloanei ceea ce conduce la creterea densitii de curent din arc i prin urmare aa cum se poate observa, la creterea temperaturii n axa coloanei arcului la valori mai mari dect cele corespunztoare arcului n argon.

    Conductibilitatea electric diferit a coloanei arcului n cazul celor dou gaze are consecine asupra rezistenei electrice a acestuia. Astfel rezistena arcului n argon este mai mic dect n dioxid de carbon. Rezult o cdere de tensiune mai redus aarcului n Ar dect n CO

    i prin urmare o valoare mai mic a mrimii tensiunii arcului la

    sudarea n Ar comparativ cu sudarea n CO , cu toate c potenialul de ionizare al Ar este mai mare dect la CO . ntr-adevr la sudarea n Ar sau amestecuri de gaze Ar cuCO tensiunea arcului se reduce cu 2 - 4 V n funcie de procentul de CO din amestec,desigur lund n considerare aceeai valoare a curentului de sudare.

    Repartiia liniilor de curent n cazul celor dou gaze explic i influena asupra transferului de metal aa cum se va demonstra n continuare.

    n cazul argonului miezul coloanei arcului face ca arcul electric s mbrieze captul liber a srmei electrod, figura 4.4.b, extinzndu-se de la vrful ei pe suprafaa lateral a srmei, datorit diametrului mic al acesteia. Practic arcul electric nconjoar srma pe o anumit poriune a captului liber ceea ce determin transferul cldurii arcului la electrod att prin suprafaa frontal a srmei ct i prin suprafaa lateral a ei, conducnd la nclzirea neuniform i progresiv a captului srmei n zona de aciune a arcului. Aceasta

  • determin topirea captului srmei n toat seciunea ei, la vrf, i o topire parial pe seciune, de la exterior spre interior, n funcie de nivelul temperaturii atinse n fiecare punct a seciunii considerate. Intensitatea gradului de topire scade evident, o dat cu ndeprtarea de vrf. Sub aciunea conjugat a forei de tensiune superficial i a forei electro-magnetice (pinch) are loc concentrarea metalului topit n vrful srmei sub forma unei picturi sferice, nsoit de efectul de autoascuire a electrodului pe

  • p s

    2 2

    2

    2

    2

    2

    4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    poriunea n care s-a produs topirea parial a seciunii srmei, n zona de aciune a arcului electric. Fenomenul de ascuire a captului srmei determin reducerea seciunii i n consecin creterea densitii de curent la interfaa pictur de metal - srm ceea ce conduce la creterea puternic a temperaturii pn la atingerea temperaturii de evaporarea a punii topite. Sub aciunea vaporilor de metal pictura este mpins n baia topit creinduse premisele formrii unei noi picturi. Acest mecanism de formare i desprindere a picturii din vrful srmei determin formarea unor picturi de dimensiunimici (d 1,2d ). Pictura crete n continuare pn cnd sub aciunea greutii proprii sedetaeaz i se transfer n baia metalic sub forma unor picturi mari sau globule, aanumitul transfer globular specific sudrii n CO

    sau amestecurilor bogate n CO . n

    cazul amestecurilor de gaze Ar + CO

    fenomenul este insesizabil dac proporia de

    CO este mai mic de 20%, se manifest tot mai pregnant dac procentul depete20% i are o comportare similar cu cea a transferului n CO

    100% dac procentul

    depete 30% CO n amestec.n fine, gradientul de temperatur diferit din coloana arcului n cazul

    celor dou gaze de protecie influeneaz semnificativ i geometria custurii sudate, figura 4.4.c. n cazul argonului valoarea ridicat a temperaturii arcului electric este limitat doar la zona central corespunztoare miezului coloanei dup care temperatura scade brusc la valori reduse, ce nu pot produce o nclzire semnificativ a zonelor de inciden ale arcului pe componente. Concentrarea puternic a cldurii n miezul coloanei arcului, la argon, pro- duce o nclzire local a metalului de baz nsoit de o topire adnc, respectiv o ptrundere

  • mare, dar limitat la o zon restrns. Aceasta este amplificat suplimentar de disiparea rapid a cldurii n zonele adiacente (reci) ale metalului de baz fr s produc o nclzire semnificativ la nivelul temperaturii de topire a acestor zone. Efectul

    acestor fenomene este formarea unei zone topite nguste i adnci, aa numitul

    deget

    de argon, specific sudrii n argon sau amestecuri bogate n argon, deosebit de defavorabil din punct de vedere tehnologic datorit pericolului de apariie a defectelor de mbinare, lips de topire sau lips de ptrundere, respectiv pericol de fisurare (con- centrator de tensiune).

    n cazul dioxidului de carbon temperatura din coloana arcului se menine nc

  • e2

    2

    2

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    la valori ridicate, capabile s produc nclziri semnificative a zonelor de inciden, la distane mult mai mari fa de axa coloanei dect n cazul argonului, (vezi repartiia temperaturii pe raza coloanei arcului, figura 4.4.a). Are loc astfel o nclzire i topire a metalului de baz pe o zon mai extins att n adnci m ct mai ales lateral, cu efecte asupra mbuntirii geometriei custurii caracterizat printr-o ptrundere uniform. La aceast nclzire a metalului de baz contribuie de asemenea i cldura cedat prin fenomenul de recombinare a gazului ce are loc n zona componentelor, respectiv a bii metalice, ca efect a temperaturii sczute din aceast zon (1800-2000C), propice reaciilor de recombinare. Se apreciaz c din punct de vedere tehnologic geometriacusturii la sudarea n CO

    este cea mai favorabil. Prin urmare amestecarea celor dou

    gaze Ar i CO

    va conduce i la modificarea geometriei custurii sudate. Aceasta este

    una din raiunile principale care stau la baza sudrii n amestecuri de gaze, Ar + CO , a oelurilor nealiate sau slab aliate i anume obinerea unei geometrii mai favorabile a custurii sudate.

    Densitatea. Influeneaz nivelul de protecie a arcului electric i a bii de metal topit, respectiv producerea fenomenului de microsablare la sudarea n mediu de gaze inerte. n tabelul 4.5 se prezint caracteristicile gazelor utilizate la sudare.

    Tabelul 4.5. Proprieti fizico chimice ale gazelor de protecie utilizate la sudare

    Tipul gazului Simbolul chimic

    Specificat la 0C i1,013barr(0,101MPa) Punct de

    fierbere la1,013 barr

    Activitatea chimicDensitatea

    (aer=1,293)Densitatea

    (relativ fa de aer)

    (kg/m3) (C)

    Argon Ar 1,784 1,380 -185,9 InertHeliu He 0,1784 0,1380 -268,9 Inert

    Dioxid de carbon CO2 1977 1,529 -78,5 OxidantOxigen O2 1,429 1,105 -183 Oxidant

    Azot N2 1,251 0,968 -195,8 NereactivHidrogen H2 0,090 0,070 -252,8 Reductor

    Densitatea heliului mult mai mic dect a argonului (de 10 ori), respectiv mai mic dect a aerului determin o protecie slab a arcului i a bii metalice, heliul avnd tendina de ridicare reduce gradul de protecie la sudare.

  • Prin urmare pentru a asiguraun nivel de protecie corespunztor se impune creterea (dublarea) debitului de heliu n comparaie cu debitul de argon cu efecte majore asupra costului gazului de protecie.

    Pe de alt parte heliul fiind mult mai uor dect argonul nu produce fenomenul

  • 22

    2

    2

    2

    4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    de microsablare (ndeprtarea peliculei de oxizii greu fuzibili de pe suprafaa metalelor i aliajelor uoare), ionii de heliu mult mai uori dect ionii de argon nu au energie suficient de mare pentru dislocarea peliculei de oxizi.

    Activitatea chimic. Prin reaciile chimice ce au loc n coloana arcului i la nivelul bii metalice activitatea chimic a gazului de protecie influeneaz comportarea metalurgic. Din acest punct de vedere la sudarea MIG/MAG se disting dou categorii de gaze.

    Gazele inerte sunt gazele care nu reacioneaz chimic cu elementele din coloana arcului i din baia metalic. Din aceast grup fac parte argonul i heliul.

    Gazele active sunt gazele care reacioneaz chimic cu elementele din arc i din baia de metal. Cel mai utilizat gaz din aceast grup este dioxidul de carbon, la care se mai adaug i oxigenul.

    n acest caz n coloana arcului i la nivelul bii au loc urmtoatele reacii chimice:

    disocierea dioxidului de carbon la T > 1600C (disocierea este complet

    la T > 4000C):CO = CO + O

    reaciile de oxidare i reducere:Fe + O = FeO FeO + Mn = MnO + FeSi + 2O = SiO 2FeO + Si = SiO + 2FeMn + O = MnO 2FeO + Ti = TiO + 2FeTi + 2O = TiO FeO + C = CO + Fe

    Se constat c prezena oxigenului n coloana arcului determin oxidarea sau arderea unor elemente de aliere. Aceasta conduce la pericolul formrii oxizilor de fier n custur cu efecte nefavorabile asupra reducerii caracteristicilor mecanice i de rezilien. Diminuarea fenomenului se face prin alierea srmei electrod cu elemente dezoxidante ca Mn, Si, Ti care au aviditate mai mare fa de oxigen dect fierul, reducnd pericolul de oxidare a acestuia. Cel mai puternic dezoxidant este titanul. Oxizii de mangan, siliciu, titan formai, fiind insolubili n metalul topit ies la suprafaa bii i se regsesc pe custur sub form de mici insule de zgur de culoare brun cu aspect sticlos.

    Reaciile chimice la nivelul bii de metal topit pot conduce de ase-menea la pericolul formrii gazelor n baia metalic, ca de exemplu oxidul de carbon, avnd drept consecin pericolul apariiei porilor n custura su-dat.

    Evitarea apariiei porilor n custur se poate realiza prin alegerea corect a cuplului sm - gaz de protecie, corelat i cu alegerea optim a parametrilor

    tehnologici de sudare, n special tensiunea arcului Prezena oxigenului n coloana arcului conduce la oxidarea suprafeei picturilor

  • de metal formate la captul srmei electrod i prin urmare la micorarea tensiunilor superficiale ce acioneaz asupra picturii. Prin urmare desprinderea picturii din vrful srmei electrod se face mult mai uor i mai rapid. Efectul benefic este finisarea transferului picturilor de metal, mbuntirea stabilitii arcului i reducerea mprocrilor de metal prin stropi. Se remarc n acest sens utilizarea oxigenului n proporie de 1...3 % sau a

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    dioxidului de carbon n proporie de 2...5 % n amestec cu argonul la sudarea oelurilor inoxidabile. Procente mai mari de gaz oxidant nu sunt recomandate deoarece se pro- duce o oxidare nepermis a meta-lului custurii, respectiv la utilizarea dioxidului de carbon, n plus pericolul alierii cu carbon i prin urmare pericolul fragilizrii custurii ca urmare a formrii carburilor de crom.

    Reaciile de oxidare la nivelul bii de metal topit, fiind reacii exoterme, conduc la creterea temperaturii bii (de la 1800C la 2200C) cu consecine asupra creterii fluiditii acesteia, creterii ptrunderii sau posibilitii mririi vitezei de sudare. Corelat cu reducerea tensiunilor superficiale la interfaa baie topit - metal solid, determin mbuntirea procesului de umectare cu efecte favorabile asupra lirii, respectiv redu- cerii supranlrii custurii sudate.

    Tot din punctul de vedere al activitii chimice remarcm utilizarea hidrogenului

    ca i gaz reductor n amestecurile gazelor de protecie,

    de formare, folosite la protecia

    rdcinii pe partea opus sudrii, la sudarea oelurilor aliate Inox i nu numai. Amestecul cel mai frecvent utilizat este format din azot plus 5 10% hidrogen. Hidrogenul reduce eventualele urme de oxigen rmase n zona rdcinii evitnd astfel oxidarea acesteia cu consecine asupra scderii rezistenei la coroziune. Utilizarea hidrogenului trebuie fcut cu grij avnd n vedere pericolul de explozie pentru anumite concentraii n aer.

    Puritatea. Gazele utilizate la sudare trebuie s aib o puritate foarte nalt. n tabelul 4.6 se prezint cerinele privind puritatea gazelor i amestecurilor de gaze utilizate la sudare.

    Tabelul 4.6. Puritile i punctele de rou ale gazelor i amestecurilor de gaze

    (conform SR EN 439/96)

    Tipul gazului Simbolul chimic

    Specificat la 0C i1,013barr(0,101MPa) Punct de

    fierbere la1,013 barr

    Activitatea chimicDensitatea

    (aer=1,293)Densitatea

    (relativ fa de aer)

    (kg/m3) (C)Argon Ar 1,784 1,380 -185,9 InertHeliu He 0,1784 0,1380 -268,9 InertDioxid de carbon CO2 1977 1,529 -78,5 OxidantOxigen O2 1,429 1,105 -183 OxidantAzot N2 1,251 0,968 -195,8 Nereactiv

  • Hidrogen H2 0,090 0,070 -252,8 Reductor

    Lipsa de puritate a gazelor determin pericolul producerii defectelor n

  • 4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    mbinarea sudat, n special a porilor, creterea stropirilor i a pierderilor de material de adaos prin stropi, pericolul fisurrii la rece, instabilitatea arcului electric etc.. Prezena apei n gazul de protecie produce pori, stropiri intense sau chiar pericolul ngherii reductorului de presiune cu formarea unui dop de ghea pe canalul fin al acestuia cu consecine asupra obturrii ieirii gazului din butelie i a asigurrii proteciei necesare la sudare. Evitarea unor astfel de fenomene ne plcute se poate face prin purjarea buteliei nainte de utilizare, prin montarea unui deshidrator de gaz pe butelie care conine o substan higroscopic (silicagel) care absoarbe umiditatea, respectiv prin montarea pe butelie a unui prenclzitor alimentat la o tensiune de 24 V de la sursa de sudare. Ca regul general ns nu este recomandat utilizarea la sudare a unor gaze care nu satisfac condiiile de calitate impuse de norme.

    Clasificarea gazelor de protecie utilizate la sudarea n mediu de gaze protectoare n conformitate cu caracteristicile chimice ale acestora i care constituie o baz pentru alegerea combinaiilor srm electrod - gaz de protecie la sudarea diferitelor materiale metalice este prezentat n standardul SR EN 439/96.

    n tabelul 4.6 se prezint principalele gaze de protecie produse n Romania utilizate la sudarea n mediu de gaze protectoare.

    Proprietile termofizice ale gazelor de protecie acioneaz asupra procesului

    Tabelul 4.6. Gazele de protecie produse n Romania

  • 2TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Tabelul 4.6. (continuare)

    de sudare de o manier complex, n funcie de tipul gazului, respectiv de concentraia gazelor n amestec. n cele ce urmeaz se face o prezentare succint a efectelor produse la sudare de principalele gaze de protecie utilizate.

    Caracterizarea succint a gazelor de proteciePrezentarea succint a gazelor de protecie utilizate la sudarea

    MIG/MAG din punctul de vedere al activitii chimice i al proprietilor termo-fizice permite nelegerea facil a aciunilor i efectelor pe care acestea le au n procesul de sudare. Cele mai utilizate gaze de protecie la sudarea MIG/MAG sunt: argonul, heliul, dioxidul de car- bon, oxigenul, hidro-genul, azotul.

    Argon u l (Ar): gaz inert - nu reacioneaz cu materialul; mai greu ca aerul - protecie bun a bii de metal; potenial de ionizare sczut - amorsare uoar a arcului; produce microsablarea suprafeelor;

    Heliul (He): gaz inert, respectiv nu reacioneaz cu hidrogenul; mai uor ca aerul - necesit debite de gaz mai ridicate

    pentru protecia bii metalice; potenial de ionizare ridicat - amorsare dificil a

    arcului, tensiune mai mare a arcului, aport de cldur mai mare; conductibilitate termic mare - aport de cldur mai ridicat; aport de cldur ridicat - umectare mai bun, ptrundere

    adnc i lat, suprafa mai neted, vitez de sudare mrit;Dioxidul de carbon (CO ):

    gaz activ, cu efect oxidant, reacioneaz cu hidrogenul; mai greu ca aerul protecie bun a bii topite; conductibilitate termic mare amorsare mai dificil, tensiune mai

    mare a arcului, transport de cldur mbuntit; disociaz n spaiul arcului CO

    2= CO + O prin creterea volumului de

  • 22

    4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    gaz se mbuntete protecia bii reducnd sensibilitatea la formarea porilor;

    component de baz la sudarea n amestecuri de gaze reduce sensibilitatea la formarea porilor;

    recombinarea n zona materialului 2CO + O2

    = 2CO2

    + Q transferintens de cldur, ptrundere mai lat i mai sigur (fr defecte delegtur);

    tensiune de arc mai mare plus tansfer de cldur ptrundere mare, viteze de sudare ridicate;

    tensiunea crete o dat cu creterea coninutului de CO2

    - stropire maiintens, n special la sudarea cu arc lung;

    efect oxidant formeaz zgur pe suprafaa custurii (oxizi de Mn i Si)intensificndu-se o dat cu creterea proporiei de CO ;

    2 stabilizeaz arcul electric.

    Oxigenul (O ): gaz activ, cu efect puternic oxidant; (de 2-3 ori mai intens ca la CO )

    2 efect stabilizator al arcului electric; reduce tensiunea superficial a picturii de metal i a bii topite:

    trans- fer fin a picturii, stropire extrem de redus, suprafa lat i plat;

    tensiune superficial redus baia metalic curge rapid n faa arcului la

    sudarea vertical descendent (rezult defecte de legtur);

    gaz foarte sensibil la formarea porilor; potenial de ionizare sczut tensiune redus a arcului, aport

    termic diminuat.Hidrogenul (H ):

    gaz activ, cu efect reductor; potenial de ionizare ridicat i conductibilitate termic mare - aport

    termic extrem de ridicat n metalul de baz; concentreaz arcul electric crete densitatea energiei arcului; prin disociere i recombinare - mbuntete transferul de cldur

    al arcului ctre componente; aport termic i arc concentrat creterea ptrunderii sau a vitezei

    de sudare; riscul formrii porilor la oeluri nealiate n anumite condiii; creterea proporiei de H

    2 creterea riscului de formare a porilor la

  • 2sudarea oelurilor inoxidabile austenitice.Azotul (N ):

    gaz reactiv reacioneaz cu metalul la temperatur ridicat, inert la temperatur redus; formeaz pori n oeluri;

  • 150

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    determin durificarea materialului, n special la oeluri cu granulaie fin; stabilizeaz austenita, reduce proporia de ferit.

    Alegerea gazelor de protecie la sudarea oelurilor carbonLa sudarea oelurilor carbon se utilizeaz n general amestecurile de

    gaze. Utilizarea acestora este justificat de mbinarea proprietilor termo-fizice diferite, pentru obinerea unor performane tehnologice superioare.

    n acest sens la sudare se pot ntlni amestecuri de dou trei sau mai multe amestecuri de gaze, dup cum urmeaz:

    $ArgonulNu se recomand utilizarea argonului n proporie de 100% deoarece

    pro- duce un arc electric instabil, formarea inevitabil de pori n custur, aspect mai puin plcut a mbinrii sudate. Baia metalic este deosebit de vscoas ceea ce duce la pori n custur, crestturi marginale, supranlare excesiv, solzi puternic conturai.Rezolvarea problemei se realizeaz prin adaosuri de elemente oxidante, O i/sau

    CO . 2 2

    $ Dioxidul de carbonAre marele avantaj al obinerii unei geometrii deosebit de favorabile a

    custurii (mai puin supranlarea), al realizrii unor mbinri sudate cu porozitate extrem de redus, respectiv a unui pre de cost sczut. n mod special la sudarea cu arc scurt, respectiv la puteri reduse ale arcului electric aportul termic ridicat al dioxidului de car- bon permite obinerea unor viteze de sudare superioare. Totodat la puteri reduse stropirea nu este mult mai ridicat comparativ cu sudarea n amestecuri de gaze. Intensitatea stropirii crete ns semnificativ cu creterea puterii arcului electric.

    Prin oxidarea intens rezult o cantitate mrit de zgur pe custur, iar supranlarea mare i solzii grobi asigur o estetic mai puin plcut a custurii.

    $ Amestecul Ar + O2Aceste amestecuri pot fi mprite n dou

    grupe: Ar + 4-5% O . Sunt ideale la sudarea tablelor subiri n poziie normal

    2(PA sau PB). Se caracterizeaz prin stropire redus i sensibilitate mritla formarea porilor.

    Ar + 8-12% O . Creterea procentului de O2 reduce tendina de formare a

    2porilor. Sunt recomandate la sudarea tablelor murdare icu under de laminare.

  • 151

    2

    2

    Amestecurile Ar + O au de asemenea o mare capacitate de umplere a rosturilor la sudare, dar i dezavantajul unei ptrunderi necorespunztoare la sudarea vertical descendent, respectiv intensificarea formrii zgurii.

    $ Amestecul Ar + COEste amestecul cel mai frecvent utilizat la ora actual la sudarea n

    amestecuri de gaze, distingndu-se combinaia 82% Ar + 18% CO , (sau 80% Ar + 20% CO ). 2 2

  • 22

    2

    2

    2

    2

    2 2

    2 2

    2 2

    152

    4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    Combin avantajele CO pur cu stropirea redus a amestecurilor Ar + O . n domeniile2 2

    n care stropirea i cantitatea de zgur sunt critice (ex. industria auto) tendina actualeste reducerea proporiei de CO

    din amestec ceea ce duce la reducerea proporional

    a stropilor. La sudarea tablelor ruginite, cu under sau murdare se recurge la cretereaproporiei de CO la 10 25% n vederea reducerii tendinei de formare a porilor.

    Lasudarea tablelor pasivizate din domeniul construciilor navale se utilizeaz amestecurile cu 40% CO , care asigur formarea unor custuri fr pori (soluia clasic totui nacest domeniu este sudarea n CO

    cu srm plin sau tubular.

    $ Amestecul Ar + O

    + CO

    Dezvoltarea amestecurilor cu 3 componente a urmrit obinerea unor amestecuri

    care s combine stropirea redus specific amestecurilor Ar + O

    cu avantajele sudrii

    n CO , mbinare cu porozitate redus, vitez de sudare ridicat, ptrundere mare i sigur. Exist 2 tipuri fundamentale de amestecuri de gaze cu 3 componente.

    $ Amestecul Ar + He + O

    + CO

    S-au dezvoltat pentru sudarea MAG cu rat ridicat de depunere.Cel mai cunoscut este amestecul T.I.M.E., 26,5% He + 8% CO

    + 0,5% O

    + 65% Ar. Avantajelor cunoscute ale O i CO se adaug avantajul He de mbuntire 2 2a capacitii de umectare a bii metalice, respectiv lirea custurii. Preul de cost algazului este relativ ridicat. Cele mai noi dezvoltri n domeniul sudrii MAG cu rat ridicat de topire arat posibil stabilizarea arcului rotitor n amestecuri de Ar + He + O , iar stabilizarea arcului spray n amestecuri de Ar + He + CO , (variantele Rapid Arc2 2i Rapid Melt).

    n tabelul 4.7 se prezint sintetic alegerea gazului de protecie pentru sudarea diferitelor materiale metalice.

    Tabelul 4.7. Alegerea gazului de protecie n funcie de metalul de baz

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    4.4. Transferul de metal la sudarea MIG/MAG

    Transferul de metal la sudarea prin topire cu arcul electric cu electrod fuzibil este un proces complex, guvernat de o diversitate mare de fenomene de natur electric, electromagnetic, mecanic, chimic, termodinamic, etc., respectiv de intensitatea de manifestare a acestor fenomene n anumite condiii date de sudare. Aceste fenomene se manifest prin dezvoltarea n arcul electric a unor fore, a cror orientare i mrime determin prin echilibrul realizat la un moment dat desprinderea sau meninerea picturii de metal topit n vrful electrodului fuzibil. Prin urmare aciunea acestor fore poate fi n sens favorabil desprinderii picturii sau a mpiedicrii acestei desprinderi, ruperea echilibrului de fore prin creterea ponderii unora n detrimentul celorlalalte producnd desprinderea picturii de metal i transferul acesteia prin coloana arcului electric n baia metalic.

    Modul de transfer a picturii de metal la sudarea prin topire cu arcul electric cu electrod fuzibil difer foarte mult de la un procedeu de sudare la altul, iar n cadrul aceluiai procedeu depinde de condiiile tehnologice concrete de sudare. Institutul Internaional de Sudur I.I.S./I.I.W. a fcut o clasificare a formelor de transfer a picturii de metal.

    n cazul sudrii n mediu de gaze protectoare cu electrod fuzibil MIG/MAG, modul de transfer a metalului topit cunoate cea mai mare varietate de forme, ceea ce determin creterea complexitii procesului tehnologic la sudare.

    Practic modul de transfer a metalului topit la sudarea MIG/MAG poate fi considerat un parametru tehnologic nou, specific acestui procedeu, de care trebuie s se in cont la elaborarea tehnologiei de sudare, prin implicaiile tehnologice i nu numai pe care le are.

    Modul de transfer este o caracteristic principal a procedeului de sudare

    MIG/MAG.Pentru explicarea i neleneaz transferul de metal topit prin coloana

    arcului este important cunoaterea principalelor tipuri de fore care acioneaz asupra picturii i factorii care influeneaz mrimea acestora.

    De valoarea i ponderea acestor fore depinde n anumite condiii concrete de sudare modul de transfer a picturii la sudarea MIG/MAG.

    Diversitatea fenomenelor din arcul electric determin apariia urmtoarelor fore care acioneaz n arc i asupra picturii de metal topit, figura 4.5:

    1 fora electromagnetic Fem (fora pinch Fp);2 fora tensiunii superficiale F;3 fora gravitaional Fg;

  • 4 fora de reacie anodic Fan;5 fora jetului de plasm Fj;6 fora electrodinamic Fed;

  • 2p

    2

    2

    4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    Fora electromagneticFora electromagnetic

    Fem sau fora pinch Fp aa cum mai este ntlnit n literatura de specialitate, este generat de interaciunea liniilor de curent de acelai sens care parcurg un conductor electric (srma electrod i co lo ana ar c u lui) , int er ac iune manifestat prin tendina de apropiere a acestora. Modulul forei pinch depinde n principal de valoarea curentului de sudare, fiind direct proporional cu ptratul acestuia. Pentru calculul forei pinch Fp se folosete relaia:

    Fig. 4.5. Forele dezvoltate n arcul F = 2 0 I r 4

    4

    [ N]

    sau

    electric 8 dp

    F = 20 I

    [N]

    unde:

    p 4 a 2

    relaia:

    Is curentul de sudare (A); permeabilitatea magnetic;r (a) distana punctului de aplicaie a forei pinch fa de axa picturii

    (srmei);dp diametrul picturii;

    Pentru calculul aproximativ a forei Fp, ilustrativ pentru sudare, se poate folosi

    I2F = s [dyn]p 2Fora tensiunilor superficiale. Tensiunea superficial acioneaz cu o

    for F. Aceast for acioneaz n toate fazele de transfer a picturii de metal topit n baia metalic. Tensiunea superficial () este n principal o caracteristic

  • de material. Cunoaterea ordinului de mrime a acesteia permite nelegerea mai bun a fenomenelor de transfer la sudarea acestor materiale. Valoarile tensiunii superficiale pentru cele mai importante materiale metalice utilizate la sudare sunt: = 1,2 N/m pentru oel carbonnealiat sau slab aliat; = 0,9 N/m pentru cupru; = 0,6 N/m la aluminiu; = 1,7 1,9 N/m pentru oel nalt aliat inoxidabil.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    n cazul picturilor mari fora dat de tensiunea superficial are expresia:

    F = 2 r f r

    a unde:

    tensiunea superficial a metalului lichid al picturii; r raza srmei electrod; f funcie complex ce depinde de raportul (r/a); a constanta de capilaritate a materialului lichid.

    Importana acestei fore asupra mecanismului de transfer a picturii de metal se poate observa i din apariia recent a unui nou mod de transfer bazat exclusiv pe aciunea tensiunilor superficiale, carei poart numele i anume transferul prin tensiune superficial sau S.T.T. (Surface Tension Transfer), care va fi prezentat ntr-un subcapitol ulterior.

    Fora gravitaionalFora gravitaional (Fg) acioneaz n general ca o for care

    favorizeaz desprinderea picturii, cu excepia sudrii n poziii dificile (peste cap). Valoarea ei este determinat n principal de mrimea picturii conform relaiei:

    G = mp gunde:

    mp - masa picturii; g - acceleraia gravitaional.

    Fora de reacie anodicFora de reacie anodic (Fan) este generat de presiunea vaporilor de metal

    care se degaj ca urmare a temperaturii locale ridicate care apare pe suprafaa picturii (n pata anodic) datorit concentrrii arcului electric pe o zon foarte mic aa cum este extinderea petei anodice, 10-8 10-6 m.

    Conductibilitatea termic mai ridicat a dioxidului de carbon dect a argonului determin un gradient de temperatur mult mai mare n coloana arcului. Prin urmare miezul coloaneiarcului n acest caz va fi la rndul lui foarte redus. Practic arcul electric este concentrat punctiform pe suprafaa picturii ce se formeaz n vrful srmei, figura

    6 Meca

  • nismul generrii forei de reacie anodic

    4.6.Fora electrodinamicFora electrodinamic Fed

    apare ca efect conjugat a dou aciuni. Punctul de aplicaie a forei se gsete pe interfaa pictur srm n axa srmei electrod. n prima faz aciunea de strangulare a picturii sub efectul forelor pinch determin o reducere puternic a suprafeei de contact dintre

  • 4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    srm i pictur cu formarea unei puni de metal foarte nguste cu un diametru de ordinul zecimilor de mm.

    Fora electrodinamic are o pondere important n cazul transferului prin pulverizare (cureni mari de sudare), transferului n curent pulsat n perioada timpului de puls in cazul transferului prin scurtcircuit cnd apariia curentului de scurtcircuit determin creterea important a forelor pinch, respectiv creterea densitii de curent din zona punii de metal topit la vrful srmei.

    Fora jetului de plasmFora jetului de plasm Fj este determinat de curgerea cu vitez foarte

    mare a plasmei generate n coloana arcului ca urmare a temperaturilor foarte mari atinse n miezul coloanei. Aciunea jetului de plasm asupra picturii poate fi comparat cu aciunea unei vne de fluid (lichid sau gaz), care se deplaseaz printr-o conduct, asupra unui corp de form sferic, aa cum se consider c este pictura de metal aflat n interiorul ei.

    Fora care acioneaz asupra picturii de metal desprinse din vrful srmei electrod

    i aflat n jetul de plasm deplasat cu o vitez foarte mare se poate calcula cu relaia:

    2 2 2

    unde:

    Fj = 2 v p R d Cp

    unde:

    v viteza de curgere a jetului de plasm;p densitatea jetului de plasm; Rd raza picturii;Cp coeficient de curgere a jetului de plasm, invers proporional cu numrul Reynolds (Re):

    Re = R d v

    - vscozitatea jetului de plasm.Tipurile de transfer al picturii de metal topit la sudarea MIG/MAGDiversitatea modurilor de transfer a materialului de adaos constituie o

    caracteristic specific sudrii n mediu de gaze protectoare cu electrod fuzibil MIG/MAG.

    Tipul de transfer al picturii de metal topit din vrful srmeielectrod este influenat n principal de doi factori de baz i anume gazul de protecie, respectiv valoarea curentului de sudare.

    n figura 4.7 se prezint zonele specifice tipurilor de transer n funcie de parametrii tehnologici principali de sudare curent de sudare (viteza de avans

  • a srmei) tensiunea arcului, pentru toate modurile de transfer ntlnite la sudarea MIG/MAG.

    Transferul prin scurtcircuit, cu arc scurt sau short arc sha se caracterizeaz prin scurtcircuitarea arcului electric de ctre pictura de metal topit format n vrful srmei electrod cu o anumit frecven. Modul de desfurare a procesului de transfer n strns

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Tabelul 4.8. Tipuri de transfer a picturii de metal la sudarea MIG/MAG

    Fig. 4.7 Influena curentului de sudare i a gazelor de protecie asupra

  • zonelor de transfer

  • 2 2

    4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    corelaie cu modul de variaie a parametrilor tehnologici principali de sudare curentul de sudare Is respectiv tensiunea arcului Ua este prezentat n figura 4.8.

    n figura 4. 9 se prezint corelaia dintre parametrii tehnologici principali de sudare, curent tensiune i frecvena de scurtcircuit a arcului electric, respectiv frecvenapicturilor la sudarea n CO , folosind o srm

    SG Transferul prin scurtcircuit se utilizeaz la:

    cu diametrul de 0,8 mm.

    Fig. 4.8 - Etapele transferului prin scurtcircuit

    Fig. 4. 9 Influena parametrilor desudare asupra frecvenei de scurtcircuit

    sudarea tablelor subiri (s

  • picturilor.Dimensiunea picturilor depindeFig. 4. 10 Aspectul transferului

    picturii prin scurtcircuit gazul de protecie, de valoarea curentului de

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    sudare, materialul srmei (compoziia chimic), diametrul srmei, etc.. Pentru obinerea transferului prin pulverizare este necesar s fie satisfcute simultan dou condiii importante care se refer la valoarea (mrimea) curentului de sudare respectiv la tipul gazului de protecie utilizat.

    n figura 4.11 este prezentat influena curentului asupra mrimi picturii prin aciunea forei pinch. Se observ c pentru un curent de sudare de 200 A valoarea redus a forelor pinch nu permite strangularea rapid a picturii de metal, care sub aciunea forelor de tensiune superficial crete la dimensiuni mari depind diametrul srmei. Creterea exagerat a picturii conduce la un transfer globular nsoit chiar de scurtcircuitarea arcului electric.

    n tabelul 4.9 sunt prezentate valorile nominale ale curentului de tranziie.

    Fig. 4.11. Influena curentului de sudare asupra mrimii picturii

    Tabelul 4.9. Valori ale curentului de tranziie spray arc

  • t s a g

    p

    4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    Modul de transfer al picturii n funcie de gazul de protecie utilizat este prezentat n figura 4.12.

    Fig. 4.12 Transferul picturilor de metal funcie de gazul de protecie

    Transferul prin pulverizare se utilizeaz la : sudarea tablelor groase: sudarea n poziie orizontal sau n jgheab.

    Aspectul transferului prin pulverizare este prezentat n figura4.13.

    Fig. 4.13 Aspectul transferului picturii prin pulverizare

    Transferul globular, cu ar c lung sa u lo ng ar c se caracterizeaz prin trecerea metalului topit din vrful srmei electrod spre baia metalic sub forma unor picturi mari de metal numite globule fr scurtcircuitarea arcului electric. De aici i denumirea de transfer globu-

    lar. Cnd pictura de metal crete foarte mult pot avea loc scurtcircuite accidentale

    nsoite de stropiri intense. Deoarece ransferul picturiise realizeaz exclusiv ub aciunea forei gravitaionale, care re ponderea cea mai mare, mai este ntlnit i sub denumirea de transfer ravitaional.

    Modul de desfurare arocesului de transfer a picturii este

    Fig. 4.14. Etapele transferului globular al

  • picturii de metal prezentat n figura 4.14.Tr a nsfer ul glo bula r s e

    utilizeaz la : la sudarea tablelor groase;

    la sudarea n poziie orizontal sau n jgheab; la sudarea oelurilor nealiate cu puin carbon i a unor oeluri slab aliate

  • 160

    2

    2

    2

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Datorit modului de transfer n picturi mari i a pierderilor de material prin stropiri, care necesit de cele mai multe ori o operaie ulterioar de curire a stropilor,sudarea cu arc lung n CO

    este tot mai rar folosit n prezent, fiind nlocuit de sudarea

    n amestecuri de gaze bogate n argon, care datorit transferului prin pulverizare pe care l produce elimin dezavantajele transferului globular. Cel mai utilizat amestec la ora actual utilizat pentru sudarea oelurilor carbon este amestecul cu 80%Ar + 20%CO(82%Ar +18% CO ), denumit industrial CORGON 18.

    Transferul intermediar, cu arc intermediar sau transition arc ocup zona dintre domeniul transferului prin scurtcircuit (cu arc scurt) i domeniul

    transferului prin pulverizare (respectiv cu arc lung).Se caracterizeaz prin transferarea picturilor de metal topit din vrful srmei electrod prin dou moduri i anume att prin scurtcircuit ct i gravitaional sau globular. Modul de desfurare a procesului de trans-

    Fig. 4.15. Fazele transferului intermediar al picturii de metal

    fer este prezentat n figura 4.15.Caracterizarea transfe-

    rului intermediar: specific puterilor medii de arc: curent de sudare, respectiv tensiune, medii:Is cr sha < Is < Is cr spa productivitate medie la sudare, diminuat ns mult de rat mare

    a pierderilor de material prin stropi; energie liniar medie introdus n componente; fore dominante n arc: fora pinch, fora electrodinamic,

    fora gravitaional; nu este condiionat de gazul de protecie utilizat; transferul picturii: globular i prin scurtcircuit;

    arc instabil;

    pierderi mari de material prin stropi mari i stropiri intense, cuprinse ntre 5 10% se produc cele mai mari pierderi de metal la sudarea MIG/MAG)

  • 161

    Utilizare:

    sudarea tablelor de grosime medie; sudarea n poziie orizontal sau n jgheab; sudarea oelurilor carbon nealiate i a unor oeluri slab aliate.

    Fig. 4.16 Aspctul transferuluiglobular al picturii de

    metal topit

    Aspectul transferului intermediar este prezentat n figura 4.16. Se observ dimensiunea mare

  • 4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    a picturii de metal i formarea lateral a ei la marginea srmei electrod.Transferul sinergic n curent pulsat, sau n impulsuri se

    caracterizeaz prin transferul dirijat a picturii de metal prin arcul electric prin modificarea periodic a curentului de sudare.

    Deosebirea esenial dintre sudarea MIG/MAG n impulsuri i sudarea MIG/ MAG clasic const n faptul c la acest procedeu, curentul de sudare nu mai este constant n timp, ci variaz periodic ntre o valoare maxim curent de puls i o valoare minim curent de baz cu o anumit frecven, figura 4.17.

    n timp ul de puls tp, denumit i timp cald, valoarea ridicat a curentului de puls Ip de t ermin t o pirea rap id i desprinderea sub efectul forelor electromagnetice a picturii de metal de

    dimensiuni mic i f r scurtcircuitarea arcului electric,asemn tor tr ansfer ulu i pr in

    Fig. 4.17. Principiul procedeului desudare n curent pulsat pulverizare, figura 4.17. n

    timpul de baz tb, denumit i timp rece,

    curentul de baz Ib de valori relativ mici asigur ntreinerea arderii stabile a arculuielectric fr ns s produc topirea srmei, respectiv transferul picturii.

    4.5. Parametrii tehnologici ai curentului pulsat

    Principalii parametri ai curentului pulsat sunt, figura 4.18: curentul de puls Ip; curentul de baz Ib; timpul de puls tp; timpul de baz tb; frecvena pulsurilor f; durata ciclului de puls tc; curentul mediu de sudare Im ; curentul critic (de tranziie ) Itr;

  • curentul efectiv Ief.Acest caz part icular

    al sudrii MIG/MAG n curent pulsat caracterizat prin transferul unei

    Fig. 4.18. Parametrii curentului pulsat singure picturi pe puls poartdenumirea de sudare sinergic

    i

  • 2p p

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    constituie optimul reglrii parametrilor tehnologici de sudare, din punct de vedere a stabilitii arcului electric, a eliminrii totale a stropilor, a controlului dimensiunilor picturilor, respectiv a energiei introduse n componente.

    n literatura de specialitate sunt prezentate corelaii ntre curentul de puls Ip i timpul de puls tp pentru asigurarea unui transfer optim. Aceste corelaii sunt de forma :

    In t = Dunde, n i D sunt constante ce depind n mod esenial de natura metalului de baz, de diametrul srmei i de gazul de protecie; de exemplu, pentru o srm de oel nealiat cu diametrul de 1,2 mm i utiliznd un amestec de gaze Ar + 1,5% O , valorile celor douconstante sunt : n = 2 i D = 400 A2s.

    n figura 4.19 se prezint corelaia dintre curentul de puls Ip i timpul de puls tp, pentru asigurarea unui transfer optim al picturii (o pictur pe puls).

    Fig.4.19. Corelaia Ip

    cu tp

    n tabelul 4.10 se prezint domeniul de variaie a principalilor parametri ai curentului pulsat folosii frecvent pe instalaiile de sudare utilizate n practic.

    Tabelul 4.10. Domeniul de variaie a parametrilor curentului pulsat

  • Observaie: cel mai dificil de stabilit dintre parametrii de mai sus este durata optim a curentului de puls tp.

    Transferul sinergic n curent pulsant este utilizat: la sudarea oelului carbon:

  • 4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    pentru tehnologii de sudare specifice transferului intermediar; la sudarea stratului de rdcin; la sudarea n poziie; transferul (procedeul) ideal la sudare aluminiului i aliajelor sale

    n spe- cial n domeniul transferului prin scurtcircuit i intermediar; nu este recomandat n domeniul transferului prin pulverizare; ptrundere

    asigur la sudare; estetic foarte bun a custurii; se pot suda MIG pulsat table subiri de pn la 1 mm (comparabil

    cu sudarea WIG); la sudarea oelurilor nalt aliate: n toate domeniile de transfer; la sudarea cuprului i aliajelor de cupru: n domeniul specific transferului prin scurtcircuit i intermediar; este transferul (procedeul) optim pentru toate materiale metalice;

    Asp ect u l t r ansfer u lui picturii la sudarea n curent pulsat obinut prin filmare rapid este prezentat n figura 4.20.

    Transferul prin tensiune superficial, sau transferul STT (Surface TensionTransfer), reprezint cel mai nou tip de transfer al picturii de metal la sudarea MIG/MAG. n co nt inuare l vo m numi simplutransferul STT aa cum s-a impus

    Fig. 4.20 Aspectul transferului picturii ncurent pulsat (prin filmri

    rapide)

    deja n literatura de specialitate.Apariia transferului STT

    este indisolubil legat de folosirea invertoarelor n construcia echipamentelor de sudare MIG/MAG, i mai exact de dezvoltarea invertoarelor cu vitez foarte mare de rspuns, respectiv timpi de reacie foarte mici de ordinul microsecundelor. Aceasta presupune ca frecvena invertorului s fie = 100 kHz, performan pe care doar ultima genetaie de invertoare o are.

    4.6. Parametrii tehnologici de sudare

    Elaborarea corect a unei tehnologii de sudare presupune cunoaterea parametrilor tehnologici de sudare, a factorilor de influen care acioneaz

  • asupra acestor parametri, respectiv influena pe care parametrii de sudare o au asupra fenomenelor de transfer a picturii, asupra geometriei custurii, asupra calitii mbinrii sudate n general.

    Parametrii tehnologici de sudare specifici procedeului de sudare n mediu de

  • (TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Fig. 4.21. Mecanismul stropirii din baia metalic la sudareaMIG/MAG cu transfer prin scurtcircuit

    gaze protectoare MIG/MAG sunt:$ natura i polaritatea curentului;$ curentul de sudare (viteza de avans a srmei electrod);$ tensiunea arcului electric;$ viteza de sudare;$ lungimea captului liber al srmei electrod;$ distana duz de gaz pies;$ diametrul srmei electrod;$ debitul de gaz$ nclinarea srmei electrod.

    Natura i polaritatea curentului. Sudarea n mediu de gaze protectoare MIG/ MAG se desfoar exclusiv n curent continuu, polaritate

    invers. Utilizarea polaritii inverse asigura urmtoarele avantaje: stabilitate mai bun a arcului electric, ptrundere mai bun i maisigur a custurii, trans-

    fer n picturi mai fine cu stropiri mai r edu se, geo metr ie mai favorabil a custurii, transferul prin pulverizare a metaluluitopit n cazul cur enilo r de sudare mari,favo r izeaz feno menul de

  • Fig. 4.22. Influena polaritii curentului la

    sudarea MIG/MAG

    microsablare n cazul sudrii aluminiului i aliajelor sale.

  • 24. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    Curentul de sudare Viteza de avans a srmei electrod.Asocierea celor doi parametri tehnologici la sudarea MIG/MAG este

    determinat de interdependena (intercondiionalitatea) care exist ntre aceti parametri i anume relaia direct proporional, ntr-o prim aproximare liniar, a acestora, figura

    4.23. Practic reglarea curentului la sudarea MIG/MAG se face prin modificarea vitezei de avans a srmei electrod, vitez de avans redus curent mic, vitez de

    avans ridicat curent mare.

    Curentul de sudare influeneaz puterea de topire a arcului electric, respectiv rata depunerii

    AD, modul de transfer a picturii prin coloana arcului, geometria custurii mai precis ptrunderea acesteia. Valoarea curentului de sudare depinde

    n principal de materialul de baz (compoziiachimic), de grosimea materialului, de diametrul srmei electrod, tipul de transfer al picturii, de poziia de sudare.

    Fig. 4.23. Corelaia dintre viteza de avans a srmei i curentul de sudare

    dinamicii picturii de metal.

    Dac valoarea curentului de sudare pentru un diametru dat depete o anumit limit se pro- duce perturbarea fenomenului de transfer a picturii (prin pulverizare) cu degenerarea nt r-un proces necontrolabil, aa numitul transfer cu arc rotitor care se rsfrnge asupra

    Acest fenomen este stpnit prin folosirea unor gaze de protecie speciale sau prin utilizarea unor tehnici de sudare diferite de cele din sudarea clasic. Este vorba de sudarea TIME (Transfered Ionized Molten Energy) care folosete un gaz special ternar, coninnd 26,5% He, 8% CO , 0,5% O , restul Ar, care permite sudarea cu viteze de2 2avans ale srmei electrod de pn la 25-50 m/min i valori ale curentului de sudare de400-700A, respectiv sudarea prin tehnici de sudare cu cureni de mare intensitate caRapid Arc (arc rapid) i Rapid Melt (topire rapid) folosind amestecuri de gaze Ar + 4-8% CO la viteze de avans a srmei de pn la 25 m/min, respectiv pn la 40

    m/min

  • (valorile sunt valabile pentru srme de oel cu diametrul de 1,2 mm). Aceste tehnici de sudare ns necesit echipamente de sudare sofisticate, respectiv dispozitive de avans a srmei de mare performan, fiind limitate i de costul ridicat al gazului de protecie.

    La sudarea n poziii dificile, curentul de sudare se reduce cu 1015% la sudarea n corni, respectiv cu 1520% la sudarea peste cap (pe plafon) sau vertical descendent, pentru reducerea volumului bii i diminuarea pericolului de scurgere a acesteia, pentru un control mai bun al procesului de sudare.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Reglarea curentului de sudare prin modificarea vitezei de avans a srmei electrod confer acestui parametru tehnologic un rol foarte important la sudarea MIG/MAG. Practic viteza de avans a srmei electrod prin implicaiile ei la sudare se poate considera parametrul tehnologic principal (de baz) al procedeului de sudare n mediu de gaze protectoare MIG/MAG.

    Viteza de avans a srmei electrod variaz n general ntre 2 m/min i 18 (22) m/ min n funcie de performanele echipamentului (dispozitivului de avans a srmei DAS). Valoarea vitezei de avans se regleaz n funcie de nivelul curentului de sudare necesar din punct de vedere tehnologic.

    n figurile 4.24, 4.25, i 4.26 se prezint corelaia dintre curentul de sudare i viteza de avans a srmei electrod pentru urmtoarele materiale: oel carbon, oel nalt aliat (inox austenitic), aliaj de aluminiu cu siliciu (4043), pentru cele mai utilizate diametre de srm 0,8; 1,0; 1,2; 1,6 mm.

    Fig. 4.24 Corelaia dintre curentul de sudare i

    viteza de avans a srmei pentru oel carbon

    Fig. 4.25. Corelaia dintre curentul de sudare i

    viteza de avans a srmei pentru oel INOX A (Seria

    300)

  • 4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    Fig. 4.26. Corelaia dintre curentul de sudare i

    viteza de avans a srmei pentru aliaj de Al-4043

    (AlSi)

    Tensiunea arculuiTensiunea arcului Ua ste determinat de doi factori principali i anume

    curentul de sudare, respectiv gazul de protecie i deci implicit de tipul de transfer utilizat la sudare.

    Pentru obinerea unui arc stabil i asigurarea unui transfer de metal cu stropiri minime, ntre curentul de sudare i tensiunea arcului electric trebuie s existe o corelaie optim. ntre cele dou mrimi se recomand s existe relaia:

    Ua= 14 + 0,05 Is [V]Influena gazului de protecie asupra tensiunii arcului se prezint n figura 4.27. Influena curentului de sudare, respectiv a vitezei de avans a srmei electrod

    asupra tensiunii arcului pentru o caracteristic extern dat a sursei de sudare este prezentat n figura 4.28.

    Fig. 4.27 Influena gazului de protecie asupra tensiunii arcului

    Fig. 4.28 Influena curentului de sudare asupra tensiunii arcului

    Asigurarea unui transfer optim de metal la sudarea MIG/MAG este

  • strns legat, n anumite condiii date de sudare, de relaia intrinsec stabilit ntre cei doi parametri tehnologici principali curent de sudare tensiunea arcului. Aa cum s-a observat

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    i mai sus exist o infinitate de perechi de valori (Is, Ua) care determin un transfer corespunztor a picturilor de metal. Se poate defini astfel, n coordonate Ua = f(Is), figura 4.29 zona haurat, un domeniu optim pentru perechea de valori (Is, Ua), astfel nct procesul de sudare s se poat desfura n condiii rezonabile.

    Fig. 4.29. Domeniul optim de sudare MIG/MAG

    n tabelul4.11 se prezint domeniul de valori al parametrilor tehnologici de sudare curenttensiune n funcie de tipul de transfer, la sudarea n amestecuri de gaze bogate n argon. Valori din tabel sunt acoperitoare de o gam variat de amestecuri de gaze.

    Tabelul 4.11. Corelaia dintre parametrii tehnologici i tipul de transfer

    Viteza de sudare.Datorit puterii de topire mari a arcului caracterizat prin rat de

    depunere ridicat respectiv ptrundere mare i a posibilitilor de reglarea ntr-un domeniu larg de valori a parametrilor tehnologici curent de sudare tensiunea arcului pentru un diametru de srm, viteza de sudare vs se caracterizeaz prin mrimi relativ mari, lund valori ntr-un domeniu foarte larg cuprins ntre 15 i

  • 100 (150) cm/min, iar la unele variante de sudare putnd atinge chiar 2-4 m/min (vezi sudarea cu 2 srme n tandem). Importana

  • l4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    vitezei de sudare, la sudarea MIG/MAG rezid din influena hotrtoare a ei asupra calitii mbinriisudate, respectiv asupra defectelor pe care le poate introduce n mbinare. Astfel o vitez de sudare prea mic produce, n cazul puterilor mari ale arcului electric, pericolul lipsei de topire sau lipsei de ptrundere prin curgerea bii de volum mare n faa arcului, iar la sudarea stratului de rdcin pericolul strpungerii. Prin supranclzirea bii metalice apare pericolul porozitii n custur. Nu n ultimul rnd prin energia liniar mare introdus n componente crete nivelul tensiunilor i deformaiilor, apare pericolul creterii granulaiei custurii i ZIT lui (subzona de supranclzire) nsoit de degradarea caracteristicilor mecanice i de plasticitate a mbinrii sudate, respectiv creterea temperaturii de tranziie. Este cazul oelurilor slab aliate cu granulaie fin sensibile la supranclziri. Acesta este poate cel mai mare pericol la sudarea MIG/MAG cu vitez mic. O vitez de sudare mare poate de asemenea s afecteze calitatea mbinrii prin pericolul de defecte de legtur pe care le poate introduce, lips de ptrundere sau lips de topire datorit energiei liniare reduse, pericol de pori n custur datorit solidificrii rapide a bii sau proteciei necorespunztoare a arcului i a bii (mbinri de col neptrunse), aspect inestetic a custurii cu lime mic i supranlare mare, etc..

    Viteza de sudare este parametrul care permite cel mai comod, n limitele cele mai largi i cel mai uor, controlul energiei liniare introduse n componente. Calculul energiei liniare introduse la sudarea prin topire cu arcul electric se face cu ajutorul urmtoarei relaii:

    unde:

    E = Ua Is 60 vs[ j / cm]

    Is curentul de sudare (A); Ua tensiunea arcului (V);vs viteza de sudare (cm/min); randamentul de transfer arcului ( = 0,75-0,85)

    Viteza de sudare depinde n principal de urmtorii factori: Metalul de baz Puterea arcului Caracterul trecerii, . Varianta (metoda) de sudare. Tehnica de sudare. Grosimea componentelor respectiv geometria rostului. Gradul de mecanizare.

    Exemplu de calcul privind influena vitezei de sudare asupra energiei

  • liniare, respectiv asupra caracteristicilor mbinrii sudate n cazul sudrii unei mbinri cap la cap cu rost n Y din oel slab aliat cu granulaie fin.

    Parametrii tehnologici de sudare folosii sunt:

  • 170

    l

    l

    l

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    - la rdcin (sudare cu transfer prin scurtcircuit):Is = 140A; Ua = 19V; vs = 14cm / min

    E = Ua Is 60 = 1 4 0 19 = 11400 J / minvs 14

    - la umplerea rostului (sudare cu transfer prin pulverizare): Varianta 1: folosind varianta de sudare multistrat

    (recomandat la acest tip de oel):Is = 3 0 0 A; Ua = 2 9 V; vs = 4 6 c m / min

    E = Ua Is 60 = 3 0 0 29 = 11350 J / minvs 46

    Varianta 2: folosind varianta de sudare n numr mic de treceri

    (nerecomandat):Is = 3 0 0 A; Ua = 2 9 V; vs = 2 3 c m / min

    E = Ua Is 60 = 3 0 0 29 = 22700 J / minvs 23

    Viteza de sudare se poate determina pe cale grafic (fig. 4.30)n tabelul 4.10 se prezint domeniul de variaie a principalilor

    parametri ai curentului pulsat folosii frecvent pe instalaiile de sudare utilizate n practic.

    Fig.4.30. Determinarea grafic a vitezei de sudareObs.: Condiii de sudare: diametrul srmei electrod 1,2 mm; gazul de protecie

    82% Ar + 18% CO2; debitul gazului de protecie 15 l/min.Lungimea captului liber al srmei electrodLungimea captului liber al srmei electrod lcl se definete ca distana

  • 171

    dintre suprafaa frontal a duzei de contact i suprafaa componentelor de sudat, figura 4.31.

  • L

    172

    4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    Tabelul 4.12. Corelaia dintre curentul de sudare i lungimea captului liber

    Fig. 4.31. Definirea lungimii captului liber al srmei electrod lcl

    Lungimea captului liber depinde n principal de curentul de sudare respectiv de tipul de transfer a picturii i de diametrul srmei electrod (fig. 4.31).

    n tabelul 4.12 se prezint valorile recomandate pentru lungimea captului liber n funcie de curentul de sudare.

    Lungimea captului liber se poate defini i ca o funcie de diametrul srmei electrod, figura 4.32 dup cum urmeaz:

    Fig. 4.32. Lungimea captului liber funcie de diametrul srmei

    l 10 x ds (mm) la transfer prin scurtcircuit;cl

    l 15 x ds (mm) la transfer prinpulverizare;cl

    Distana duz de gaz-piesDistana duz de gaz-pies L

    se definete ca distana dintre suprafaa frontal

    a duzei de gaz i componentele care se sudeaz i este n strns corelaie cu

  • 173

    lungimea captului liber a srmei electrod. Se constat c distana duz de gaz pies se ia n general valori cuprinse ntre 10 15 mm (fig. 4.33).

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Diametrul srmei electrodAlegerea diametrului srmei

    electrod ds depinde n principal de grosimea componentelor (tablelor) care se sudeaz, respectiv de curentul de sudare necesar din punct de vedere tehnologic. Alegerea diametrului este condiionat de multe ori i de performanele echipamentului de sudare. Gama de diametre cuprinde urmtoarele

    Fig. 4.33. Poziionarea duzei de contact la sudarea mbinrilor

    de col

    valori: 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,6 mm, diametrul de 1,2 mmfiind cel mai utilizat la ora actual pe plan mondial.

    Fig. 4.34. Influena diametrului srmei electod asupra ratei depunerii AD

    Ptrunderea custurii este mai mare la srme mai subiri datorit creteriidensitii de curent i a forei de refulare a arcului elec- tric. n ultimul caz ns dac valoarea curentului depete o anumit limit ptrunderea custurii paradoxal scade ca efect a curgerii bii (rat ridicat) n faa arcului pe componente. Aceste influene sunt prezentate sugestiv n figura 4.34.

    Debitul de gazGazuldeprotecie asigur

    protecia arcului electric i a bii

    metalice mpotriva ptrunderii gazelor din atmosfer, O , H , N . Acest lucru se realizeaz 2 2 2prin debitul gazului de protecie Q de care depinde calitatea mbinrii sudate. Debite de gazprea mari sau prea mici conduc oxidarea metalului topit, respectiv la porozitate n custur.

    Debitul de gaz depinde de gazul de protecie utilizat (de exemplu He fiind mai uor dect aerul are tendina de ridicare, pentru asigurarea aceluiai

  • nivel de protecie n comparaie cu Ar, debitul de He trebuind dublat), de puterea arcului, tipul de transfer (sudarea cu arc scurt necesit un debit mai mic de gaz dect sudarea prin pulverizare), de viteza de sudare (la viteze mari, debite mai mari i invers), de forma mbinrii sudate (cele mai mari debite se folosesc la mbinri de col n L, mbinrile cap la cap necesit debite mai mari dect mbinrile de col n T, etc.), de locul sudrii (n locuri cu pericol de cureni de aer, debitul va fi mai mare), de metalul de baz care se sudeaz (metalele i aliajele neferoase Cu, Al, respectiv metalele active Ti, Be, necesit debite de gaz mult mai mari dect oelul), de tipul srmei (srm plin sau srm tubular, pentru srmele tubulare debitul de gaz se ia de 8-12 l/min), etc.

  • 4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    Fig. 4.35. Alegerea debitului de gaz

    n general la sudarea oelurilor cu srm plin debitul de gaz variaz ntre 8-20 l/ min n funcie de puterea arcului, lund valori de 8-14 l/min la sudarea cu puteri mici (transfer prin scurtcircuit), respectiv 15-20 l/min la sudarea cu puteri mari (transfer prin pulverizare).

    n figura 4.35 se prezint grafic variaia debitului de gaz funcie de distana duz de gaz-pies respectiv n funcie de curentul de sudare, pentru cazul sudrii oelului i aluminiului.

    n practic pentru calculul debitului de gaz se poate folosi i relaia empiric: Q = (8 15)ds (l/min)

    nclinarea srmei electrodSudarea n mediu de gaze protectoare MIG/MAG se caracterizeaz prin dou tehnici de sudare n funcie de nclinarea srmei electrod , raportat la sensul de sudare:

    sudarea spre stnga sau prin mpingerea custurii, figura 4.36a; sudarea spre dreapta sau prin tragerea custurii, figura 4.36c.

    Fig. 4.36 Influena nclinrii capului

    de

  • sudare asupra geometriei custurii

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Folosirea celor dou tehnici de sudare este posibil datorit absenei zgurii la sudarea MIG/MAG.

    4.7. Sudarea cu srm tubular ST

    Considerat la nceput ca o variant a sudrii MIG/MAG, din care a derivat, procedeul de sudare cu srm tubular ST s-a impus ca un procedeu bine definit, caracterizat de particulariti specifice care-l individualizeaz i personalizeaz, motiv pentru care, n literatura de specialitate din ultimii ani, este tratat ca un procedeu aparte de sine

    stttor, n grupa procedeelor de sudare prin topire cu arcul electric.n acest context procedeul de sudare ST este ntlnit n dou variante

    tratate de asemenea separat i anume sudarea cu srm tubular cu autoprotecie sau protecie interioar (Self-Shielded Flux-Cored Arc welding), respectiv sudarea cu srm tubular cu protecie de gaz sau protecie suplimentar (Gas-Shielded Flux-Cored Arc Welding).

    4.7.1. Principiul procedeului de sudare cu srm tubular

    Principiul procedeului de sudare cu srm tubular este prezentat n figura 4.37.

  • Fig. 4.37. Principiul procedeului de sudare cu srm tubular

  • 4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    Arcul electric arde ntre srma electrod i pies. Srma electrod la rndul ei este format dintr-o teac (eav) metalic n interiorul creia se introduce un miez pulverulent care conine elemente dezoxidante, gazeifiante, zgurifiante, de aliere, etc. asemeni cu substanele din nveliul electrozilor utilizai la sudarea manual. Din acest punct de vedere se poate spune c sudarea cu srm tubular este o alternativ la sudarea manual cu electrozi nvelii putnd nlocui n foarte multe aplicaii acest procedeu, cu rezultate similare sau superioare, dar cu productivitate ridicat datorit posibilitilor de mecanizare, respectiv a utilizrii unor densiti mari de curent, 250-300A/mm2 comparativ cu 12-18 A/mm2 la sudarea manual.

    Srma tubular poate fi privit astfel ca un electrod nvelit cu nveliul n inte- rior ceea ce permite realizarea unui electrod continuu sub form de srm care asigur pe de o parte realizarea unui contact electric alunector, iar pe de alt parte posibilitatea bobinrii srmei electrod fr pericolul fisurrii i desprinderii nveliului de pe electrod. Acest lucru permite antrenarea mecanizat a srmei electrod n coloana arcului prin intermediul unui sisteme de avans cu motoreductor i role de antrenare ceea ce creeaz premisele implementrii unor procese de sudare semimecanizate sau mecanizate.

    Avantajele sudrii cu srm tubular Creterea productivitii la sudare comparativ cu sudare MAG cu

    srm plin ca efect al densitii de curent superioare, 250-300A/mm2, fa de 150A/mm2. Aceasta se concretizeaz prin creterea ratei depunerii AD cu 30-50% (i n unele cazuri chiar mai mult), creterea ptrunderii la sudare, respectiv creterea vitezei de sudare. Creterea productivitii la sudare se manifest n special la sudarea n poziii dificile (vertical) ca efect al posibilitii de sudare folosind valori mari ale curentului i al transferului prin pulverizare n cazul sudrii cu srme tubulare rutilice.

    Calitate superioar a mbinrii sudate cu reducerea pericolului deformare a porilor sau de apariie a defectelor de tipul lipsei de topire sau a lipsei de ptrundere.

    Caracteristici mecanice superioare ale mbinrii sudare, rafinare superioar

    a bii metalice.Reducerea coninutului de hidrogen difuzibil din mbinarea sudat

    la valori de sub 5cm3/100g MD i prin urmare a reducerea pericolului de fisurare la rece sau a pericolului de formare a porilor.

    Geometrie superioar a custurii, cu ptrundere sigur. Stabilitate mai bun a arcului electric (vezi substanele ionizatoare

  • din miez). Reducerea stropirilor, desprinderea mai uoar a stropilor i prin urmare

    reducerea timpului de curire a piesei, respectiv al capului de sudare.

    Posibilitatea alierii suplimentare a metalului depus prin miez. Estetic mai bun a custurii sudate cu solzi fini, respectiv supranlare

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    redus. Posibilitatea sudrii n spaii deschise, pe antier, asemntor

    sudrii manuale cu electrod nvelit, putnd substitui cu succes acest procedeu;

    mbunt irea calitii mbinrilor sudat e execut at e pe table acoperite(grunduite) sau cu suprafee murdare (rugin, grsimi, ulei, vopsele).

    Dezavantajele sudrii cu srm tubular Preul de cost mai ridicat al srmei tubulare comparativ cu srma plin,de

    2 pn la 3 ori. Acest dezavantaj este compensat ns prin reducerea costurilor totale ale execuiei mbinrii sudare, timp, manoper, energie.

    Necesitatea unei operaii suplimentare de ndeprtare a zgurii de pe suprafaa depunerilor, n special la sudarea multistrat;

    Probabilitatea apariiei defectelor de tipul incluziunilor de zgur n custur. Emisie mai puternic de fum i gaze nocive, cea ce implic

    ventilaia forat la locul de munc; dificulti n conducerea pistoletului la sudarea semimecanizat datorit fumului.

    Performanele procedeului:- Curentul de sudare Is = 100-600A;- Tensiunea arcului Ua = 20-35V- Viteza de sudare vs = 20-150cm/min;- Diametrul electrodului ds = 1,0-2,4 (3,2)mm;- Densitatea de curent j = 250-300A/mm2.

    4.7.2. Materiale de sudare la ST

    Materialele utilizate la sudarea ST sunt srma electrod n cazul sudrii cu srm tubular cu autoprotecie, respectiv srma electrod i gazul de protecie la sudarea cu srm tubular cu protecie suplimentar

    Srma electrodSe prezint sub forma unei teci metalice umplute cu un miez

    pulverulent, n urmtoarea gam de diametre: 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,4; 2,8, (3,2).

    nveliul metalic se execut n general dintr-un material nealiat caracterizat prin proprieti bune de ductilitate pentru a permite laminarea i trefilarea uoar a tecii, grosimea acesteia avnd valori sub 0,2 mm.

    Alierea custurii cnd este cazul se face n general prin

  • miez. nveliul metalic (teaca) are urmtoarele roluri: asigur prin topire cantitatea de material de adaos pentru

    realizarea mbinrii sudate sau ncrcarea prin sudare; asigur contactul electric i realizeaz nchiderea circuitului electric de

  • uu

    4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    sudare ntre vrful srmei i pies; pstreaz i protejeaz miezul de pulbere mpotriva umiditii;

    Miezul este un amestec de substane similare nveliului electrozilor i fluxurilor de sudare. Dup rolul pe care l au n procesul de sudare substanele din miez se mpart n:

    substane zgurifiante pentru protejarea metalului topit; substane gazeifiante pentru protecia spaiului arcului mpotriva

    ptrunderii aerului; substane dezoxidante i de rafinare a bii metalice; substane ionizatoare pentru mbuntirea stabilitii arcului; substane (elemente) de aliere pentru alierea n arc.

    Indiferent de forma constructiv a srmei tubulare aceasta se caracterizeaz prin coeficientul de umplere K , care cuantific ponderea miezului n construcia srmei i care se definete prin relaia:

    unde:

    k u =m mi

    m100 %

    m masa epruvetei de srma tubular, (gr);m masa nveliului (tecii sau benzii de otel), (gr).

    iValoarea lui K

    poate varia n limite foarte largi ntre 12 i 45%, n funcie de

    tipul constructiv al srmei, modul de protecie, destinaie, diametru,etc..Clasificarea srmelor tubulare se poate face dup mai multe criterii

    dupcum urmeaz:

    1. n funcie de modul de protecie a bii metalice:- srm tubular cu autoprotecie;- srm tubular pentru sudare n mediu de gaz protector (cu

    protecie suplimentar);- srm tubular pentru sudare sub strat de flux;- srm tubular pentru sudare n baie de zgur.

    2. Dup destinaie:- srm tubular pentru sudarea otelurilor carbon si slab aliate,

    de uz general;- srm tubular pentru sudarea oelurilor cu granulatie fin si

    a oelurilor utilizate la temperaturi sczute;- srm tubular pentru sudarea otelurilor termorezistente;- srm tubular pentru sudarea oelurilor inoxidabile;- srm tubular pentru sudarea fontelor;- srm tubular pentru ncrcarea cu straturi dure.

  • 3. Dup tehnologia de fabricaie:- srm tubular fabricat din benzi metalice prin profilare (fluire)

    i trefilare, procedeul Chemetron;

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    - srm tubular fabricat din evi metalice prin laminare i trefilare, procedeul Oerlikon).

    4. Din punct de vedere constructiv, figura 4.38:

    Fig. 4.38 Forme constructive de srme tubulare

    - srm tubular cu profil de inchidere simplu sudat, fig. 4.38a;- srm tubular cu profil de inchidere simplu, cap la cap, fig. 4.38b;- srm tubular cu profil de inchidere simplu cu margini

    suprapuse, fig. 4.38c;- srm tubular cu profil de inchidere simplu cu indoirea unei

    margini, fig. 4.38d;- srm tubular cu profil de inchidere simplu cu indoirea ambelor

    margini, fig. 4.38e;- srm tubular cu profil de inchidere dubla, fig. 4.38f.

    5. Dup nchiderea conturului:

    - cu contur nchis nesudat (din eav);- cu contur nchis sudat (din band metalic sudat);- cu contur deschis (prin fluire i trefilare):

    6. Dup tipul (caracterul) miezului:- cu miez rutilic;- cu miez bazic;- cu pulbere metalica;- alte tipuri.

    Gazul de protecie

  • La sudarea cu srm tubular protecia coloanei arcului electric, a picturii i a bii metalice se face cu ajutorul zgurii i a gazelor rezultate din arderea substantele

  • 22

    2 2

    4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    zgurifiante i gazeifiante din miezul pulverulent n cazul sudrii ST cu autoprotecie, respectiv prin utilizarea unui gaz de protecie suplimentar proteciei furnizate de miezul pulverulent n cazul sudrii ST cu protecie de gaz.

    Gazele de protecie cel mai frecvent utilizate sunt dioxidul de carbon CO

    100%, respectiv amestecurile de gaze bogate n argon din grupa M21, 75%Ar + 5-25%CO . Se mai utilizeaz amestecul de Ar + 1-5%O2 sau amestecuri de Ar + CO + 2 2O . Alegerea gazului de protecie se face n funcie de tipul srmei i destinaia acesteia(vezi recomandrile productorului), respectiv n funcie de modul de transfer utilizat (curentul de sudare). n cazul sudrii cu transfer prin pulverizare sau n curent pulsat se utilizeaz ntotdeauna amestecuri de gaze bogate nAr cu mai mult de 80% Ar n amestec. Excepie face cazul sudrii cu srme tubulare cu miez rutilic cnd se poate obine trans-fer prin pulverizare chiar i la utilizarea de CO

    100% sau de amestecuri bogate n CO .

    Utilizarea dioxidului de carbon reduce preul de cost al mbinrii, respectiv asigur ptrunderea cea mai mare i mai sigur. Debitul gazului de protecie n acest caz este mai redus dect la sudarea MAG cu srm plin, lund valori ntre 8-20 l/min.

    4.8. Sudarea WIG.

    4.8.1. Principiul procedeului WIG.

    Sudarea WIG (wolfram-inert-gaz) sau TIG (tugsten-inert-gaz) (simbol 141 dup EN ISO 4063, WIG abreviere european, GTAW abreviere american) are largi aplicaii industriale fiind exclusiv utilizat la sudarea unor aliaje speciale cu puritate ridicat, chiar dac productivitatea sa este mai redus dect a celorlalte procedee de sudare n gaze protectoare.

    Schema de principiu a procedeului de sudare WIG este prezentat n fig. 4.39. Se formeaz astfel o baie metalic (5) provenit din topirea superficial a

    suprafeei de ncrcat i care se completeaz cu materialul de adaos provenit din vergeaua (1) introdus n baia metalic (5) i meninut permanent n jetul de gaz protector de ctre operator. Acesta urmrete (prin masca de sudur) i regleaz n permanen volumul de material de adaos necesar mai ales la operaii de ncrcare, precum i adncimea de ptrundere, implicit diluia.

  • Electrodul din W este rcit cu jetul de gaz sau ap, pentru a evita supranclzirea sau deteriorarea sa.

    Arcul se poate alimenta n c.a i c.c. n curent continuu exist dou modaliti de alimentare:

    polaritate direct c.c-, electrodul la catod i piesa la anod

    polaritate invers c.c.+, electrodul la anod i piesa la catod.

    La operaiile de ncrcare prin procedeul WIG se lucreaz de obicei cu c.c.+,

  • 180

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    4.39 Schema de principiu a procedeului de sudare i ncrcare W.I.G.

    1-MA vergea, 2- MA topit, 3- custura sudat, 4- electrod de W, 5- baie metalic, 6- arc electric, 7- pistolet de suadre, 8- legtur la mas pies, 9- legtur eelctricp

    surs,10- reductor presiune gaze, 11- piese, 12- cablu rcire cu ap cap sudare, 13- butelie

    Ar,14- surs de sudare electric, 15- manometru debi gaz Ar.

    unde bilanul termic pe pies e mai redus; ca rezultat baia metalic este larg i mai puin adnc.

    Electrodul fiind bombardat de electroni, care-i cedeaz energia, se nclzete puternic motiv pentru care se utilizeaz diametre mai mari ale electrodului de W sau obligatoriu rcirea cu ap a acestuia. Ionii de Ar, fiind grei la impactul lor cu piesa, ei sparg pelicula de oxizi de pe suprafaa piesei, iar jetul de gaz o nltur, producndu-se o sablare electric a piesei, fenomen deosebit de favorabil la piese acoperite cu oxizi greu fuzibili (Al, Hg).

    Alimentarea n c.a. (utilizat mai ales la piese din Al) favorizeaz o situaie intermediar, fenomenele se amelioreaz n condiiile de cu r ir e s u pe r fic ial a suprafeelor.

    Se mai utilizeaz i curent pulsat, n polaritate direct , sit ua ie n car e deformaiile sunt reduse.

  • 181

    Desfurarea sud- rii cu procedeul WIG este

    Fig. 4.40. Desfurarea procesului de sudare cu procedeul WIG.

    schematizat n fig. 4.40.Ast fel nceperea

  • 4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    procesului de sudare (a) se face innd pistoletul perpendicular pe suprafaa componentelor un timp suficient necesar formrii bii metalice; se nclin apoi pistoletul la aproximativ 750 i se aduce vergeaua de metal de adaos n arc topindu-se o pictur (b). Dup aceea, vergeaua se retrage (c), pistoletul avanseaz cu un pas i procesul se continu aducnd din nou vergeaua n arc. Retragerea vergelei trebuie s fie efectuat n limitele protectoare ale perdelei de gaze, insuflate pentru a nu se oxida vrful incandes- cent al vergelei n contact cu atmosfera nconjurtoare.

    Sudarea WIG are i o variant fr vergea de metal de adaos, n cazul tablelor foarte subiri cu margini ndoite (la fel ca i la sudarea oxiacetilenic).

    Sudarea WIG se poate aplica n toate cazurile, att ca poziii de sudare, forme i dimensiuni de custur, ct i tipuri de metale de baz, fiind considerat procedeul universal de sudare.

    ntruct sudarea WIG este manual, iar curentul de sudare este limitat de diametrul electrodului nefuzibil de Wolfram, productivitatea procedeului este redus (asemntoare cu productivitatea sudrii cu electrozi nvelii). Din acest motiv, sudarea WIG nu este eficient la grosimi mari i custuri lungi. Domeniul preferat al sudrii WIG este cel al tablelor subiri (tablele cu g < 3 mm se sudeaz fr metal de adaos, iar cele cu g > 3 mm se sudeaz cu metal de adaos). n cazul n care componentele au grosimi de 10 15 mm, se recomand ca sudarea WIG s fie nlocuit cu sudarea MIG.

    Datorit preului relativ ridicat al gazelor protectoare, n toate cazurile n care se poate suda cu electrozi nvelii sau MAG, aceste procedee vor fipreferate procedeului WIG.

    O metod de mrire a productivitii procedeului WIG este sudarea WIG cu srm nclzit, a crei schem de principiu se poate observa n fig. 4.41.

    Fig. 4.41. Sudarea prin procedeul WIG cu srm antrenat i nclzit

    suplimentar.

    La aceast metod avansul srmei se realizeaz mecanizat ca i n cazul procedeelor MIG, MAG, ceea ce uureaz executarea operaiei de sudare.

  • Prin nclzirea suplimentar a captului liber al srmei 1, cu ajutorul curentului produs de sursa de curent 2, prin intermediul contactului alunector 3, aportul termic n baia de sudur 4 este mult mai mare i topirea se efectueaz cu o vitez sporit.

    Ca urmare crete randamentul topirii metalului de adaos, dup cum se observ

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    n fig. 4.42, respectiv crete productivitatea procedeului de sudare.

    Varianta de sudare

    Fig. 4.42. Randamentul topirii metalului de adaos

    la sudarea WIG i la sudarea WIG cu srm nclzit.

    WIG cu srm nclzit este frecvent aplicat la sudarea de ncrcare, la care este impus o participare redus a metalului de baz la sudur.

    4.8.2. Materiale utilizate la sudarea WIG.

    Materialele necesare la sudarea WIG sunt prezentate n continuare: electrozi nefuzibili materiale de adaos (vergele sau srme) gaze protectoare

    Electrozii nefuzibili pentru sudarea WIG sunt confecionai din Wolfram sau din Wolfram aliat cu Th (1 2 % Th) sau cu Zr (0,3 0,5 % Zr).

    Prin alierea wolframului se obin electrozi care permit sudarea cu densiti mai

    mari de curent i cu uzuri mai mici ale electrozilor. Uzura electrodului depinde n primul rnd de puritatea gazului protector i de valoarea curentului n raport cu curentul maxim admis, pentru un anumit diametru de electrod i o anumit polaritate.

    Pregtirea electrodului nefuzibil pentru sudarea WIG difer dup natura i polaritatea curentului.

    Dup cum rezult din fig. 4.43 vrful electrodului i modific forma n timpul

    sudrii (b), iar custura prezint parametrii geometrici variai (c).

    Fig. 4.43. Pregtirea electrozilor nefuzibili (a), aspectul vrfului electrodului n timpul

    sudrii (b) i forma custurii de rezult dup

  • sudare (c), n funcie de curentul continuu (polaritate direct cc- sau invers cc+) sau

    alternativ (ca).

    n tabelul 4.13 sunt prezentai electrozi nefuzibili la sudarea WIG.

  • 4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    Tabelul 4.13. Electrozi din wolfram (EN 26848)Marcaj culoare, compoziia chimic

    Simboluripentru

    ambalajeUtilizare Simbol Nr. mat. Greutate Culoare

    Utilizare electrodului

    Trebuie s fievizibile:- simbol pentru compoziia chimic- simbol culoare- diametru electrod- firma productoare- lungime electrod

    WP 2.6005 Fr VerdeT

    IER

    E- fr pori,incluziuni- fr defecte de suprafa (under, fisuri, microfisuri)- fr bavuri- suprafacurat

    - grsime- ulei

    - Lungimi:50,75,150,175- Diametre(mm):

    0,5;1,0;1,6;2,43,26,48,0

    WT 4 0,35...0,55 oxidde Thoriu Albastru

    WT 10 2.6022 0,8...1,2 oxid deThoriu Galben

    WT 20 2.6026 1,7 2,2 oxid deThoriu Rou

    WT 30 2.6030 2,8 3,2 oxid deThoriu Violet

    WT 40 2.6036 3,8...4,2 oxid deThoriu Orange

    WZ 3 0,15...0,5 oxidde Zinconiu Maro

    WZ 8 2.6062 0,7...0,9 oxid deZinconiu Alb

    WL 10 2.6010 0,9...1,2Lanthanoxid Negru

    WL 20 1,7...2,2LanthanoxidAlbastru

    nchis

    WC 201,8...2,2Ceroxid Gri

    Electrod Wolfram pur Electrod Wolfram + Thoriu

    Dezavantaje Avantaje Dezavantaje Avantaje- durabilitate sczut- aprindere dificil- curent de sudare mic

    - pre avantajos- n c.a. influen redus i stabilitate bun a arcului

    - mai scumpi-sudabilitate mic a arcului n c.a.

    - durabili-tatemare- aprindere mai bun- intensitate mai mare

    Materiale pentru electrozi la sudarea WIG

    Wolfram aliat cu0,9 4,2% Thoriu

    Wolfram pur Wolfram aliat cu 0,3 0,9% Zn

  • ss

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Tabelul 4.13. Electrozi din wolfram (continuare)Tipul

    electroduluiElectrod pur Electrod aliat

    Avantaje - pre avantajos- n c.a. influen redus i stabilitate bun a arcului

    - durabilitate mare- aprindere mai bun- intensitate mai mare

    Dezavantaje - durabilitate sczut- aprindere dificil- curent de sudare mai mic

    - mai scumpi- stabilitate mai mica arcului n c.a.

    Materialul de adaos utilizat la sudarea WIG.La procedeul WIG metalul de adaos se prezint sub form de vergele,

    benzi din tabl tiate la foarfece, srme i uneori pulberi metalice.Compoziia chimic a metalului de adaos trebuie s fie ct mai

    apropiat de compoziia chimic a componentelor care se sudeaz, ntruct n atmosfera protectoare inert nu au loc reacii de oxidare sau pierderi prin volatilizare (cu excepia componentelor uor volatile din aliaje. Spre exemplu: zincul din alame etc).

    Exist i situaii n care metalul de adaos are o compoziie total diferit fa de cea a componentelor i anume, n cazul n care se urmrete ca sudura s aib alte proprieti fa de MB (spre exemplu: sudarea de ncrcare).

    Gazele protectoare utilizate la sudarea WIG.n cazul sudrii prin procedeul WIG poate fi utilizat ca mediu protector

    orice gaz inert i insolubil n materialul electrodului nefuzibil i din baia metalic.

    n practic la sudarea WIG a oelurilor sunt utilizate cel mai frecvent Ar (n

    Europa), Ar sau He (n SUA, Canada ).Cu ct puritatea gazului inert este mai mare, cu att este posibil

    utilizarea unor cureni mai mari pentru acelai diametru al electrodului, fr a se produce o uzur excesiv a acestuia. Prin aceasta rezult i o productivitate mai mare a procedeului (spre exemplu: la o puritate a argonului de 99,9 % corespunde o vitez de sudare v = 4 cm/s, pe cndpentru 99,3 % puritate, rezult v 2,5 cm/s), precum i o calitate mai bun a sudurii (lasudarea cu argon de puritate ridicat, chiar n cazul vitezelor mari de sudare nu se obinpori n custur).

    Prin amestecarea gazelor cu poteniale de ionizare diferite, poate fi

  • variattensiunea arcului ntr-o gam destul de larg de valori, dup cum rezult din fig. 4.44.

    n cazulsudrii unor aliaje neferoase (Al, Mg, Cu etc), introducerea hidrogenului n amestecul protector de gaze este interzis, deoarece provoac pori i fisuri n custur.

    Rezult c la sudarea WIG se poate utiliza ca gaz protector argonul sau amestecuri de gaze avnd ca baz tot argonul.

  • 4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    Fig. 4.44. Tensiunea arcului n funcie de amestecul de gaze utilizat la sudare.

    4.8.3. Amorsarea arcului electric la sudarea WIG

    Amorsarea arcului electric se poate face pe dou cai: prin atingerea piesei de ctre electrod (fig. 4.45) sau prin impuls de nalt tensiune (fig. 4.46)

    apropierea de pies scurtcircuit + nclzire formarea arcului electricFig. 4.45.Amorsarea prin atingerea piesei de ctre electrod

    apropierea de pies Aprinderea prin impuls de formarea arcului electric nalt tensiune

    Fig. 4.46. Amorsarea prin impuls de nalt tensiuneI generator de impulsuri G surs de sudare

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Pentru a forma arcul ntre electrod i pies, spaiul dintre acestea trebuie s fie conductor etectric. Datorit temperaturii nalte la aprindere, gazul protector devine conductor.

    Pentru a evita incluziunile de W n cordon se recomand amorsarea arcului pe o tabl de Cu. Metoda este valabil pentru sudarea n curent continuu.

    Prin amorsarea arcului fr atingere se evit impurificarea bii metalice. Metoda se folosete att la sudarea n curent continuu ct i alternativ.

    n fig. 4.47 se prezint ciclul de amorsare a arcului electric n 2 timpi la sudarea

    WIG.

    Fig. 4.47. Ciclul de amorsare in 2 timpi.

    La apsarea tastei de pe pistolet ncepe evacuarea gazului la un debit stabilit i totodat ncepe s creasc curentul dup sudare. Dup aceasta se atinge valoarea curentului de sudare care a fost reglat, atta timp ct tasta este apsat. La eliberarea tastei curentul ncepe s scad pe durata stabilit (down slope) iar debitul de gaz scade i el. n timpul down slope tasta poate fi acionat pulsatoriu.

    n fig. 4.48 se prezint ciclul de amorsare a arcului electric n 4 timpi la sudarea

    WIG.

    Fig. 4.48. Ciclul de amorsare in 4 timpiLa apsarea tastei ncepe curgerea gazului pe o durat prestabilit.

    Dup trecerea acestui timp se produce amorsarea arcului. Curentul de sudare

  • crete automat pn la valoarea reglat. n timpul sudrii tasta nu trebuie acionat. Pentru iniierea scderii curentului, tasta trebuie apsat, curentul scade pna la valoarea reglat. La eliberarea tastei n timpul scderii curentului, procesul de sudare icetaz imediat. Continu

  • 4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    ns s se scurg gaz protector pe o durat prestabilit.

    4.8.4. Stabilirea parametrilor tehnologici la sudarea prin procedeul WIG.

    Sudarea WIG n curent continuu polaritate direct este preferabil celorlalte posibiliti de sudare WIG, ntruct ptrunderea custurii este maxim, dar mai cu seam deoarece la polaritatea direct uzura electrodului nefuzibil de wolfram este redus. La sudarea WIG cu polaritate direct (cc-) electronii sunt dirijai spre pies, iar ptrunderea este mare, electrodul de wolfram fiind mai puin solicitat termic.

    La sudarea WIG cu polaritate invers, electronii sunt dirijai asupra electrodului de wolfram, care este suprasolicitat termic i se uzeaz, n schimb ionii grei pozitivi de argon sunt dirijai spre baie i realizeaz microsablarea suprafeei acesteia, ceea ce este un avantaj.

    Uzura electrodului de wolfram poate fi ntructva dimensionat prin alegerea uni diametru mare a electrodului i printr-o rcire intens a acestuia.

    Efectul de microsablare cu ioni grei pozitivi de argon se manifest i n cazul sudrii WIG cu curent alternativ n timpul semiperioadei n care polul + corespunde electrodului de wolfram. Pentru cealalt semiperioad efectul de microsablare nu se manifest, dar se reduce suprasolicitarea termic a electrodului, care nu mai este bombardat de electroni.

    Rezult c n cazurile n care la sudarea WIG este necesar microsablarea suprafeei bii pentru nlturarea mecanic a peliculelor greu fuzibile de oxizi (spre exemplu: la sudarea aluminiului i aliajelor sale) este preferat din motive economice sudarea WIG n curent alternativ, fa de sudarea WIG n curent continuu polaritate invers (cc+) (uzura electrodului de wolfram este mai redus).

    Efectul de redresare al curentului alternativ prin arcul electric se manifest intens la sudarea WIG n curent alternativ a aluminiului, ntruct emisia de electroni a electrodului de wolfram fierbinte i de form ascuit este mai mare dect emisia electronic a bii de aluminiu, care e mai rece i de form aplatizat. Astfel rezult c la aceeai tensiune prin arc trece un curent mai mare atunci cnd electrodul este catodul, deci atunci cnd baia metalic este catodul.

    Aceast asimetrie a alternantelor curentului alternativ (fig. 4.59 a) este prea mic, arcul se poate stinge pe semiperioada n care electrodul este anod, iar arcul devine pulsatoriu (fig. 4.59 b).

    Efectul de redresare este i mai accentuat la sudarea cu electrozi de W + Th ntruct emisia de electroni ai acestora este mult mai mare dect la aliaje

  • sudate.Eliminarea efectului de redresare, care este nedorit, se realizeaz n

    practic prin unele condiii care trebuie s le ndeplineasc utilajele destinate sudrii prin procedeul WIG. Dintre acestea se pot aminti: tensiunea de mers n gol 100 450 V, sub aciunea

  • se

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    a.

    b.

    Fig. 4.59. efectul de redresare al arcului electric la sudarea WIG n curent alternativ.

    creia are loc o emisiune electronic puternic de ctre catodul MB suprapunerea unor impulsuri de nalt tensiune i frecven peste arcul electric, care asigur o

    ionizare intensa arcului eliminarea componentei continue (I

    ) cu un curent invers (-I ) de la uncc cc

    acumulator sau oprirea acestui curent cu ajutorul unei baterii de condensatoare nseriaten circuitul arcului electric (condensatoarele nu permit trecerea componentei continue a curentului, ci numai a curentului alternativ de sudare).

    Un alt efect nedorit la sudarea WIG n curent alternativ (ca) este tendina de ntrerupere a arcului n momentul trecerii prin zero a curentului. Acest efect poate fi mult diminuat prin ionizarea suplimentar a spaiului arcului cu impulsuri electrice de nalt frecven i prin mrirea ineriei pierderilor termice din arc (prin suplimentarea curentului de sudare cu cca 25 % fa de sudarea WIG n curent continuu polaritate direct, recomandat pentru aceeai grosime a componentelor sudate).

    Stabilirea diametrului electrodului de wolfram se face n funcie de natrua curentului de sudare. Nomogram pentru stabilirea intensitii curentului de sudare I n funcie de diametrul electrodului d se prezint n fig. 4.60.Valoarea maxim indicat nu trebuie depit, ntruct uzura electrodului crete brusc.

    Pregtirea componentelor pentru sudarea WIG este asemntoare cu pregtirea pentru sudarea cu electrozi nvelii i se poate observa n fig. 4.61.

    Parametrii tehnologici recomandaila sudarea WIG sunt prezentai n

  • tabelul 4.14.Procedeul WIG este cea mai universal metod de sudare, n ceea ce

    privesc metalele de baz, dar se recomand n deosebi la sudarea componentelor subiri, la lucrri de mare finee i acolo unde este necesar o estetic i o calitate deosebit.

  • 4. SUDAREA N MEDII DE GAZ PROTECTOR

    Sudarea WIG asigur o energie termic concentrat i riguros controlat, ceea ce este considerat ca un avantaj deosebit al procedeului.

    Fig. 4.60. Nomogram pentru stabilirea intensitii curentului de sudare Is n funcie de diametrul electrodului de.

    Fig. 4.61. Pregtirea componentelor la sudarea WIG.

  • 190

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Tabelul 4.14. Parametrii tehnologici la sudarea WIG.

  • 191

    3. SUDAREA CU PLASM

    Capitolul 5. SUDAREA

    CU PLASM.

    5.1. Generaliti privind plasma termic i utilizarea ei.

    Substanele aflate n stare gazoas n care au loc procese de excitare, dezexcitare, ionizare i recombinare caracterizate printr-o temperatur T, o presiune p, i un grad de ionizare x (raportul dintre numrul de atomi ionizai i numrul total de atomi) se numete plasm. Sunt frecvente cazurile n care se ntlnete plasma n natur (n descrcrile electrice din gaze, n arcul electric, n flacr de combustie etc).

    Plasma termic utilizat n tehnic are anumite caracteristici diferite fa de arcul electric i anume:

    - plasma termic se dezvolt ntr-un gaz, un amestec de gaze cu compoziia

    chimic dorit i la o presiune diferit de presiunea atmosferic- plasma termic are o seciune care este puternic gtuit prin efect

    mecanic i electromagnetic, ceea ce determin obinerea unor temperaturi mult mai mari dect n arcul electric.

    n practic se cunosc multiple procedee de generare a plasmei, iar complexitatea instalaiilor crete pe msur ce se dorete o temperatur mai mare i un grad mai mare de ionizare. Pot fi amintite n acest sens urmtoarele situaii:

    a) Plasma produs cu ajutorul unui arc electric alimentat n curent continuu i constrns cu ajutorul uni ajutaj din cupru rcit cu ap, avnd presiunea n jurul celei atmosferice, temperatura ntre 6000 15000 K i puterea pn la cteva sute de kW

    b) Plasma produs cu ajutorul unui arc electric de curent alternativ pentru puteri care depesc 100 kW

    c) Plasma produs prin alimentare cu cureni de nalt frecven, avnd presiuni inferioare celei atmosferice, puteri pn la civa kW i temperaturi de aproximativ 6000 K

    d) Plasm produs de descrcri electrice n tuburi toroidale sau n alte incinte cu temperaturi care pot depi 106 K i care sunt utilizate n cercetrile nucleare.

    n industria constructoare de maini sunt utilizate curent urmtoarele variante de generare a plasmei:

  • 192

    - generarea arcului de plasm (fig. 5.1 a) utilizat n special la tierea termic.

  • 192

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    - generarea jetului de plasm (fig. 5.1 b) utilizat la sudare, ncrcare, metalizare, tratament termic superficial etc.

    Fa de aceste tipuri principale de generatoare frec- vent utilizate n practic, mai exist o serie de generatoare derivate din ele. Astfel pot fi amint it e ge ner a t o ar ele cu electrod fuzibil, la care srma

    Fig. 5.1. Generatoare de plasm,1 - surs electric, 2 - pies, 3 - electrod nefuzibil, 4 - duz, 5 - gaz plasmagen, 6 - gaz de protecie, a -cu

    arc transferat b -cu arc netransferat

    electrod avanseaz constant i se topete n plasm, constituind materialul de aport necesar metalizrii sau sudrii.

    Stabilirea plasmei i concentrarea sa n vederea creterii temperaturii s-a realizat la diferite generatoare de plasm cu ajutorul cmpurilor magnetice produse de bobine concentrice cu ajutajul sau prin comprimarea seciunii plasmei (dup ieirea din ajutaj) cu jeturi de aer comprimat.

    O alt posibilitate de cretere a temperaturii plasmei este insuflarea tangenial a gazului plasmogen, astfel nct acesta s circule elicoidal n jurul electrodului i apoi n ajutaj. Datorit forei centrifuge presiunea scade n mijlocul turbionului de gaz, iar descrcarea electric sub form de arc, are loc de-a lungul axului acestui spaiu cu presiune redus. Prin aceasta seciunea descrcrii electrice se reduce, iar temperatura i stabilitatea plasmei formate crete. Stabilizarea prin turbionare nu se utilizeaz la sudarea cu plasm ntruct turbioanele de gaze nrutesc protejarea metalului din baia de sudur.

    Amorsarea generatoarelor de plasm se face cu ajutorul unor descrcri electrice de nalt frecven i tensiune ridicat, formate ntre electrod i ajutaj i produse de oscilatoare de ionizare.

    Aceste descrcri permit formarea arcului electric (arcul pilot) ntre electrod i ajutajul de cupru.

    Arcul pilot are rolul de a ntreine un jet de plasm de putere redus i se alimenteaz cu intensiti mici de curent, pentru a nu supranclzi ajutajul de cupru.

    n ceea ce privete rcirea prilor componente ale generatoarelor de plasm este necesar s se arate c partea cea mai solicitat termic este ajutajul din cupru, dup care urmeaz electrodul nefuzibil.

  • 193

    n general rcirea acestor pri ale generatorului se realizeaz cu ap.La puteri reduse ale generatoarelor se poate utiliza i rcirea cu gazele

    insuflate pentru formarea plasmei.Electrozii nefuzibili utilizai la generatoarele de plasm pot fi:

  • 22

    3. SUDAREA CU PLASM

    - electrozi combustibili (din grafit, avnd avans automat pe msur ce se consum)

    - electrozi din wolfram protejai cu gaze inerte (Ar, He) sau cu gazereductoare (H , NH ) care permit n aceste condiii densiti de curent

    2 2mult mai mari dect electrozii din grafit (j = 15 20 A/ mm2). O creterea densitii de curent se poate realiza prin utilizarea electrozilor de wolf- ram aliai cu thoriu (1 2 %) sau cu lantan, care mbuntesc emisia catodic i stabilitatea arcului.

    Azotul tehnic nu poate fi folosit ca gaz plasmogen n cazul electrozilor de wolf- ram, ntruct coninutul de oxigen (3 5 % O )oxideaz i uzeaz electrodul. Acest neajuns poate fi nlturat dac este utilizat un ajutaj suplimentar amplasat concentric n imediata apropiere a vrfului electrodului prin care se insufl o cantitate redus de argon care formeaz o perdea protectoare.

    - electrozii de zirconiu montai ntr-un portelectrod din cupru.Acest tip de electrod permite densiti de curent de 80 100 A/ mm2 i

    utilizarea unor gaze active (azot tehnic, CO , aer) ntruct suprafaa sa se acoper cu un stratprotector de oxizi.

    Aceti oxizi sunt stabili numai dac electrodul este folosit la catod, adic pentru curent continuu polaritate direct.

    Pelicula protectoare de oxizi se distruge n timpul funcionrii cu curent continuu polaritate invers sau cu curent alternativ, precum i n timpul amorsrii arcului sau n cazul existenei unei atmosfere cu peste 20 % oxigen sau cu coninut de hidrogen.

    Pentru evitarea deteriorrii la amorsare a electrodului de zirconiu, procesul de formare a plasmei se iniiaz ntre portelectrodul de cupru i ajutaj, iar reducerea petei catodice n centrul electrodului se realizeaz prin centrare magnetic sau prin turbionarea gazului plasmogen.

    n general pentru gazele plasmogene inerte sunt utilizai electrozi ascuii de wolfram, pentru gazele oxidante electrozii de zirconiu, iar pentru gazele reductoare electrozii nefuzibili tubulari.

    Ajutajele generatoarelor de plasm sunt piesele cu solicitarea termic maxim. Au fost efectuate ncercri cu ajutaje din cupru, oel, wolfram, carbur de

    siliciu, argint, zirconiu i alte materiale. Cele mai bune rezultate au fost obinute cu ajutajele din cupru i din aliaj de cupru + (0,4 - 1) % Cr.

    Cele mai frecvente deteriorri ale ajutajului au loc n cazul dezaxrii coroanei de plasm fa de axul ajutajului, datorit excentricitii electrodului sau deplasrii prea rapide a generatorului n raport cu piesa.

  • De asemenea formarea arcului secundar ntre ajutaj i pies favorizeaz scurgerea curentului principal prin arcul pilot, ceea ce deterioreaz ajutajul din cupru, chiar dac are asigurat o rcire corespunztoare.

    Majoritatea generatoarelor de plasm utilizeaz curentul continuu polaritate

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    direct, la care cea mai mare parte din cldur este evacuat prin coloana arcului i pata anodic. Pierderile termice prin catod i uzura catodului sunt mai reduse dect la generatoarele care utilizeaz polaritatea invers.

    Generatoarele de plasm care utilizeaz curentul alternativ sunt destinate sudrii cu plasm a aluminiului i aliajelor sale.

    Pentru creterea stabilitii arcului acestor generatoare, exist cazuri n care arcul pilot este alimentat cu curent continuu, iar arcul de baz cu curent alternativ.

    5.2. Sudarea cu plasm.

    Sudarea cu plasm este un procedeu de sudare prin topire la care coalescena se produce prin nclzirea cu un arc electric constrns, care arde ntre un electrod i piesa de sudat sau ntre un electrod i o duz de constrngere. Protecia la sudare se asigur cu un gaz inert sau un amestec de gaze. Sudarea se poate face cu sau fr material de adaos. Procedeul se aseamn cu sudarea WIG, cu deosebirea c arcul de plasm este constrns, printr-o strangulare mecanic sau electromagnetic. Prin aceasta, temperatura coloanei arcului de plasm este mult mai mare dect a arcului WIG.

    Principalele avantaje ale sudrii cu plasm constau n stabilitatea i elasticitatea deosebit a plasmei, care reprezint o surs termic concentrat, avnd temperaturi mari i form columnar.

    Fa de toate procedeele de sudare cu arc electric la sudarea cu plasm este posibil variaia maxim a distanei dintre pistolet i pies, fr a se pierde convergena sursei termice sau stabilitatea sa.

    La fel ca i la sudarea WIG, sudarea cu plasm face parte din categoria procedeelor de sudare cu electrod nefuzibil n mediu protector inert.

    Sudarea cu plasm se poate realiza cu ajutorul a dou tehnici distincte de lucru:

    - prin topire progresiv (care se aplic la sudarea tablelor avnd grosimea sub 3 mm)

    - prin jet penetrant (tehnica gurii de cheie), care se aplic la sudarea tablelor avnd grosime ntre 3 i 15 mm.

    La sudarea prin topire progresiv (fig. 5.2) custura se obine prin avansulprogresiv al bii de metal topit (al liniei de fuziune) prin grosimea piesei. Regimul de sudare n acest caz are o intensitate redus a curentului, precum i un debit redus de gaze.

    La sudarea prin jet penetrant, fig. 5.2 b,

  • parametriiFig. 5.2. Suduri realizate regimului de sudare sunt astfel alei nct materialul s fie

    cu plasm.topit din zona sudurii).

    ptruns pe ntreaga sa grosime (fr a se expulza materialul

    Energia cinetic ridicat a gazelor permite meninerea unui orificiu nconjurat

  • mm

    m

    M .

    M M

    M m M

    M

    M

    3. SUDAREA CU PLASM

    de o baie inelar de metal topit, care se mic mpreun cu plasma n direcia sudrii. n urma plasmei metalul topit se solidific, rezultnd custura sudat.

    Susinerea bii metalice se realizeaz fie pe pern de flux ceramic sau pe o band adeziv din fibra de sticl, fie insuflnd un curent de gaze inerte la rdcin (pern de gaz).

    ntruct gazul plasmogen (care de obicei la sudare este Ar) este insuflat n cantiti reduse, insuficiente pentru a proteja zona sudat, este necesar insuflarea suplimentar a gazului protector printr-un ajutaj exterior, concentric ajutajului prin care trece plasma.

    Debitul gazului de protecie este asemntor cu debitul utilizat la sudarea WIG. Procedeului de sudare cu plasm i s-au mai adus unele mbuntiri care vor fi

    prezentate n continuare.Astfel se remarc utilizarea curentului pulsat la sudarea cu plasm.n locul unui singur nivel de curent, utilizat la sudarea tradiional, curentul de lucru

    se obine prin comutarea periodic a celor dou nivele de curent (minim I

    sau de baz i

    maxim I

    sau de puls). Fiecare nivel este meninut un timp bine stabilit (t

    respectiv t ).M m M

    Prin reglarea valorilor I , I , tenergiei liniare.

    i t este posibil o dozare foarte precis a

    Aplicat iniial la procedeul de sudare MIG/MAG, unde permite un control eficace al transferului metalului topit, sudarea cu curent pulsat s-a extins i la sudarea WIG i cu plasm.

    Nivelul de curent I

    are rolul de a ntreine arderea stabil a arcului favoriznd

    producerea pulsului I care topete metalul n timpul tSudura rezultat este o succesiune de bi topite sub aciunea pulsurilor I

    i are un aspect de solzi suprapui n lungul custurii.Ptrunderea custurii poate fi reglat prin modificarea corespunztoare a

    valorilor I ; t . n general frecvena pulsurilor variaz ntre 0,5 10 Hz.Prin sudarea cu arc pulsat se obin urmtoarele avantaje:

    - Pentru cureni de sudare avnd aceeai putere medie ca i la sudarea obinuit, la sudarea cu arc pulsat rezult o penetraie mai mare.

    - Dozarea precis a energiei i repartizarea ei sub form de impulsuridetermin topiri i solidificri rapide, adic menineri reduse ale metalului n stare topit. Prin urmare reaciile nedorite au un timp redus de desfurare, iar pericolul formrii porilor este i el redus.

  • De asemenea meninerea redus a metalului n zona temperaturilor de fragilizare i rcire rapid a metalului din zona sudurii mbuntete proprietile mecanice i structura sudurii.

    - Se reduce zona influenat termomecanic i limea custurii.- Se poate realiza sudarea tablelor foarte subiri, precum i sudarea

    de poziie.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    O alt variant modern de aplicare a plasmei la sudare, este sudarea cu plasm cu fir cald, care este asemntoare cu sudarea WIG cu fir cald, utilizndu-se unul sau dou fire de material de adaos, nclzite cu curent altern tiv i topite cu plasm. Metoda este utilizat n special la sudarea de ncrcare, unde se impune o participare mai redus a metalului de baz n sudur.

    n general sudarea cu plasm se poate aplica la sudarea oelurilor inoxidabile austenitice, termorezistente, maraging, dar i a oelurilor nealiate a titanuluiia aluminiului etc.

    Gama de dimensiuni a materialelor care se pot suda cu plasm variaz n funcie de puterea generatorului de plasm i de materialul sudat.

    Astfel oelul inoxidabil poate fi sudat cu plasm pentru grosimi de 0,15 15 mm, oelul nealiat pn la 10 mm, titanul pn la 20 mm etc.

    Se pot suda piese cu grosimi de 0,05-25 mm, folosind tehnicile prezentate n tabelul 5.1.

    Tabelul 5.1 Tehnici de sudare cu plasm

    La sudarea cu jet penetrant sau n gaur de cheie parametrii sunt astfel alei nct s se obin un jet de plasm suficient de puternic pentru a ptrunde complet prin grosimea materialului (figura 5.3). Tensiunea superficial foreaz baia de metal topit s

    curg n jurul orificiului pentru a forma custura.Materialele de sudare utilizate la sudare sunt

    electrodul nefuzibil, gazul plasmagen, gazul de protecie i materialul de adaos.

    Fig. 5.3. Tehnica de sudare cu jetpenetrant

    Referitor la electrodul nefuzibil i materialul de adaos sunt valabile observaiile de la sudarea WIG .

    Gazul plasmagen, adic mediul n care are loc descrcarea n arc de plasm, este un gaz inert, (argon sau heliu), eventual amestecat n mici proporii cu alte gaze (n primul rnd, hidrogen). Pentru a evita turbulena gazului se lucreaz cu debite sczute (0,1-3 l/min), care nu pot asigura o protecie corespunztoare a materialului la sudare. Din acest motiv, este necesar utilizarea unui gaz de protecie suplimentar. De obicei,

    se utilizeaz acelai gaz, att ca gaz plasmagen, ct i pentru protecie. La

  • sudarea oelurilor carbon se poate folosi bioxid de carbon ca gaz de protecie.Recomandri tehnologiceIn general, la sudarea cu plasm se pot defini aceiai parametri i se au n vedere

  • s a d

    2

    3. SUDAREA CU PLASM

    aceleai recomandri ca la sudarea WIG. Fac excepie - debitul de gaz i diametrul ajutajului pistoletului (generatorului) de sudare. Debitul gazului plasmagen este redus,(~ 3 l/min) nefiind suficient pentru a proteja baia topit. De aceea se folosete un al doilea gaz, gazul de protecie, cu un debit mult mai mare (15 l/min).Diametrul ajutajului este de cea.2 mm.

    La sudarea pieselor cu grosimi sub 5-8 mm se utilizeaz rosturi neprelucrate, iar la grosimi mai mari, rosturi prelucrate n V.

    Este important centrarea precis a electrodului nefuzibil fa de diuz.La grosimisub cca.3 mm, precumin cazulsudriin mai multe treceri a

    grosimilor mai mari se lucreaz folosind tehnica de sudare prin topire progresiv. Sudarea pieselor cu grosime 3-10 mm ntr-o trecere se realizeaz utiliznd tehnica cu jet penetrant.

    Sudarea se efectueaz, de obicei, n curent continuu, polaritate direct.n anumite cazuri (de exemplu, la sudarea oelurilor carbon), datorit

    tensiunii superficiale i a vscozittii reduse, exist pericolul de curgere a bii. Pentru a prentmpina acest lucru este necesar susinerea acesteia.

    5.3. Sudarea plasm - MIG

    Procedeul de sudare plasm - MIG dezvoltat relativ recent, este o combinaie ntre sudarea cu plasm i sudarea MIG. Arcul electric produs ntre un electrod fuzibil (srm) i pies se afl n curentul fierbinte de gaz ionizat al unui arc de plasm. Practic se obine un arc ntr-un arc. Principiul procedeului este ilustrat n figura 5.4. n mod obinuit, arcul de plasm este alimentat n curent continuu polaritate direct, iar arcul MIG n curent continuu, polaritate invers.

    Fig. 5.4. Principiul sudrii plasm - MIG

    1 - rol avans srm; 2 - ghidaj rm; 3 - duz contact; 4 - surs rc plasm; 5 - surs arc MIG; 6 - uz gaz protector; 7 - duz MIG;

    8 - duz gaz plasmagen; 9 - material de baz.

    O variant a sudrii cu plasm este sudarea cu plasm n impulsuri i sudarea cu plasm cu fir cald care poate conduce la o rat a depunerii de 27

  • kg/h. Gazul plasmagen (Ar) se introduce central. Materialul de ncrcare este sub form de pulbere i este antrenat prin intermediul unui gaz de antrenare. Un al treilea curent de gaz (Ar + H ) asigur protecia arcului electric i materialului topit (fig. 5.5).

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Procedeul se caract erizeaz printr-o rat de depunere foarte mare (peste 10 kg/h), o diluie extrem de redus (5%), caracteristici care i determin aplicarea la ncrcarea prin sudare a unor piese de diferite gabarite. Este posibil ncrcarea cu materiale foarte dure (de exemplu stelit), respectiv cu materiale cu compoziii chimice extrem de variate, realizabile cu mare precizie i la cantiti mici de material.

    Fig. 5.5. Principiul sudrii cu plasm i pulbere

    Dezvoltri recente se refer la sudarea cu plasm pe vertical. Sudarea se realizeaz dintr-o parte, n cazul stratului

    la rdcin fr material de adaos, iar n cazul straturilor de umplere cu adaos de srm nenclzit. n cazul tablelor din oel inoxidabil austenitic cu grosime pn la 6 mm se lucreaz cu rost n I, iar la grosimi pn la 10 mm cu rost n V sau Y.

    O variant nou de sudare este realizat prin combinarea sudrii cu plasm cu sudarea WIG. Rdcina sudurii este realizat prin sudare cu plasm, iar umplerea se efectueaz nemijlocit n continuare prin sudare WIG cu srm rece.

    Procedeul se aplic la sudarea n col i cap la cap a tablelor cu grosime relativ mare i la ncrcarea prin sudare.

  • s6. SUDAREA N BAIE DE ZGUR

    Capitolul 6. SUDAREA N

    BAIE DE ZGUR

    Baia de zgur.Fluxurile ceramice sau minerale sunt n stare solid izolatoare electrice,

    dar n stare topit devin conductoare. Conductibilitatea electric a lor este ns i n acest caz sczut, ceea ce nseamn c ele vor avea o rezisten electric mare. Ca atare, la trecerea unui curent printr-o baie de flux topit, numit n mod uzual baie de zgur, se genereaz o cantitate mare de cldur prin efect Joule. Aceasta poate fi utilizat pentru a topi materialele n contact cu baia de zgur, deci i pentru sudare. Cantitatea de cldur introdus n pies depinde de caracteristicile fluxului, curentul i viteza de sudare, precum i de volumul bii de zgur.

    6.1. Principiul sudrii n baie de zgur.

    Sudarea n baie de zgur este un procedeu specific de sudare a componentelor foarte groase (de la 30 mm pn la cteva mii de mm).

    La sudarea n baie de zgur nu se formeaz arc electric, cldura necesartopirii producndu-se prin efect Joule, la trecerea curentului I prin electrozi i

    prin baia

  • sFig. 6.1. Sudarea n baie de zgur.

    de zgur topit.Sudarea n baie de zgur se poate face

    n poziie vertical, dup cum se observ din fig. 6.1.

    Componentele de sudat 1, cu un rost n I, avnd deschiderea r, alctuiesc mpreun cu patinele din cupru 3 rcite n interior cu ap, o cavitate n care se formeaz baia de metal topit 5 i baia de zgur 6. Srmele de sudur 2 sunt imersate n baia de zgur i conduc curentul electric I , care produce prin efect Joule cantitatea de cldur necesar procesului.

    Cldura degajat n zgura lichid topete srma de sudur, care avanseaz cu o vitez constant prin ajutajul 7, fiind propulsat de sistemul de role 8.

    Zgura lichid topete de asemenea

  • 200

    s

    2

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    marginea componentelor, iar cantitile de metal topite formeaz baia metalic.Patinele din cupru 3 i sistemul de susinere a srmelor de sudur se

    ridic cu o vitez egal cu viteza de sudare v .Amorsarea procesului se face prin formarea unui arc electric, ntre

    srma electrod 2 i fluxul de sudur 9, care are conductivitate electric relativ bun fa de fluxurile obinuite.

    Dup formarea unei bi de zgur prin topirea fluxului, srma de sudur este imersat n baie i arcul se ntrerupe datorit contactului format. Conductivitatea bii de zgur nu trebuie s fie mare, pentru ca, curentul care o parcurge s degaje prin efect Joule o cantitate ct mai mare de cldur.

    La sudare pot fi utilizate urmtoarele fluxuri avnd urmtoarele componente:

    - SiO2 (pn la 45 %)

    - MnO (pn la 35 %)- CaFe (pn la 40 % i chiar 92 %)- MgO (pn la 18 %)- CaO (pn la 15 %)- Al O

    2 3 (pn la 23 %)Exist i unele fluxuri cu coninut de TiO (30 40 %).Srmele utilizate la acest procedeu de sudare este indicat s aib un

    diametru de cca 3,0 3,25 mm, pentru a fi suficient de rigide i pentru a-i menine poziia n rost la o lungime liber de 60 80 mm.

    Coninutul de carbon al srmei trebuie s fie ct mai redus, iar coninutul de Mn i Si pot fi n limitele normale. Dac se sudeaz oeluri

    necalmate este indicat un coninut de siliciu mai mare n srm,pentru a mpiedica apariia porilor.

    Corelaia dintre viteza de avans a sr mei i int ensit at ea curentului de sudare se poate stabili din fig. 6.2.

    Sub aspectul productivitii este indicat o vitez de avans a srmei ct mai mare, deci o intensitate ct mai mare, dar dac sunt depite anumite valori limit, sudura poate fisura la cald.

    Introducnd noiunea devitez critic de avans a srmelor

    Fig. 6.2. Dependena vitezei electrozilor,de intensitatea curentului, la sudarea

    n baie de zgur.

  • 201

    electrod, ca sum a vitezelor tuturor srmelor imersate n baie, peste care pot aprea fisurri ale sudurii, s-a gsit

  • 6. SUDAREA N BAIE DE ZGUR

    o corelaie a acestei valori cu coninutul de carbon al oelului sudat i cu grosimea acestuia dup cum rezult din fig. 6.3.

    Lungimea captului liber a electrodului influeneaz nclzirea srmei i dac este prea mare, poate produce topirea acestuia i formarea arcului electric i a stropilor care perturb procesul de sudare.

    Adncimea bii de zgur h

    , are influen

    Fig. 6.3. Variaia vitezei critice de avans a srmelor

    pentru 1mm grosime a materialului

    sudat n funcie de coninutul de carbon al acestuia.

    zgasupra raportului dintre nlimea i limea bii desudur.

    Pentru adncimi mari ale bii de zgur, nclzirea e neuniform, iar ptrunderea n MB scade.

    Numrul de srme utilizate la sudarepoate fi de 1 sau 3 cu sau fr micri transversale, n funcie de grosimea materialului sudat.

    Sunt situaii n care este utilizat un numr mai mare de srme ( 9) sau n care ajutajul prin care este ghidat srma se topete i el (ajutaj fuzibil), pe msur ce nivelul bii de sudur se ridic. Cantitatea de metal depus n aceste situaii crete.

    Tabelul 6.1. Regimurile tehnologice pentru sudarea n baie de zgur a oelurilor.

    g[mm]

    Is/srm[A]

    U [V]

    Numrde

    srme[n]

    Distanantre

    srme[mm]

    Viteza demicare

    transversalVtr [m/h]

    vsud[m/h]

    B [mm]

    hzg[mm]

    30 360 35 1 - 172 1,0 28 2570 650 47 1 - 385 1,1 28 5090 610 44 2 50 300 1,6 26 60150 475 47 2 65 230 0,8 27 45200 550 47 2 90 250 0,5 32 50250 520 52 2 125 240 0,5 30 48300 420 47 3 110 210 0,4 30 48350 420 47 3 110 210 0,3 32 48450 200 37 9 90 70 0,6 32 43

    Fa de parametrii indicai n tabel sunt admise urmtoarele abateri:I 25 A; U 2 V; v

    10 m/h; h 5 mm.

  • s tr zgn cazul componentelor cu grosimea foarte mare (g ? 200 mm) pregtirea

    componentelor se poate face dup indicaiile din fig. 6.4.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    1- rm electrod2- ajutaj fuzibil (eav din oel)3- componentele care se mbin

    ntruct i la sudarea n baie de zgur

    nceputul i sfritul au o calitate inferioar,

    Fig. 6.4. Pregtirea componentelor groase

    pentru sudare.

    componentelor sudate li se aplic adaosuri tehnologice, dup cum rezult din fig. 6.5.

    1- plac tehnologic de intrare2- componente

    3- plac tehnologic de ieire4- plac de baz

    6.2. Variante ale sudrii n baie de zgur

    Sudarea n baie de zgur poate fi aplicat i pentru obinerea custurilor circulare dup cum rezult din fig. 6.6.

    Fig. 6.5. Adaosuri tehnologice utilizate la

    S.B.Z.

    Fig. 6.7. ncrcarea prin sudare

    n baie de zgur.

  • Fig. 6.6. Sudarea circular n baie de zgur.

    1- poriunea de ncepere care se detaeaz prin tiere cu oxigen2- sudura3- baia metalic4- baia de zgur5- patina de cupru6- portelectrod7- inel suport

    Sudarea n baie de zgur mai poate fi folosit i la sudarea de ncrcare a arborilor (a) sau a marginilor pieselor uzate (b) (fig. 6.7).

  • 6. SUDAREA N BAIE DE ZGUR

    Sudarea n baie de zgur cu ajutaj

    fuzibilSpre deosebire de sudarea n baie

    Fig. 6.8. Principiul sudrii n baie de zgur cu ajutaj fuzibil

    de zgur clasic, srma de sudare se intro- duce n baia topit n interiorul unui ajutaj fuzibil (eava metalic), izolat electric, figura 6.8.

    Ajutajul se topete mpreun cu srma de sudare mrind rata depunerii.

    Compoziia chimic a ajutajului trebuie adaptat materialului de baz. Patinele de cupru mobile sunt nlocuite cu supori din cupru fici. Lungimea ajutajului fuzibil este corelat cu lungimea sudurii, avnd valori sub2,5 m.

    Procedeul se remarc printr-un utilaj de sudare uor de manevrat. Pregtirea pieselor pentru sudare este, de asemenea, mai simpl. Prin deformarea ajutajelor fuzibile este posibil realizarea unor mbinri sudate cu form curbat.

    Sudarea n baie de zgur cu ajutaj fuzibil se aplic n special n indus- tria naval.

    Variante ale sudrii n baie de zgura. n figura 6.9 se prezint sudarea n baie de zgur cu tratament termic concomitent.

    n figura 6.10 este prezentata sudarea n baie de zgur n mai multe straturi iar n figura 6.11 este sudarea in

    Fig. 6.9 Sudarea n baie de zgur cu tratament termic concomitent.

  • Fig. 6.10 Sudarea n baie de zgur n mai multe straturi

    baie de zgura cu adaos de pulbere.

    Fig. 6.11 Sudarea in baie de zgura cu adaos

    de pulbere.

  • 2 2H2

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Capitolul 7.

    SUDAREA CU FLACR DE GAZ

    Sudarea cu gaz este un procedeu de sudare prin topire la care nclzirea se produce prin arderea unui gaz combustibil ntr-un gaz comburant (oxigen sau aer).

    Principalele materiale utilizate la sudarea cu flacr a metalelor sunt combustibilii

    i oxigenul.

    7.1. Combustibilii.

    Acetilena este cel mai folosit gaz pentru sudare, ntruct are o putere calorific mare, realizeaz o nclzire rapid a metalului de baz, are o vitez de ardere mare, cu flacr scurt i permite un reglaj uor al raportului O /C H , permite tierea materialelor 2 2 2cu grosimea de 650 700 mm (oel), cu aparate obinuite.

    Dezavantajele acetilenei constau n costul ridicat i n temperatura maxim cu valori ridicate care poate provoca topirea neuniform a marginilor care se taie, respectivcarburarea i clirea acestora n cazul unui reglaj incorect al raportului O /C H . Aceste 2 2 2durificri pot crea tensiuni interne sau chiar fisuri n marginile tiate, iar prelucrarea lorprin achiere poate deveni dificil.

    Hidrogenul este un alt gaz utilizat la sudarea termic, avnd puterea calorific

    inferioar de 1,07107[J/m3N]+ O H O + 2.45 105 J (7.1.)

    ntruct reacia este reversibil la temperaturi nalte, rezult c n flacra de hidrogen vor exista ntotdeauna cantiti variabile de oxigen liber, deci flacra de hidrogen este oxidant, iar o parte din hidrogen disociaz cu absorbie de cldur dup reacia:

  • H 2

    2

    H2

    2

    2H 4.18 105 J (7.2.)De aceea poate fi utilizat numai cu un exces mare de hidrogen (4 volume de

    la 1 volum de O ).Flacra este lung i se regleaz greu fiind folosit mai ales la tierea grosimilor

    mari de materiale. Hidrogenul este scump, ceea ce constituie nc un dezavantaj.Flacra de hidrogen se folosete n special la tierea sub ap unde

    factorul economic este mai puin important.Metanul este o hidrocarbur saturat (CH ) avnd o putere calorific

    inferioar 3,58107 J/m3N. Arderea lui are loc n mod teoretic dup reacia:

  • 28

    4 H

    4 2 2

    3

    10

    7. SUDAREA CU FLACR DE GAZ

    CH + O = CO + 2H O + 8,01105 J (7.3.)iar temperatura maxim obinut este de 27200C.

    Prin arderea n aer se obine o flacr avnd temperatura de 1800C. Viteza de ardere a metalului este i mai redus dect a hidrogenului, ceea ce face ca flacra de metan s fie lung.

    Propanul (Cprin oxidare.

    H ) este o lat hidrocarbur saturat utilizat la obinerea flcrii

    C H + O = 3 CO + 4H O + 1,92 106 J (7.4.)3 8 2 2 2Temperatura maxim a flcrii de propan este de 19300C, iar puterea calorific

    inferioar 9,36107J/m3N.Flacra are un caracter oxidant.Butanul (C ) este o hidrocarbur saturat care are urmtoarea reacie

    teoretic de ardere: C H + 6 SO = 4 CO + 5 H O + 2,88 106 J (7.5.)

    4 10 2 2 2Temperatura maxim a flcrii este de 18500C, iar puterea calorific inferioar

    de 1,23108 - 107J/m3N. i flacra de butan are tot un caracter oxidant.Benzina folosit sub form vaporizat d o flacr cu temperatura

    maxim cuprins ntre 18000 i 24000C. Benzina este relativ ieftin i utilajul pentru tiere este simplu. Dezavantajul benzinei const n unele dificulti la obinerea vaporilor i la reglarea flcrii.

    Gazele naturale (gaz metan i gazul de sond) i gazul petrolier lichefiat, pot nlocui cu succes acetilena la prelucrarea cu oxigen i gaze i prezint o importan deosebit pentru industria din ara noastr.

    - Gazul metan conine cea mai mare parte din hidrocarbura saturat CH4

    i cantiti reduse de CO , N , O

    i etan (C H )2 2 2 2 6

    - Gazele de sond care nsoesc ieiul n zcmnt sunt amestecuri nproporii diferite de metan, etan, propan, butan etc, la care se adaugcantiti nensemnate de CO , N , O

    i H .2 2 2 2

    - Gazul petrolier lichefiat conine 86 % butan, 12 % propan i 2 % alte

    hidrocarburi.Viteza de tiere cu flacr de gaze naturale sau propan n comparaie cu

    flacra oxiacetilenic este mai redus cu 10 20 %. Cu ct grosimea tablei crete, diferenele de vitez se reduc, iar la grosimi peste 100 mm viteza de tiere n cazul folosirii gazelor naturale este aceeai sau poate fi chiar mai mare fa de viteza de tiere la folosirea flcrii oxiacetilenice. Preul de cost pe metru liniar de tietur este mai redus fa de cel rezultat la tierea cu flacr oxiacetilenic, iar calitatea

  • tieturilor este superioar, ntruct nu are loc topirea marginilor superioare ale materialului tiat.

    n continuare n tabelul 7.1 sunt prezentate cteva gaze combustibile icaracteristicile lor de ardere.

    ntreinerea reaciei de oxidare a combustibililor este posibil datorit oxigenului care exist fie n aerul cu care este amestecat gazul combustibil n vederea arderii, fie cu

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Tabelul 7.1.

    Gazul Reacia Temperature calculat [0C]Temperature

    msuratHidrogen frprenclzire

    H2 + 0,25 O2 2480-25102550H2 + 0,50 O2 2690-2745

    H2 + 1,00 O2 2565-2590Hidrogen cu prenclzire la 10000C

    H2 + 0,25 O2 2680H2 + 0,50 O2 2740H2 + 1,00 O2 2755

    Hidrogen cu prenclzire0la 2000 C

    H2 + 0,25 O2 2900H2 + 0,50 O2 2930H2 + 1,00 O2 2960

    Hidrogen H2 + 0,5 aer 1800

    2000

    H2 + 0,6 aer 1935H2 + 0,7 aer 2015H2 + 0,8 aer 2080H2 + 0,9 aer 2110H2 + 1,0 aer 2115

    Hidrogen atomic 2 H H2 3690Metan CH4 + 0,625 O2 1065

    CH4 + 0,750 O2 1610CH4 + 1,000 O2 2320CH4 + 1,250 O2 2590CH4 + 1,500 O2 2960CH4 + 2,000 O2 2720

    Metan CH4 + 1,0 aer 1290

    1800CH4 + 1,2 aer 1510CH4 + 1,8 aer 1935CH4 + 2,0 aer 1955

    Propan C3H8 + 5 aer 1925 1930Butan fr prenclzire C4H10 + 4,5 O2 2830

    2900C4H10 + 6,5 O2 2910C4H10 + 9,5 O2 2770

    Butan cu prenclzire la10000C

    C4H10 + 4,5 O2 2900C4H10 + 6,5 O2 2980C4H10 + 9,5 O2 2850

    Butan cu prenclzire la20000C

    C4H10 + 4,5 O2 2950C4H10 + 6,5 O2 3030C4H10 + 9,5 O2 2950

    Butan fr prenclzire C4H10 + 6,5 aer 1930Butan cu prenclzire la10000C

    C4H10 + 6,5 aer 2360

    Butan cu prenclzire la20000C

    C4H10 + 6,5 aer 2630

    Acetilen C2H2 + 1,0 O2 3000C2H2 + 1,5 O2 3170C2H2 + 2,5 O2 3000

  • 27. SUDAREA CU FLACR DE GAZ

    oxigenul pur, atunci cnd este necesar acest lucru.Prin introducerea n amestecul combustibil a oxigenului pur i nu a

    aerului, azotul rece i inert coninut de aer nu mai ptrunde n spaiul de ardere, iar flacra este mai fierbinte (dup cum se observ din tabelul 7.1.). De asemenea temperatura flcrii mai poate fi mrit prin prenclzirea amestecului combustibil de gaze (sau vapori).

    Oxigenul.n industrie, oxigenul se obine prin distilarea fracionar a aerului

    lichid ale crui componente sunt: Azot 78,03 %, Oxigen 20,93 %, Argon 0,9325 % i n rest Neon, Heliu, Kripton, Xenon, Hidrogen, Bioxid de carbon etc.

    Practic se poate considera c aerul este un amestec ternar format din 78% N

    +21 % O +1 % Ar.Oxigenul obinut prin distilarea fracionar a aerului lichid se poate

    mbutelia n cisterne n vederea transportului sau n butelii pentru utilizare industrial.

    Capacitatea buteliilor de oxigen este de 40 l, iar presiunea maxim a oxigenului n butelia ncrcat nu depete valoarea de 150 atmosfere.

    Puritatea oxigenului este foarte important n procesele metalurgice care au loc la tierea sau la sudarea metalelor. Puritate oxigenului este indicat prin cifrele 99,98, 97. Cifrele reprezint coninutul procentual volumetric de oxigen, restul fiind impuriti, dac pentru sudare puritatea oxigenului nu este ntotdeauna important, la tiere are ns un rol hotrtor. Se recomand ca la sudare s se utilizeze oxigen cu puritate peste 90%. Micorarea puritii oxigenului cu 1 % produce o reducere simitoare a vitezei de tiere (cu 12 %) i o cretere a consumului specific de oxigen cu 25 %, ceea ce mrete costul operaiei de tiere.

    Oxigenul nu poate fi utilizat la presiunea pe care o are n butelie, motiv pentru care sunt utilizate reductoarele de presiune.

    Toate accesoriile care vin n contact cu oxigenul trebuie ferite de orice urm de grsime sau substane organice fin dispersate ntruct oxigenul comprimat poate s creeze n contact cu acestea autoaprinderea lor, provocnd incendii sau chiar explozii. Impulsul iniial de energie necesar aprinderii acestor substane poate fi dat de scntei provocate de lovirea pieselor metalice, descrcri electrostatice etc.

    Analiznd gazele combustibile din tabelul 7.1 se constat c acetilena este unul dintre cele mai convenabile gaze n ceea ce privete valoarea temperaturii maxime. Din acest motiv ea este curent utilizat la obinerea flcrilor destinate prelucrrii metalelor. n cazul tierii materialelor cu grosime mai mare sunt mai avantajoase celelalte substane combustibile, ntruct

  • nclzesc mai uniform piesele.Prepararea acetilenei din carbid.Acetilena ia natere prin urmtoarea reacie a carburii de calciu cu ap:

    CaC + 2 H = C H + Ca (OH) + 127105J (7.6.)2 2 2 2 2Deoarece carbidul mai conine i impuriti (CaC; C etc), volumul de acetilen

    pus n libertate la descompunerea carbidului este mai mic dect cel calculat teoretic

  • 22H

    2

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    (240 -340 l acetilen la 200 i 760 torr, pentru 1 kg carbid, fa de 372,5 l calculat teoretic).

    n cazul insuficienei de ap, hidroxidul de calciu reacioneaz direct cu carbidul:

    CaC + Ca (OH) = C H + 2 Ca O (7.7.)2 2 2 2Prin descompunerea carbidului n ap (reacia 7.6) se pune n libertate o cantitate

    mare de energie termic (1 kg carbid care conine aproximativ 700 g CaC degaj cca1,68106 kcal).

    Viteza de descompunere a carbidului apreciat prin volumul de acetilen degajat de un kg de carbid pe minut (1/kg minut) depinde de suprafaa de contact a carbidului cu ap (mrimea granulelor), de temperatura apei, precum i de cantitatea de hidroxid de calciu (nmol) format, care mpiedic contactul cu apa.

    n afara reaciei de oxidare a acetilenei care se produce n prezena oxigenului

    (arderea acetilenei n oxigen), mai pot avea loc unele reacii nedorite ale acetilenei:

    - descompunerea prin explozie a acetilenei:C H 2C + H (7.8.)2 2 2

    - polimerizarea acetileneiPrin nclzire sau prin compresare, acetilena se poate descompune prin

    explozie dup reacia (7.8).Explozibilitatea acetilenei pure sau n amestec de diferite gaze prezint o

    importan deosebit n tehnica prelucrrii cu flacr de gaze a metalelor, motiv pentru care au fost efectuate cercetri amnunite n acest domeniu.

    Astfel s-a stabilit c:- Acetilena n amestec cu unele gaze (cu care nu intr n reacii chimice)

    este mai puin exploziv.- Amestecul 55 % CH

    4 +45 % C2 H sau 82% H2 2 + 18 % C H2 2explodeaz numai la comprimri peste 20 atmosfere.

    - Vaporii de ap mpiedic descompunerea prin explozie (amestecul 1 volum

    vapori ap cu 1,5 volume C2 H nu poate fi adus la explozie) , deci2

    acetilena umed produs n generatoare este mai puin periculoas.Cele mai periculoase amestecuri explozive sunt cele formate din acetilen (2,3

    % volume pn la 82 % volume) restul aer sau acetilen-oxigen. Pericol maxim l

  • 2 H

    2

    7 8

    2

    constituieamestecurile C aer coninnd 7 13 % acetilen i amestecurile C Oconinnd 30 % acetilen.

    Polimerizarea acetilenei are loc ntr-un domeniu larg de temperaturi (chiar sub

    1000C), reacii din care poate rezulta benzen (C

    H ); stiren (C H ); naftalin (C

    H );

    toluen (C H ) etc.6 6 8 8 10 8

    Aceste reacii sunt nsoite de degajri interne de cldur. Spre exemplu acest lucru se observ din reacia de formare a benzenului:

    3 C H C H + Q J (7.9.)2 2 6 6Cldura Q degajat din reacie poate favoriza producerea exploziei prin reacia

  • 7. SUDAREA CU FLACR DE GAZ

    (7.8) i accelereaz i viteza reaciei de polimerizare. Un indiciu al producerii polimerizrii l constituie culoarea brun a rezidurilor de descompunere a carbidului, precum i scderea temperaturii flcrii respectiv arderea neuniform a acetilenei.

    Cu ct presiunea acetilenei este mai mare, cu att reaciile de polimerizare au loc la temperaturi mai sczute (de exemplu la o presiune de 1,5 at. admis n generatoarele de acetilen, polimerizarea se produce numai peste temperatura de 5800C).

    Polimerii care rezult din aceste reacii au o influen negativ asupra calitii produselor rezultate prin prelucrarea cu flacr oxiacetilenic datorit arderii neuniforme a flcrii i a produilor secundari rezultai.

    Reaciile de producere a acetilenei din carbid se realizeaz n generatoarele de acetilen a cror capacitate, caracteristici i tipuri sunt multiple.

    Datorit pericolului de explozie ridicat i datorit puritii variabile a acetilenei produse n generatoare, precum i datorit ntreinerii incomode a acestor utilaje, utilizarea lor n industrie s-a restrns, odat cu introducerea acetilenei mbuteliate. n cazul consumurilor mari de acetilen se folosesc instalaii centrale de acetilen, cu distribuia acetilenei cu ajutorul conductelor. Fiecare post de sudur trebuie prevzut cu supape de siguran, care protejeaz mpotriva ntoarcerii flcrii.

    Acetilena mbuteliat.Proprietile fizico-chimice ale acetilenei nu permit comprimarea

    acesteia la presiuni peste 1,5 at. fr pericolul de explozie. Iar mbutelierea la aceast presiune redus nu este economic, sub aspectul cantitii de acetilen raportat la greutatea buteliei.

    Mrirea presiunii acetilenei mbuteliate fr pericolul de explozie a fost posibil

    prin dizolvarea acetilenei n aceton.

    Viteza de dizolvare a acetilenei gazoase sub presiune n aceton lichid depinde de suprafaa de contact dintre fazele lichid i gazoas.

    Pentru a se mri considerabil aceast suprafa, buteliile de acetilen sunt umplute cu o mas poroas din pmnt de infuzorii i cremene, care trebuie s satisfac anumite condiii (porozitate peste 75 %, rezisten mecanic ridicat, greutate specific mic, s reziste la ocuri, s nu corodeze butelia etc).

    Prin comprimarea acetilenei n butelii de oel coninnd o umplutur de mas

    poroas mbibat cu aceton, se poate ajunge la o presiune de 15 at. fr pericolul de explozie.

  • Fig. 7.1. Influena temperaturii mediului asupra presiunii din butelia de acetilen.

    Dac la ncrcarea buteliei s-au respectat condiiile de presiune i temperatur (150C i 15 at.), la 400C, presiunea nu depete va- loarea de 25 at. dup cum se observ din fig. 7.1.

    nclzirea peste 400C

  • 210

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    a buteliei nu este admis, ntruct datorit creterii presiunii, crete pericolul de explozie al acetilenei. Pentru o porozitate normal, dintr-o butelie cu capacitate de 40 la presiunea de 18 bari, pot fi transportate 6,3 kg acetilen. La aceast presiune coninutul unei butelii este de 5500 l acetilen, adic o cantitate care poate fi produs de cca 22 kg carbid. n ultimul timp s-a trecut la fabricarea buteliilor cu mas de nalt porozitate, care la capacitatea de 40 l pot prelua la presiunea de 19 bari, 8 kg acetilen.

    ntruct n butelii se gsete i aceton, consumul maxim orar pentru o perioad

    foarte scurt nu trebuie s depeasc 1000 l/h pentru butelii cu capacitate de 40 l i1200 l/h pentru butelii cu capacitate de 50 l. n mod normal ns la o butelie cu capaci- tate de 40 l i presiune de 18 bari, nu se recomand depirea unui consum de 650 l/h.

    n fig. 7.2 este prezentat variaia cantitii de acetilen din butelie n funcie de presiune.

    Gazele lichide (propan, butan) se transport

    i ele n butelii, avnd masa 6,3; 13,3 i 36 kg i ncrcturile de gaze fiind de 5,11 i respectiv 33 kg. n industrie dac exist mai multe posturi de lucru est e mai avant ajo as dist ribuia cu ajut orul conductelor, a gazelor combustibile i renunarea la buteliile de gaze. Prin aceasta se elimin cheltuielile de cost a buteliilor i a transportului acestora, se asigur sigurana de lucru i de exploatare etc. Dup cum s-a mai artat alimentarea economic cu gaze a posturilor de lucru ale unei ntreprinderi, se face cu baterii de butelii i conducte dirijate spre fiecare post.

    Fig. 7.2. Coninutul de C2

    H2

    dintr-o butelie cu capacitatea40 l la temperatura 150C i presiunea de 760 mm Hg.

    Acest mod de alimentare cu gaze este indicat i sub aspectul normelor de securitate a muncii.

    Reductoarele de presiune i regulatoarele de gaz pot fi individuale la fiecare post de lucru, dar se mai

    pot utiliza i reductoare i generatoare centrale, precum i instalaii combinate (centrale i individuale), dup cum sunt impuse condiiile de lucru.

  • 211

    7.2. Obinerea, structura i rolul flcrii de gaze.

    Flacra de gaze folosit la prelucrarea metalelor se obine prin aprinderea amestecului de gaze sau vapori combustibili i oxigen, dup ieirea acestuia din arztor (suflai). Arderea acestui amestec este o reacie chimic exoterm rapid, care se manifest ntr-un spaiu limitat i variabil, denumit flacr.

    Flacra se caracterizeaz printr-o vitez de propagare a frontului de ardere, care se numete vitez de ardere. Viteza de ardere depinde de natura amestecului

  • a7. SUDAREA CU FLACR DE GAZ

    combustibil utilizat, amestec de acetilen, gaz metan sau vapori de diferite hidrocarburi (mpreun cu oxigen sau cu aer) de proporia amestecului de temperatur i presiunea iniial a amestecului etc.

    Procesul de ardere se poate manifesta n mai multe moduri n funcie de viteza de ardere v :

    - ardere linitit.va

    - ardere cu explozie.. va

    - ardere detonat... v

    = 10 -15 m/s= 100 m/s= 1000 m/s

    aO alt caracteristic a flcrii de gaz este temperatura maxim, care depinde

    de natura gazului combustibil respectiv de volumul flcrii produse li de puterea calorific a gazelor combustibile. Cu ct raportul dintre puterea calorific a gazului combustibil i volumul flcrii produse este mai mare cu att mai mult crete temperatura maxim din flacr.

    Analiznd comparativ mai multe gaze combustibile se constat c acetilena are cel mai redus volum de gaze i vapori produse la ardere (dintre toate gazele

    combustibile acetilena C H

    conine cel mai2 2

    Fig. 7.3. Zonele flcrii oxiacetilenice i variaia

    temperaturilor de-a lungul axei longitudinale a flcrii.

    puin hidrogen n aport cu carbonul, deciproduce cantitatea cea mai mic de vapori de ap n flacr). n aceste condiii chiar dac acetilena are o putere calorific mai redus dect ali combustibili, rezult c temperatura din flacra oxiacetilenic este maxim i astfel se explic utilizarea ei pe scar industrial la prelucrarea termic a metalelor.

    n fig. 7.3 este prezentat structura flcrii oxiacetilenice i variaia temperaturii de-a lungul axei longitudinale a flcrii.

    Dup cum se observ din aceast figur, amorsarea reaciei de oxidare a acetilenei cu oxigenul insuflat i terminarea reaciei are loc ntre zonele 1 i 3, spaiu care

    este denumit din acest motiv flacr primar.C H + O = 2CO + H + Q [J] (7.10.)2 2 2 2 1

  • 2 22 2

    2

    Produsele rezultate din flacra primar, avnd o temperatur extrem de ridicat

    intr n reacie cu oxigenul din atmosfera nconjurtoare dup reacia:2CO + H + 1,5 O = 2 CO + H O + Q [J] (7.11.)

    Cu toate c n aceast reacie se degaj o cantitate mult mai mare de cldur dect n flacra primar, temperatura la care se ajunge dup ardere este redus, datorit vaporilor de ap rezultai i a spaiului extins de reacie.

  • O2

    2 2

    2

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    1 zona de amestec neaprins (C2

    H + O )2 2

    2 nucleul luminos (nceputul reaciei de oxidare a acetilenei)3 zona reductoare (sfritul reaciei de ardere a acetilenei cu

    oxigenul provenit din arztor)4 zona flcrii secundare (arderea produselor rezultate din flacra primar

    CO + H2 cu oxigenul provenit din aerul nconjurtor)

    Astfel se explic de ce temperatura din aceast zon, denumit zona flcrii

    secundare, este relativ sczut n raport cu temperatura maxim din flacr.Din reacia (7.10) rezult c unei cantiti de acetilen V

    aceeai cantitate de oxigen insuflat V

    C2H2 i este necesar

    n practic, pentru a se produce o ardere normal n flacra primar, se adopt

    un uor exces de oxigen, adic:

    V = O2VC H

    = 1,1 1,2

    (7.12.)

    n acest caz flacra se numete normal.Prin variaia raportului se poate obine o flacr carburant ( 1,2 flacra devine oxidant.Flacra normal ( = 1,11,2)Zona de oxidare primar la aceast flacr se caracterizeaz prin prezena

    oxidului de carbon i a hidrogenului, care au o aciune metalurgic reductoare asupra metalului topit cu care vine n contact. Cantitatea de oxigen din amestecul gazos asigur i combustia particulelor de carbon liber provenite din descompunerea termic a C H . 2 2

    Temperatura maxim a flcrii se situeaz n jurul valorii de 30000C, la care

    moleculele de hidrogen sunt parial disociate. Proporiile n care se gsesc cele trei componente la captul zonei de oxidare sunt:

    CO -61 %; H -22 % ; H-17 %Flacra normal se folosete la majoritatea lucrrilor de sudur, fiind cea

    mai potrivit flacr pentru sudarea oelurilor.Flacra oxidant ( = 1,5) se caracterizeaz prin urmtoarele reacii

    specifice: - n zona de oxidare primar:

    C H + 1,5 O 2 CO + H + 0,5 O (7.13)2 2 2 2 2- n zona de oxidare secundar:

  • 2 222 CO + H + 0,5 O + O2 2 CO2 + H O (7.14)

    Excesul de oxigen din zona flcrii primare schimb total caracterul flcrii.

    Excesul de oxigen liber din aceast zon ajungnd pn la concentraia de 21 % poate avea o influen defavorabil asupra metalului topit cu care vine n contact. Temperatura maxim a flcrii oxidante poate atinge valoarea de 31700C, fiind mai nalt dect temperatura maxim a flcrii normale.

  • 2 2 2

    7. SUDAREA CU FLACR DE GAZ

    La un exces mai mare de oxigen ( = 2,5) temperatura maxim scade din nou la cca 30000C.

    Flacra oxidant se recunoate dup nucleul luminos scurt i dup uieratul caracteristic, mai puternic dect n cazul celorlalte tipuri de flcri.

    Flacra oxidant se utilizeaz la prelucrarea prin tiere a materialelor metalice.Flacra carburant ( < 1,0) se caracterizeaz prin insuficiena

    oxigenului n zona flcrii primare, ceea ce atrage dup sine arderea incomplet a particulelor decarbon. Existena acestor particule incandescente de carbon, determin o alungire a nucleului luminos i o tendin de producere a fumului din flacr.

    Excesul de carbon din flacr poate produce carburarea bii metalice de oel, respectiv durificarea i mai pronunat dup o rcire rapid.

    Flacra carburant se utilizeaz la sudarea oelurilor i a materialelor uor oxidabile datorit rolului protector pe care l deine. De asemenea flacra carburant se mai utilizeaz la acoperirea cu straturi dure i la metalizare.

    Temperatura maxim a flcrii carburante este mai sczut dect temperatura flcrii normale (T = 29200C pentru = 0,5)

    Transmiterea cldurii de la flacr la materialul prelucrat de realizeaz n cea

    mai mare parte prin convecie (cca 90 95 %), iar restul prin radiaie termic. Transferul termic depinde de diferena de temperatur dintre flacr i suprafaa nclzit, viteza de sudare i unghiul de nclinaie al jetului de gaze etc.

    Transferultermic este maxim n axa flcrii i la suprafaa perpendicular pe flacr. n cazul unei flcri cu = 0,5 are loc urmtoarea reacie n zona flcrii primare:

    C H + 0,5 O CO + C + H (7.15)2 2 2 2n faza oxidrii secundare are loc o definitivare a oxidrii produselor rezultate

    din reacia primar i anume:CO + C + H + 2O 2 CO2 + H O (7.16)

    7.3. Tehnologia sudarii prin topire cu flacar

    Sudarea cu gaze ca procedeu de mbinare premergtor celorlalte procedee de sudare este tratat n continuare, chiar dac n prezent utilizarea sa la scar industrial este din ce n ce mai restrns.

    Diferitele metode de sudare se pot mpri n urmtoarele grupe:- sudarea spre dreapta numit i sudarea cu srm napoi sau pe scurt

    napoi- sudarea spre stnga numit i sudarea cu srm nainte sau pe

  • scurtnainte

    - sudarea n unghi exterior sau interior- sudarea urctoare cu custur dubl

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    - sudarea de poziie cu un singur suflai, cu dou suflaiuri i n rost prelucrat n X.

    Indiferent de metoda de sudare folosit, conducerea suflaiului i a srmei trebuie astfel executat nct s fie evitate nclzirile i topirile repetate ale aceleai poriuni de metal, care ar produce creterea consumului specific de materiale, a timpului de sudare i a energiei pierdute.

    7.3.1. Sudarea tablelor de oel.

    Sudarea nainte, considerat ca metod convenional, a fost pentru mult timp singura metod folosit.

    Sudarea nainte ntr-un singur strat se aplic n cazul tablelor cu grosime pn la 6 mm.

    Sudarea napoi se aplic tablelor cu grosime ntre 6 i 15 mm.

    n tabelul 7.2 sunt prezentateFig. 7.4. Metode de sudare n

    funcie de sensul de deplasare n lungul rostului (nainte sau

    napoi).

    principalele caracteristici ale metodelor de sudare nainte i napoi ntr-un strat. n gen- eral unghiul de nclinaie al suflaiului fa de

    suprafaa tablei se stabilete n funcie de grosimea acesteia i anume cu ct scade grosimea tablei sudate, unghiul este mai redus. Prin aceasta supranclzirea tablelor i pericolul de perforare scade (tabelul 7.3).

    Tabelul 7.2.

    Metod de sudare

    Unghiul denclinare al vergelei de srm [0]

    Unghiul de nclinare al

    0suflaiului [ ]

    Grosimeamaterialului

    sudat [mm]

    nainte (spre stnga) 45 45 6napoi (spre dreapta) 45 45-70 6-15

    Tabelul 7.3.Unghiul de nclinaie al suflaiului n funcie de grosimea tablei.

    Grosimea tablei[mm] 1 1-3 3-5 5-7 7-10 10-15 15

    Unghiul [0] 20 30 40 50 60 70 80

    din oel.

  • n tabelul 7.4 sunt indicai parametrii utilizai la sudarea oxiacetilenic a tablelor

  • 7. SUDAREA CU FLACR DE GAZ

    Tabelul 7.4. Parametrii utilizai la sudarea oxiacetilenic.Grosimeapieselor sudate [mm]

    0,5-1 1-2 2-4 4-5 6-9 9-14 14-20 20-30

    Mrimeabecului 0 1 2 3 4 5 6 7

    Consum deC2H2 [l/h]

    75 150 300 500 750 1200 1700 2500

    Consum deO2 [l/h]

    86 165 330 550 825 1320 1850 2750

    Presiuneade lucru a oxigenului [daN/cm2]

    1,5-2 1,8-2,5 2-3 2,3-3 2,5-3 2,8-3 3,2-4 3-4

    Presiuneade lucru a acetilenei [daN/cm2]

    0,01-1,50

    n practic mai sunt ntlnite nc multe situaii n care tablele cu grosime de 7

    8 mm din oel carbon (C < 0,25 % ) din mrcile s 235 , S 355 sunt sudate cu flacr

    oxiacetilenic.n cazul tablelor cu grosime sub 2 mm, sudarea se poate realiza fr

    material de adaos, iar la grosimi mai mari sunt utilizate ca material de adaos srme trase de diferite mrimi dup cum rezult din tabelul 7.5.

    Tabelul 7.5.

    Marca srmei Compoziia chimic % ntrebuinriC Mn Si Cr Ni Mo S P

    S10 0,10 0,35-0,60 0,03 0,2 0,3 - 0,04 0,04 Sudarea oelurilor carbonS10X 0,10 0,30-0,55 0,03 0,2 0,3 - 0,03 0,03S10MX 0,10 0,55-0,80 0,03 0,2 0,3 - 0,03 0,03

    S12Mo 0,12 0,44-0,80 0,12-0,35 0,2 0,30,4-0,6 0,04 0,03 Oeluri slab aliate sau oeluri slab

    rezistenteS12MoC 0,12 0,40-0,80 0,12-0,350,8-1,2 0,3

    0,4-0,6 0,03 0,03

    Sudarea oxiacetilenic se execut cu o flacr uor reductoare i n condiii normale nu necesit prenclzire. Punctele de prindere cu sudur se

    execut cu acelai material de adaos ca i sudura.Fig. 7.5. Micrile

    transversale oscilatorii executate la sudare.- linia plin indic

    micrile suflaiului; - linia

    ntrerupt indic micrile

  • srmei. Punctele de prindere se aplic ncepnd din mijlocul tablelor. Aplicarea punctelor continu alternant spre ambele capete, la distane de 30-40 mm ntre ele. Punctele extreme vor fi situate la

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    mai puin de 15 mm de capete. Dup prindere se execut sudarea propriu-zis a componentelor.

    n timpul executrii sudurii, vrful conului luminos al flcrii se menine la 2 5 mm deasupra tablei i prin nclzirea acesteia precum i a materialului de adaos, se produce topirea i formarea bii metalice. Poziia flcrii i a materialului de adaos, depind de poziia de sudare, iar micarea lor relativ depinde de grosimea materialului. Aceste micri oscilatorii au rolul de a nclzi mai uniform materialul sudat i de a realiza o omogenizare mai bun a bii de sudur. Prin metoda de sudare nainte pot fi sudate i table mai groase de 6 mm, dac se aplic sudarea semiurctoare ntr-o singur trecere sau n dou treceri.

    Sudarea nainte semiurctoare ntr-o singur trecere se aplic tablelor cu grosimi de 3 - 10 m. Poziia relativ a suflaiului i a materialului de adaos fa de planul tablelor nu se schimb, dar tablele de mbinat sunt nclinate cu 20 250.

    Sudarea nainte semiurctoare n dou treceri se aplic tablelor cu grosime mai mare de 10 mm. Primul strat trebuie depus ct mai uniform pentru ca i al doilea strat s aib un aspect corespunztor.

    Sudarea n unghi se aplic n dou variante:Sudarea n unghi interior fig. 7.6 a, executat prin metoda nainte

    (pentru grosimi pn la 5 mm) sau prin metoda napoi (pentru grosimi peste 5 mm), cu consum mare de acetilen (125 130 1/ h mm grosime) i viteze reduse de sudare. Att suflaiul ct i materialul de adaos se gsesc n planul bisector dintre table i au nclinaia corespunztoare datelor din tabelul 7.3, fa de cea longitudinal a rostului.

    Fig. 7.6. Sudarea n unghi.a sudarea n unghi interior; b sudarea n unghi

    exterior.

    Sudarea n unghi exterior fig. 7.6 b se aplic la asamblarea exterioar a dou table care formeaz un unghi diedru. i n acest caz sunt posibile ambele variante de sudare (nainte sau napoi), poziia suflaiului i a materialului de adaos fiind tot n planul bisector i avnd nclinaiile recomandate n tabelul 7.3 fa de axa longitudinal a rostului.

  • Sudarea urctoare cu custur dubl, se caracterizeaz prin obinerea unor supranclziri pe ambele fee ale tablelor. Sudarea se execut ntr-un plan vertical i are urmtoarele variante:

  • 7. SUDAREA CU FLACR DE GAZ

    - n cazul tablelor cu grosime cuprins ntre 2 i 6 mm se utilizeaz un singur suflai nclinat la 600 fa de custur, care se deplaseaz ascendent (fig.7.7 a).

    Sudarea se ncepe prin apropierea flcrii de tabl, pn cnd n acestea se formeaz un loca circular cu diametrul aproximativ egal cu grosimea tablelor. n extremitatea de jos a locaului se depune materialul de adaos. n timpul executrii sudrii, prin nclzirea extremitii de sus a locaului, flacra se va deplasa n sus i se va menine la fel n continuare, custura obinut avnd aproximativ acelai aspect pe ambele suprafee ale tablelor asamblate.

    Acest procedeu se poate aplica i tablelor cu grosime mai mare (7 10 mm)

    cu o singur trecere i cu prelucrarea rostului.- n cazul tablelor cu grosime cuprins ntre 6 i 12 mm sudarea se

    realizeaz cu dou suflaiuri (fig. 7.7 b), care se deplaseaz simetric n raport cu planul tablelor. Dezavantajul acestei metode const n aceea c efectuarea ei necesit doi sudori.

    Fig. 7.7. Sudarea urctoare cu custur dubl.

    a varianta de sudare cu un singur suflai; b varianta de sudare cu dou suflaiuri.

    Prin prelucrarea rostului n X este posibil sudarea urctoare cu dou suflaiuri a tablelor cu grosime peste 12 mm, dar fa de celelalte procedee de sudare, sudarea cu flacr la grosimi mari de table este ineficient i neeconomic.

    Sudarea de poziie poate fi aplicat i n cazul utilizrii flcrii oxiacetilenice.

    Spre exemplu sudarea de corni (fig. 7. 8 a) poate fi executat cu flacr oxiacetilenic, dar prezint dificulti datorit tendinei de curgere a metalului topit din rost.

    Suflaiul trebuie rotit n plan orizontal cu 30 40 0 ntr-o parte i alta a

  • unei axe perpendiculare la locul de sudare pe tablele verticale.Sudarea pe plafon (fig. 7. 8 b), necesit de asemenea o experien ndelungat

    a sudorului i chiar n aceste condiii executarea ei este foarte dificil.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Fig. 7. 8. Sudarea de poziie cu flacr oxiacetilenic.a sudarea n corni; b sudarea pe plafon

    7.3.2. Sudarea semifabricatelor de oel cu flacr oxigaz.

    Sudarea oxiacetilenic poate fi utilizat i pentru mbinarea barelor sau a evilor, dac acestea au fost pregtite n mod corespunztor.

    n fig. 7 . 9 est e p r eze nt a t pregtirea necesar a barelor cu seciune rotund sau dreptunghiular n vederea sudrii cap la cap sau de col.

    n cazul barelor, sudarea se face n dou pri, iar suprafeele sunt netezite cu flacr

    Fig.7.9. Pregtirea rosturilor pentru sudarea oxiacetilenic a

    barelor.

    n unele cazuri este posibil i pregtirea piramidal sau conic a capetelor pentru mbinare, ceea ce impune sudarea pe ntregul perimetru. n cazul mbinrii barelor

    de seciuni mari se pot realiza economii de acetilen i o cretere a productivitii printr- o prenclzire a capetelor barelor n focul de forj.

    n cazul sudrii evilor se impune o pregtire a rosturilor dup cum se observ

    din fig. 7.10.

    Fig. 7.10. Pregtirea evilor n vederea

    mbinrilor cap la cap prin sudare oxiacetilenic.

  • Dup cum rezult din figur, evile care urmeaz s fie sudate trebuie s fie circulare i s aib o grosime uniform a peretelui pe toat circumferina (se admit

  • 7. SUDAREA CU FLACR DE GAZ

    diferene ntre grosimea pereilor mai mic de 0,5 mm, pentru diametre pn la 125 mmi mai mici de 1,0 mm, pentru diametre peste 125 mm).

    Pentru a nu permite scurgerea fluidelor se recomand ca evile s aib diametrul interior constant i dac e cazul se prelucreaz exteriorul (fig. 7.10 b). Este posibil i introducerea unui inel de sprijin (fig. 7.10 c) care susine baia metalic n timpul sudrii rdcinii. Acest inel perturb ns scurgerea fluidului prin conduct.

    n cazul evilor din oel inoxidabil, inelul se execut din oel feritic i se dizolv

    dup sudare cu acid azotic.Capetele evilor pentru abur cu grosimea g < 3 mm nu se teesc,

    lsndu-se o deschidere a rostului de 2 3 mm i se sudeaz prin metoda nainte. evile de abur cu grosimea g > 3 mm se teesc n V cu un unghi de deschidere 60 700 i o deschidere la rdcin de 3 -5 mm, sudndu-se prin metoda napoi.

    n alte cazuri se teesc n V numai evile cu perei mai groi de 4 mm.

    n funcie de poziia de sudare se vor executa micrile adecvate ale srmei i ale suflaiului, dup cum rezult din fig. 7.11 i fig. 7.12.

    Fig. 7.11. Sudarea oxiacetilenic n corni a evilor.

    Fig. 7.12. Sudarea oxiacetilenicorizontal a evilor.

    7.3.3. Sudarea oxigaz a oelurilor aliate.

    La sudarea oelurilor slab aliate de tipul perlitic se folosete o flacr de sudare normal, pentru a nu oxida sau carbura oelul din baia de sudur, iar ca material de adaos se ntrebuineaz o srm cu coninut sczut de carbon sau de aceeai compoziie cu metalul de baz. Plasticitatea sudurii se poate mri printr-o normalizare sau o recoacere ulterioar n cuptor a ntregii piese, fie printr-o normalizare parial a sudurii cu ajutorul flcrii de sudare.

    La sudarea oelurilor slab aliate cu Cr (pn la 1,2 %) i cu molibden (pn la

  • 0,45 %), care sunt sensibile la fragilizarea n urma sudrii, se recomand prenclzirea (1000C pentru grosimi g < 3 mm i 150 2000C pentru grosimi medii, g = 3 6 mm, respectiv peste 2000C pentru grosimi > 6 sau pentru coninut de carbon C = 0,8 %).

    Fragilitatea acestor oeluri crete mult la coninuturi de C > 0,15 % i Si > 0,4 %. La oelurile aliate numai cu molibden, prenclzirea nu este absolut necesar n

    cazul sudrii n condiii normale, ntruct molibdenul are efect favorabil asupra tenacitii

  • 220

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    oelurilor. Din acest motiv materialul de adaos se recomand s conin cantiti sporite de molibden fa de metalul de baz (cu cca 0,2 %).

    Dup sudare se mai recomand efectuarea unei recoaceri (600 6500C n cuptor, timp de 2 ore, cu rcire n aer) sau a unei normalizri a sudurii i a zonei influenate termic (nclzire cu flacr la 9000C pe o lime de cel puin 5 ori limea custurii, urmat de o rcire n aer linitit).

    n cazul sudrii oelurilor Cr-Mn-Si, care nlocuiesc n multe cazuri oelurile Cr-Ni i Cr-Mo, se recomand de asemenea o flacr riguros normal pentru a nu se forma carburi n cantiti mari sau oxizi greu fuzibili de crom. La aceste oeluri se recomand prelucrarea corect i curirea perfect a rostului, precum i deschiderea constant a acestuia. Nu se recomand sudarea de poziie a acestor oeluri cu flacr oxigaz. Dup sudare, se recomand o clire de la 8800C n ulei, urmat de revenire.

    n tabelul 7.6 sunt prezentai parametrii tehnologici de la sudarea oxiacetilenic

    a unor oeluri slab aliate.

    Tabelul 7 6. Parametrii de sudare a oelurilor slab aliate.

    Oelul slab aliat Cr-Mo Cr-Mn-SiGrosimea piesei [mm] 3 4-6 7-10 0,5 1 2 3Consum de C2H2 [l/h] 300 500 750-1200 50 75 150 300Presiunea oxigenului [at] 1,5 1,5 2,5 3Diametr150ul srmei deadaos [mm2,5] 3-4 4-5 6 1 1,5 2 2,5

    7.3.4. Sudarea oxigaz a fontelor.

    Se poate realiza sudarea oxigaz a fontelor prin dou metode:- Sudarea pe piese reci- Sudarea pe piese calde (500 7000C)

    Indiferent de metoda de sudare este indicat obinerea carbonului liber sub form de grafit lamelar, att n baia metalic solidificat ct i n ZITM.

    Sudarea pe piese reci se aplic la piesele puin importante, la care nu necesit

    obinerea unei eanteiti sau rezistene deosebite i numai atunci cnd dilatrile i contraciile se pot dezvolta liber (corpuri de lagr, aibe de dimensiune mic etc).

    Sudarea pe piese calde (nclzite la 500 7000*C), d rezultate mult mai bune sub aspect calitativ. nclzirea se realizeaz progresiv timp de 2 10 h, n funcie de grosimea pereilor pieselor, n cuptoare specializate. Este posibil i

  • 221

    nclzirea parial a pieselor n poriunea care urmeaz s fie sudat.Suflaiul utilizat la sudarea fontei trebuie s fie de putere mare ntruct

    zona cu temperatura maxim a flcrii trebuie s nu ating piesa ci s aib o poziie mai ndeprtat pentru ca siliciul din metalul topit s nu se piard. (Prin arderea siliciului fonta prezint

  • 222

    7. SUDAREA CU FLACR DE GAZ

    tendina de albire, respectiv de fisurarea n zona sudat).Consumul mediu de C H

    este de 100 l/h, pentru un mm grosime pies cald2 2

    de font i pn la 150l/h, n cazul pieselor reci de font.Ca metal de adaos se folosesc vergele din font cenuie de foarte bun

    calitate (sulf i fosfor n cantiti reduse) i cu un coninut de 3 4 % Si. Suprafaa vergelelor nu trebuie s conin impuriti de la turnare. Extremitatea vergelei se introduce din timp n timp n fluxul decapant care dizolv eventualii oxizi i acoper baia de sudare, mpiedicnd carburarea i absorbia de gaze. Vergeaua folosit ca material de adaos nu se topete n flacr, ci se scufund n baia topit pentru a reduce ct mai mult contactul metalului topit cu gazele nconjurtoare.

    Meninerea temperaturii piesei calde n timpul sudrii se realizeaz cu ajutorul unei surse termice adecvate (cuptor specializat, groap cu crbuni de lemn aprini etc), iar protejarea sudorului mpotriva radiaiei termice se face cu ecrane de azbest i cu mbrcminte adecvat.

    Ventilaia locului de munc, mai cu seam la utilizarea crbunilor de lemn, se va face n mod obligatoriu, pentru prevenirea intoxicaiilor cu oxid de carbon.

    7.3.5. Sudarea metalelor i aliajelor neferoase cu flacr oxigaz.

    n cazul sudrii metalelor i aliajelor neferoase este deosebit de important protejarea metalului mpotriva aciunii aerului, precum i evitarea supranclzirii ZIT sau a bii metalice, respectiv evitarea volatilizrii unor componeni din baie.

    n continuare se vor trata cteva cazuri specifice de sudare a metalelor i aliajelor neferoase.

    Sudarea cu flacr a cuprului este utilizat mai cu seam la realizarea mbinrii tablelor, rezervoarelor, conductelor, a evilor pentru cazane etc. mbinarea tablelor subiri se face prin metoda nainte, iar a tablelor groase prin metoda napoi.

    n cazul sudrii n poziia vertical, se vor folosi simultan dou flcri, una dintre ele (cea de pe partea opus sudrii), este utilizat la prenclzirea. Sudarea se execut de jos n sus (ascendent).

    n general n toate cazurile de sudare a

  • 223

    cuprului este indicat utilizarea plcilor izolante din

    Fig. 7.13. Pregtirea rostului la mbinarea tablelor de cupru n vederea sudrii

    oxigaz.

    azbest ca suport pentru materialul sudat.O particularitate a pregtirii rostului

    tablelor de cupru care se mbin prin sudare rezult din fig.7.13.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Se observ c se admit aceleai tipuri de rosturi ca i n cazul oelurilor chiar dac grosimea tablelor este mai groas cu 1 -3 mm, fa de table de oel.

    Se vor folosi suflaiuri mai mari dect pentru oel cu un consum de acetilen de

    150 l/h pentru fiecare mm grosime de metal, pentru table pn la 10 mm si de 200 l/h, pentru fiecare mm grosime de metal n cazul grosimilor peste 10 mm.

    n timpul sudrii poriunile de table care nu sunt protejate de flacr (spre exemplu partea posterioar a tablelor) se oxideaz intens i pentru a prentmpina aceasta se poate aplica protejarea cu flux de sudur.

    Metalul topit i cel din zona influenat termic are proprieti mecanice inferioare n comparaie cu metalul de baz. Pentru ameliorarea proprietilor, se recomand ecruisarea zonelor amintite prin lovituri cu ciocanul i prin aplicarea recristalizrii ulterioare.

    Ca material de adaos la sudarea cu flacr a cuprului se poate utiliza att cuprul pur sub form de srm, ct i cuprul aliat cu diferite elemente, care fie c reduc temperatura de topire i capacitatea de absorbie a gazelor (de exemplu 1 5 % Ag), fie c au rol dezoxidant intens (P, Si, Al).

    Sudarea cu flacr a alamei.Alama datorit coninutului de zinc care este volatil, se sudeaz greu i

    poate forma pori. Evitarea porozitilor alamei la sudare se poate obine prin respectarea urmtoarelor condiii:

    - folosirea unei flcri oxidante ( = 1,6) care favorizeaz formarea unei

    pelicule protectoare de ZnO pe suprafaa bii metalice. Aceast peliculprotejeaz ceilali componeni topii din baie mpotriva oxidrii i diminueaz evaporarea zincului.

    - meninerea nucleului flcrii la o distan de 5 15 mm de suprafaa metalului topit, pentru o nclzire mai puin intens a bii. n acelai scop viteza de sudare se recomand s fie ct mai mare.

    Materialul de adaos trebuie s conin dezoxidani (Al, Si, Mn, Ni etc) spre

    exemplu: - 58 60 % Cu; 2,5 3 % Ni; 0,25 - ,035 % Si i restul Zn

    - 56 % Cu; 0,1 Al; 0,6 Mn i restul Zn.Coninutul de zinc pierdut prin evaporare nu se recomand s fie compensat

    cu zinc din materialul de adaos, deoarece crete pericolul de formare a porilor.Sudarea cu flacr a bronzurilor.Sudarea cu flacr a bronzurilor se aplic n cazul reparrii pieselor sau

  • a corectrii defectelor de turnare. Ca i n cazul alamelor, la sudarea bronzurilor are loc arderea elementelor de aliere i formarea porilor.

    Siliciul dac este coninut de bronzuri formeaz la sudare o pelicul protectoare de oxizi de siliciu, care diminueaz evaporarea celorlalte elemente de aliere, deci mbuntete sudabilitatea.

    Prevenire fisurrilor la cald a bronzurilor sudate se realizeaz prin micorarea

  • 7. SUDAREA CU FLACR DE GAZ

    tensiunilor interne, respectiv prin prenclzirea pieselor la temperaturi de cca 4500C. Se va evita lovirea pieselor sau fixarea incorect, deoarece bronzul este fragil la cald.

    Pregtirea rosturilor se realizeaz ca i la piesele de cupru, iar sudarea se execut cu o flacr normal, deoarece excesul de oxigen poate produce oxidarea cuprului i a celorlalte elemente din aliaj, dup cum i excesul de acetilen poate contribui la formarea porilor n custur datorit hidrogenului.

    Se recomand sudarea cu o vitez ct mai mare, pentru a se evita supranclzirile

    materialului. Flacra de sudare necesit becuri adecvate unui consum de C H

    de 100 -2 2

    150 l/h pentru un mm grosime de metal.Ca material de adaos se utilizeaz vergele avnd compoziia

    asemntoare cu a metalului de baz i diametrul de 5 -8 mm, iar lungimea de 400 -500 mm.

    n cazul sudrii bronzurilor cu staniu, materialul de adaos trebuie s mai conin

    elemente dezoxidante suplimentare (aluminiu, fosfor, mangan etc).Sudarea cu flacr a aluminiului i aliajelor sale.Sudarea cu flacr se poate aplica i n cazul aluminiului i a aliajelor

    sale, cu toate c practic aceste aliaje se sudeaz aproape exclusiv prin procedee electrice.

    Astfel tablele cu grosimea g pn la 2 mm, se pot suda fr material de adaos, cu o rsfrngere a capetelor avnd o nlime de (2 - 3)g.

    Tablele cu grosime g < 4 mm se pot suda fr

    prelucrarea marginilor cuo deschidere a rostuluide 0,5 mm.

    n cazul tablelor cu grosime g = 4 18 mm se prelucreaz rosturi n V, iar la cele cu grosime peste 18 mm, rosturile vor fi n X cu un unghi de deschidere de 30 350.

    Fig. 7.14. Variante de mbinare a tablelor subiri din aluminiu fr material de adaos.

  • n cazul tablelor subiri este posibil realizarea unor mbinri fr material de adaos dup cum rezult din fig. 7.14. Pe ct este posibil ns, este bine s se evite executarea sudurilor de col i a celor prin suprapunere, ntruct datorit peliculelor de oxizi care acoper baia metalic, poate aprea neaderena la

    metalul de baz.nainte de sudare piesele se vor cura pe

    cale mecanic (cu perii metalice sau prin sablare etc) sau pe cale chimic, tocmai pentru a se micora acest efect.

    Marginile tablelor se vor cura de grsimi, uleiuri, oxizi sau alte impuriti, cu scule destinate exclusiv pieselor de aluminiu.

    Pentru ndeprtarea materialelor grase, pot fi utilizai solveni organici, detergeni sau soluii deNa CO . Pentru oxizi pot fi utilizate metode mecanice2 3

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    de ndeprtare, spre exemplu periere, lefuire, sablare, precum i metode chimice, care sunt mai eficiente.

    Astfel, aplicarea uneia dintre urmtoarele soluii pe suprafaa degresat a piesei, decapeaz stratul de oxizi i pasivizeaz n acelai timp aceast suprafa pentru o perioad de 2 3 zile, dac dup aplicare piesele se spal cu ap i se usuc rapid n curent de aer.

    La asamblarea elementelor cu seciune diferit, se vor nclzi mai mult poriunile cu seciune mai mare i se vor cuta ca prin forme constructive adecvate s se compenseze dilatrile pronunate ale aluminiului nclzit. Prin aceasta i contraciile la rcire vor fi mici, respectiv tensiunile interne i tendina la fisurare se va diminua.

    Este posibil i o curire chimic cu ajutorul unor paste care au n acelai timp i rolul de flux de sudare i care se aplic pe suprafaa care se sudeaz. Cantitatea de past aplicat va fi ct mairedus, ntruct orice exces favorizeaz producerea incluziunilor de past, care sunt amorse pentru fenomenul de coroziune.

    Pastele conin sruri de F, Cl, I (n special sruri de fluor), a cror proporie determin reactivitatea lor cu oxidul de Al.

    Sudarea se execut cu un arztor avnd numrul cu una sau dou uniti mai mic sau egal cu numrul arztorului indicat pentru sudarea aceleiai grosimi de oel.

    n general se recomand sudarea nainte, cu excepia tablelor groase, care se

    sudeaz prin metoda napoi.Pentru evitarea fisurilor se recomand ca nceperea sudurii s nu se fac

    la captul tablelor, ci la aproximativ 50 -70 mm fa de acesta. Deschiderea rostului n captul spre care se sudeaz va fi puin mai mare, pentru compensarea contraciei transversale i depinde de viteza de sudare (variaia deschiderii rostului se poate reduce cu att mai mult cu ct viteza de sudare este mai mic).

    Se recomand ca la sudarea aluminiului, metalul de baz s se prenclzeasc la 200 3500C, iar piesele s se aeze pe materiale cu conductivitate termic redus (azbest, crmid refractar, crbune etc).

    i n cazul sudrii aluminiului, se recomand evitarea apropierii metalului de baia metalic pentru ca gazele nearse s nu ptrund n metalul topit.

    Arztorul se deplaseaz n lungul rostului fr pendulri laterale, pe cnd

    vergeaua din metal de adaos se penduleaz n baie.Consumul de acetilen la sudarea cu flacr a aluminiului este indicat n tabelul 7.7

  • Tabelul 7.7. Consumul de acetilen la sudarea aluminiului.

    Grosimeatablei g[mm]

    0,5-0,8 1 1,2 1,5-2 3-4 4

    Consumde C2H2

    [l/h]50 75 75-100

    150-300

    300-500

    (110-130)g

  • 7. SUDAREA CU FLACR DE GAZ

    Diametrul srmei din materialul de adaos se adopt n funcie de grosimea tablei dup cum rezult din tabelul 7.8.

    Tabelul 7.8. Diametrul srmei de adaos.Grosimeatablelor g[mm]

    1,5 1,5-5 3-5 5-7 7-10

    Diametrulsrmei[mm]

    1,5-2 2,5-3 3-4 44,5 4,5-5,5

    ntruct proprietile mecanice ale custurii sunt inferioare proprietilor metalului de baz, se poate aplica o deformare a custurii pentru ecruisare, urmat de recristalizarea prin nclzire la 4000. Fenomenul de recristalizare poate avea loc i n urma deformrii la cald (3500C) cu ajutorul loviturilor de ciocan. Trebuie evitat deformarea aluminiului la temperaturi n jurul valorii de 5000C, ntruct n acest domeniu prezint o fragilitate pronunat.

    Sudarea cu flacr a zincului.La sudarea pieselor din zinc, datorit vaporizrii intense a acestuia la

    temperaturi peste 5000C, sunt utilizate flcri cu putere mult mai mic dect la sudarea alamei(consumul de C H

    este de cca 10 14 l/h pentru un mm grosime a pieselor de sudat).2 2

    Ca material de adaos se utilizeaz fii tiate din materialul de baz.Tablele cu grosime g < 2 mm se sudeaz cu marginile ndoite, cele cu g = 2

    4 mm nu se prelucreaz, iar cele cu g > 4 mm se prelucreaz n V sau n X.naintea sudrii se impune o bun curire a suprafeelor de oxidul de

    zinc, iar sudarea se execut ntotdeauna prin metoda nainte, dup ce piesa a fost aezat pe un suport de lemn sau de crbune sau azbest.

    mbuntirea proprietilor mecanice ale sudurii se poate obine prin deformarea cu lovituri de ciocan aplicate la cald dup sudare la temperatura de 100 1500C.

    Sudarea cu flacr a plumbului.ntruct plumbul este un metal cu temperatura de topire cobort i cu cldur

    specific redus, sudarea se poate efectua cu cantiti mai reduse de energie termic.

    Piesele de plumb cu grosime pn la 1,5 mm se pot suda cu marginile ndoite fr metal de adaos. Pn la grosimi de 6 mm marginile tablelor nu se teesc, iar la grosimi mai mari se teesc la 900 n V. Pentru nclzirea redus a

  • materialului i pentru evitarea perforrilor, arztorul se nclin n poziia maxim pe care o permite, fa de suprafaa materialului.

    Viteza de sudare se indic din aceleai motive s fie mare. Astfel, pentru grosimi g = 3 4 mm, viteza de sudare este de 6,5 8 m/h. Ca material de adaos se utilizeaz vergele de plumb cu diametrul d = (2 2,5)g sau fii din tabl de plumb.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    La sudarea plumbului nu se utilizeaz fluxuri de sudare, iar pentru ndeprtarea oxizilor se folosete o pnz mbibat n seu sau parafin. Reducerea cantitilor de oxid se poate realiza prin curirea corect (rzuirea), att a metalului de baz, ct i a vergelei de metal de adaos.

    n timpul operaiei de sudare flacra trebuie s topeasc concomitent marginile pieselor, precum i metalul de adaos.

    n momentul topirii metalului arztorului trebuie ndeprtat de baie, pentru a nu

    supranclzi i suprafluidiza metalul topit. Prin apropieri i ndeprtri succesive ale arztorului, are loc topirea plumbului i formarea custurii.

    Sudarea cu flacr a nichelului i a aliajelor sale.Sudarea pieselor din nichel sau aliaje de nichel se poate face cu flacr

    oxiacetilenic prin metoda napoi (spre dreapta), ntruct permite o degazare mai bun a bii metalice.

    Datorit dilatrilor relativ mari ale nichelului pur, precum i a rezistenei reduse la cald a acestuia, nu se recomand asamblrile rigide prin agrafare ale componentelor care se sudeaz, dup cum nici sudarea n straturi suprapuse, ntruct se pot produce fisurri la cald.

    Puterea flcrii se ia n mod asemntor cu puterea n cazul sudrii oelurilor,

    recomandndu-se un uor exces de C H .2 2Ca metal de adaos se poate folosi, pentru nichelul pur, srme de nichel cu

    puritate peste 92 %, iar pentru aliajele de nichel, srme cu compoziia asemntoare aliajului.

    Pentru reducerea porozitii sudurii se pot utiliza srme avnd adaosuri de elemente dezoxidante i de aliere: Nb, Si, Mn, Al, Ti etc.

    Adaosurile de Co la sudare formeaz pelicule superficiale de oxizi care acoper

    baia metalic i diminueaz absorbia de gaze. Diametrul srmei utilizate ca material de adaos se alege n funcie de grosimea materialului, n mod asemntor ca i la oel.

    Fluxurile pentru sudarea cu flacr.Fluxurile sunt substane care se introduc n timpul operaiei de sudare n

    zona n care metalul nclzit sau topit trebuie dezoxidat i degazat. Aciunea principal a fluxurilor este de a forma cu impuritile din zona sudurii, compui insolubili i separabili.

    Att fluxul ct i compuii rezultai n urma aciunii acestuia se dispun sub form de pelicule pe suprafaa sudurii i o protejeaz n continuare de aciunea duntoare a gazelor nconjurtoare.

    n continuare n tabele 7.9 7.11 sunt prezentate componentele i

  • 4cantitile n care particip acestea n cazul unor fluxuri destinate sudrii cu gaze a fontei, a cuprului i a aluminiului, precum i a aliajelor.

    La sudarea zincului se poate utiliza un flux format din amestecul de 50 % ZnCl

    i 50 % NH Cl.n general toate fluxurile trebuie ferite de umezeal (mai cu seam fluxurile

  • 7. SUDAREA CU FLACR DE GAZ

    Tabelul 7.9. Fluxuri pentru sudarea cu flacr a fontei.

    ComponentulReeta nr.

    1 2 3 4Borax Na2B4O7 % 100 56 23 -Carbonat de sodiu Na2CO3% - 22 27 50

    Carbonat de potasiu K2CO3% - 22 - -

    Bicarbonat de sodiuNaHCO3 %

    - - - 50

    Azotat de sodiu % - - 50 -

    Tabelul 7.10. Fluxuri pentru sudarea cu flacr a cuprului i aliajelor sale.

    Componentul Reeta nr.1 2 3 4 5 6

    Acid boric N3BO3 % 100 - 50 25 35 -Borax Na2B4O7 % - 100 50 75 50 56Fosfat disodic Na2HPO4% - - - - 15 -

    Carbonat de potasiuK2CO3 %

    - - - - - 22

    Clorur de natriu NaCl % - - - - - 22

    Tabelul 7.11. Fluxuri pentru sudarea cu flacr a aluminiului i aliajelor sale.

    Componentul Reeta nr.1 2 3 4 5 6 7 8

    Clorur de sodiu NaCl % 30 45 28 35 35 19 30 41Clorur de potasiu KCl % 45 30 50 48 45 29 45 51Clorur de litiu LiCl % 15 10 14 9 15 - 15 -Clorur de bariu BaCl2 % - - - - - 48 - -Fluorur de Na NaF % - - 8 8 - - 10 8Fluorur de potasiu KF % 7 15 - - 7 - - -Fluorin CaF2 % - - - - - 4 - -Sulfat acid de sodiu NaHSO4 % 3 - - - - - - -

    destinate aluminiului i aliajelor sale), iar pstrarea lor se recomand s se fac n vase nchise ermetic.

    Dup sudarea aliajelor neferoase i mai cu seam a celor de aluminiu se recomand o splare cu ap fierbinte sau cu soluii de neutralizare i apoi cu ap pentru ndeprtarea urmelor de flux de pe suprafaa pieselor sudate.

    Acest lucru este indicat pentru evitarea coroziunii care este favorizat de substanele coninute n fluxurile de sudare.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    7.3.6. Defectele pieselor sudate cu flacr.

    n cazul sudrii cu flacr a pieselor pot aprea mai multe tipuri de defecte, dintre care pot fi amintite cele mai periculoase:

    - Neptrunderea. Acest tip de defect se datoreaz topirii insuficiente sau chiar lipsei de topire a marginilor metalului de baz de lng custur. Acest defect este favorizat de o curire insuficient a metalului de baz, de o deschidere insuficient sau cu un unghi prea mic a rostului, de o putere insuficient a flcrii sau de o vitez prea mare de sudare.

    - Crestturile, sunt defecte care se prezint sub forma unor canale la marginea custurii i pot aprea datorit flcrii cu putere excesiv i a topirii neuniforme a materialului de adaos, datorit staionrii insuficiente a captului srmei de adaos la marginile custurii, n timpul micrilor transversale.

    - Arderea metalului i supranclzirea, care se datoreaz aciunii prelungite a flcrii asupra metalului i care are ca efect o scdere pronunat a tenacitii sudurii i a zonei influenate termo-mecanic.

    - Seciune slbit a custurii, care se datoreaz cantitii insuficiente de metal topit n baia de sudur.

    - Pori n custur, care apar ca rezultat al gazelor degajate din reaciile chimice din baie sau al gazelor dizolvate n baia de flacr (n special hidrogenul).

    - Incluziuni nemetalice, endogene sau exogene. Incluziunile endogene sunt n marea majoritate sulfuri i oxizi i apar datorit impuritilor coninute de srm sau de metalul de baz. Incluziunile exogene provin din oxizii formai pe suprafeele metalice nclzite i neprotejate corect, care se topesc apoi i alctuiesc baia, precum i din fluxurile incorect alese sau impurificate.

    - Fisurile sunt cele mai periculoase defecte ale mbinrii sudate i pot aprea la cald sau la rece (att n custur ct i n ZIT). nclzirile intense neuniforme, neomogenitile structurale, rcirile rapide, coninutul de impuriti (P, S), de gaze (H, N) sau de carbon, pot favoriza apariia fisurilor.

    7.3.7. Calculul mbinrilor sudate cu flacr.

  • Factorii care influeneaz preul de cost al mbinrilor sudate sunt prezentai n continuare:

    - consumul de materiale de adaos (metal i flux)- consumul de gaze (gaze combustibile i oxigen)

  • B r

    7. SUDAREA CU FLACR DE GAZ

    - complexitatea lucrrii care impune o anumit manoper, respectiv un anumit grad de calificare a personalului.

    - cota de amortizare i de reparaii a instalaiilor i dispozitivele utilizate la sudare.

    Fig. 7.15. Seciunea transversal a sudurii

    realizat cu flacr.

    n continuare sunt prezentate metode de evaluare a elementelor preului de cost n cazul sudrii cu flacr.

    Cantitatea de metal de adaos se poate calcula pornind de la seciunea transversal a sudurii prezentat n fig. 7.15

    Mrimea seciunii transversale a sudurii avnd notaiile din fig. 7.15 se poate aproxima ca fiind format din trapezul cu bazele B i r i nlimea n, adic:

    S = B + r g + 2 B n2 3

    considernd c toate cotele caracteristice ale sudurii sunt dependente de grosimea materialului, adic:

    B = C g; r = C g; n = C g1 2 3rezult c i seciunea sudurii va depinde n final tot de grosimea g a materialului:

    S = 2

    + r + g +

    2 B n

    3

    S = g tg 2

    + r g

    +

    2 B n

    3

    2

    S = g tg + C2 g g + C1 g C3 g

    2 3 2 2S = tg + C2 + C1 C3 g

    2 3 S = C'g

    Dac se noteaz cu p pierderile datorate oxidrii i cu masa specific

  • a metalului (g/cm3), cantitatea de metal de adaos (n kg) consumat pentru un metru de sudur este:

    c'g2 C g2m = 1000(1 p) = 1000 [kg]

    n care: g este grosimea tablei de sudat [mm].

  • 230

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Seferian D. a gsit c pierderile prin oxidare se pot neglija n cazul tablelor cu grosimea g < 5 mm. Odat cu creterea grosimii tablei sudate cresc i pierderile p prin oxidare, dar nu depesc 4 5 % (la sudarea napoi pierderile sunt mai mici dect la sudarea nainte).

    n tabelul 7.12 sunt date valorile constantei C pentru calculul cantitii de metalde adaos consumat pentru un metru de sudur.

    Tabelul 7.12.Constanta C pentru calculul cantitii de metal de adaos consumat.

    Material Grosimeamm RostulUnghiulrostului

    ConstantaC

    OEL

    < 5 I - 12> 5 V 90 10> 5 V 80 9> 5 V 70 8> 5 V 60 7

    > 5

    sudururctoare

    cu custur

    dubl

    - 10

    CUPRU< 4 I - 18

    > 4 V 90 14

    ALAM< 4 I - 16,5> 4 V 90 13

    ALUMINIU < 4 I - 6> 4 V 90 4,5

    Pentru determinarea consumului de acetilen i oxigen este necesar cunoaterea puterii suflaiului P i a timpului de funcionare.

    n cazul sudrii oelurilor, puterea suflaiului este proporional cu grosimea tablelor sudate deci:

    P = A g [l/h]n care: g grosimea materialului (oel) mm; A constant de proporionalitate a crei valoare se poate adopta n funcie de metoda de sudare (A = 100 la sudarea nainte i A = 60 la sudarea napoi).

    n cazul sudrii altor aliaje, consumul este evident mai mare. Astfel, la sudarea

    cuprului:

  • s231

    iar la sudarea aluminiului:

    7. SUDAREA CU FLACR DE GAZ

    P = 30 g2 + 40 g [l/h]

    P = 12 g2 + 40 g [l/h]Timpul de sudare depinde de viteza cu care se lucreaz i la rndul ei

    mai depinde de grosimea materialului sudat i ntr-o mai mic msur de puterea suflaiului.

    Experimental s-a constatat aproximativ o proporionalitate invers ntre viteza de sudare v m/h i grosimea materialului g mm. Astfel, se poate scrie relaia

    1 vs = k g[m/h]

    Constanta k depinde de metoda de sudare i de grosimea materialului dup

    cum rezult din tabelul 7.13.

    Tabelul 7.13.Constanta k pentru aprecierea vitezei de sudare.

    Metoda de sudareGrosimea materialului [mm]

    g < 2 2 < g 12

    nainte k = 7,5 k = 12 k = 10napoi k = 15 pentru 5 < g < 15

    Au fost construite i nomograme pentru aprecierea valorilor vitezei de sudare dup cum se observ n fig. 7.16.

    Rezult c pentru sudarea unui metru de cordon este necesar timpul t dat de relaia:

    t = 60 g kn care: g grosimea materialului n mm; k constanta din tabelul 7.13.

    Co nsumul de acet ilen

    Fig. 7.16. Viteza de sudare n funcie de pentru un metru de sudur va fi:grosimea materialului sudat.

    iar consumul de oxigen (considernd o flacr normal)

    CC2H 2 = P t = A gK [l/m]

    CO 2

  • CCC2

    232

    = 1.2 CC2H 2

    = 1.2 A g2 [l/m]

    KLa sudarea nainte (pentru k = 12 i A = 100, 2 mm < g < 12 mm)

    C2H2 = 8,33 g2 [l/m]

    = 10 g2 [l/m]

  • CC

    2

    C2

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    La sudarea napoi (pentru k = 15 i A = 60, 5 mm < g < 15 mm)

    C2H2 = 4 g2 [l/m]

    = 4,8 g2 [l/m]Dac se noteaz randamentul mediu al carburii de calciu (volumul de C H

    rezultat din 1 kg CaC ), consumul de carbid pentru C

    2 2litri va fi:

    2 C2H2

    CCaC2 = 1 C C2H2 =

    Ak

    g2 [kg/m]

    rezult:

    n practic se admite = 250 l/ kg i admind aceleai constante ca mai sus

    La sudarea nainte:

    CCaC2 = 1 g230

    [kg/m]

    La sudarea napoi:

    CCaC =1

    62.5 g2 [kg/m]

  • 8. SUDAREA CU FASCICUL DE ELECTRONI

    Capitolul 8.

    SUDAREA CU FASCICUL DE ELECTRONI

    8.1. Fascicul de electroni

    La impactul cu un material al unui fascicul de electroni concentrat, accelerat ntr-un cmp electric la o vitez mare, energia acestuia se transform

    parial n cldur.Datorit concentrrii fasciculului de electroni, diametrul acestuia fiind de cea.

    1-2 mm, i a vitezei sale ridicate (cea. 200 000 km/s n cazul unei accelerri la o tensiune de 150 kV), densitatea de putere a sursei este deosebit de mare (pn la

    108 W/cm2).Mecanismul nclzirii

    materialului sub aciunea unui fascicul de electroni este ilustrat n figura 8.1.

    La impactul piesei, fasciculul de electroni ptrunde n material pn la o adncime R relativ sczut, ce depinde de t ensiunea de acceler are a fasciculului i masa specific a

    Fig. 8.1. Mecanismul nclzirii materialului sub aciunea unui fascicul de electroni

    materialului bombardat, i si cedeaz la acest nivel energia sa cinetic.

    Ptrunderea unui fascicul de electroni accelerat la o tensiune de 100 kV n otel este 0,025 mm. Dac puterea specific a fascicului este redus, are loc o nclzire a materialului prin conducie, asemntor cu cazul sudrii cu arcul electric (a). Cu creterea puterii specifice, profilul zonei nclzite se modific. Se produce o vaporizare de material. La puteri specifice de ordinul 106 W/cnr, datorit presiunii vaporilor produi, se formeaz un tub capilar de vapori avnd o adncime mare, nconjurat de un nveli subire de material topit (c). La creterea n continuare a puterii specifice se produce o eliminare exploziv a

  • nveliului topit i o strpungere a materialului pe ntreaga grosime a sa (d).Energia cinetic a fasciculului de electroni nu este ns folosit integral

    pentru nclzirea materialului.Eficiena nclzirii depinde de tipul materialului i gradul de concentrare al

  • ac

    a

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    fascicululuin figura 8.2 se prezint modul de utilizare a energiei fas- ciculului.

    Fig. 8.2. Modul de utilizare a energiei fasciculului de electroni

    Pentru caracterizarea energiei introdus n pies i a efect ului termic asupra ma- terialului, la sudare este necesar luarea n considerare pe lng energia liniar, definit ca la sudarea cu arcul electric, i a diametrului fasciculului.

    8.2. Sudarea cu fascicul de electroni

    Sudarea cu fascicul de electroni este un procedeu de sudare prin topire la care energia necesar realizrii mbinrii, se obine prin efectul termic produs de impactul dintre fascicul concentrat de electroni i componentele de sudat. Energia cinetic a electronilor, care sunt frnai la trecerea prin material se transform n energie termic, avnd ca efect topirea materialului i chiar volatilizarea parial a lui.

    O mic parte din energia cinetic a electronilor se transform n energie radiant, care se manifest printr-o emisie de radiaii X. mpotriva radiaiilor X produse, sunt necesare msuri suplimentare de protecie a personalului, care deservete instalaia.

    Pentru a se asigura energia cinetic necesar a electronilor, acetia suntaccelerai ntr-un cmp electric creat de o tensiune U

    (fig. 8.3), cu valori de la zeci de

    kV pn la sute de kV, care de asemenea impune msuri severe de protecie mpotriva electrocutrii.

    Adncimea de ptrundere a sudurii depinde de parcursul electronilor n mate- rial, de vaporizarea materialului care depind la rndul lor de energia cinetic a electronilor, respectiv de tensiunea de accelerare U aplicat instalaiei.

    Energia cinetic a electrozilor i concentrarea fasciculului de electroni, sunt influenate n mare msur de obstacolele care pot aprea pe traiectoria lor n timpul accelerrii. Astfel aerul cu moleculele sale grele de gaze, n raport cu masa electrodului, provoac o frnare i o dispersie a fascicolului de electroni. Pentru evitarea acestora, sudarea cu fascicul de electroni se realizeaz prin vidarea spaiului n care are loc accelerarea electronilor (vidarea spaiului de lucru).

  • Dup nivelul vidului n zona de lucru se disting urmtoarele instalaii de sudare cu fascicul de electroni:

    - instalaii de sudare cu vid nalt de ordinul a 10-4 torr utilizate n special n

    probleme de cercetare i de sudare a materialelor cu puritate ridicat

  • 8. SUDAREA CU FASCICUL DE ELECTRONI

    - instalaii de sudare cu vid mijlociu de o rdinul a 10-2 torr utilizate pentru lucrri cu caracter industrial

    - instalaii de sudare cu cam- era de vid mobil, care se deplaseaz continuu de-a lungul traiectoriei de sudare i la care vidul este mai redus.

    Indiferent de tipul insta- laiei, tunul electronic conine o incint cu vid naintat (10-4 10-5 torr) n care catodul incandescent este protejat de aciunea nefa- vorabil a gazelor.

    Fig. 8.3. Principiul sudrii cu fascicul de electroni

    Schema de principiu a procedeului de sudare cu fascicul de electroni se observ n fig. 8.3.

    Camera de sudare este executat din oel inoxidabil nemagnetic cu grosimea suficient nct s asigure protecia mpotriva radiaiilor X. La tensiuni de accelerare peste 60 kV, este necesar protejarea suplimentar cu cptueal de plumb. Hubloul de sticl de plumb este de asemenea dimensionat mpotriva radiaiilor X.

    Volumul camerei de sudare depinde de dimensiunile pieselor care se sudeaz i poate varia ntre 20 dm3 i 100 dm3.

    n cazul camerelor cu vid local utilizate la executarea cordoanelor lungi sau de forme complicate este utilizat sistemul de vidare tip ventuz sau sistemul de vidare cu ecluze de vidare i cu flexibilitate ridicat.

    Exist i posibilitatea sudrii la presiune atmosferic, dar i n acest caz tunul electronic opereaz n vid naintat.

    Extragerea fasciculului de electroni se poate efectua printr-un sistem de ecluze cu vidare progresiv. n aceast situaie neexistnd camer de lucru, se impune protecia suplimentar mpotriva radiaiilor, iar distana dintre tunul electronic i pies este redus (10 15 mm), ceea ce limiteaz posibilitile de aplicare practic.

    8.4. Tehnologia sudrii cu fascicul de electroni.

  • La sudarea cu fascicul de electroni datorit posibilitilor mari de concentrare a energiei, baia de sudur este foarte ptruns i cu volum redus, provocnd un gradient ridicat de temperatur, care creeaz viteze de rcire foarte mari ale sudurii (pn la 104 K/s).

    Datorit gradientului deosebit de concentrare a energiei, sudarea cu fascicul

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    de electroni are o aplicabilitate extins, fiind unul dintre procedeele universale de sudare. Astfel pot fi sudate oelurile, aliajele de aluminiu, aliajele nichelului, dar se pot suda i aliajele refractare (titan, wolfram, tantal, zirconiu, niobiu etc). n schimb se sudeaz dificil, aliajele de magneziu i alam, care au componeni uor volatili n spaiul vidat.

    n general pot fi realizate mbinri de materiale omogene, dar i mbinri de materiale diferite, mai ales dac sunt reciproc solubile n stare lichid i nu formeaz compui intermetalici fragili dup solidificare.

    mpiedicarea formrii unor compui fragili se poate realiza prin utilizarea materialelor de adaos intermediare.

    Spre exemplu: pentru mbinarea Cu/Al-Zn, pentru Mo/Ol.Ni, pentru Ta/Ni-Pt

    etc.Se pot suda cu fascicul de electroni materiale cu temperaturi de topire foarte

    diferite care nu pot fi sudate prin alte procedee de sudare, ntruct topirea lor se realizeazsimultan indiferent de material.

    La sudarea unor oeluri slab aliate cu viscozitate ridicat, pot aprea dificulti la sudarea cu fascicul de electroni, datorit formrii resturilor (evitarea lor se poate face prin defocalizare sau prin deflexie transversal a fasciculului).

    La sudarea oelurilor necalmate pot aprea pori datorit fierberii bii de sudur i a timpului extrem de scurt de solidificare a sudurii (evitarea lor se poate face prin utilizarea rosturilor de 5 6 mm n care este montat materialul de adaos calmat avnd i o susinere a bii la rdcin).

    Oelurile austenitice inoxidabile pot fi sudate fr dificulti cu ajutorul fasciculului de electroni, pe cnd oelurile feritice pot prezenta pericol de fisurare intercristalin (se poate elimina prin micorarea tensiunilor printr-o form corespunztoare a formei mbinrii).

    Aluminiul i aliajele sale, cu excepia celor care conin Zn, se comport bine la

    sudare.Cuprul ridic dificulti la sudare, datorit conductivitii termice ridicate i

    poate fi uor sudat cu fascicul de electroni. Exist ns pericolul formrii porilor, care poate fi diminuat prin prenclzirea metalului de baz.

    Nichelul pur are o comportare bun la sudare ns aliajele de nichel prezint

    dificulti la sudare, odat cu creterea gradului de aliere.Compensarea sensibilitii la fisurare a aliajelor de nichel se poate

    realiza prin aplicarea unor viteze reduse de sudare.

  • Materialele refractare i cele cu reactivitate chimic mrit (Ti, Zr, Ta, Nb) au o bn comportare la sudare pe cnd Mo, W, Be au o uoar tendin de fragilizare n sudur, care se poate diminua prin prenclzire sau nclzire ulterioar sudrii.

    Principalele defecte care pot interveni la sudarea cu fascicul de electroni a materialelor amintite sunt: porozitatea custurii, porozitatea la rdcin, fisurarea, suduri reci, retasuri, deviaia sudurii fa de ax, ptrunderea neuniform oscilant, crestturi

  • marginale.

    8. SUDAREA CU FASCICUL DE ELECTRONI

    Sub aspect tehnologic procedeul de sudare cu fascicul de electroni este caracterizat printr-un grad nalt de aplicabilitate, permind sudarea printr-o singur trecere a componentelor cu grosimea ntre 0,5 300 mm.

    Prin alegerea convenabil a parametrilor de sudare, cu acelai utilaj se poate realiza mbinarea componentelor cu grosime redus sau a componentelor groase.

    Parametrii de sudare utilizai la acest procedeu sunt urmtorii:

    - tensiunea de accelerare Uac

    - curentul fasciculului de electroni I- curent de focalizare Influena (prin bobin)- distana focal d

    f- diametrul fasciculului de electroni d- distana de tir (distana de la tun la pies) d

    t- viteza de sudare v

    s- presiunea n camera tunului P

    t- presiunea n camera de sudare Plasm- forma, amplitudinea i frecvena impulsurilor de electroni- direcia i unghiul de deflexie al fasciculului de electroni fa de axul tunului.- forma i durata impulsurilor la sudarea n regim de impulsuri- natura, dimensiunile i cantitatea de material de adaos- prenclzirea sau tratamentul dup sudare.

    Domeniile uzuale de variaie a parametrilor de sudare sunt prezentate n tabelul 8.1.

    Tabelul 8.1. Parametrii la sudarea cu fascicul de electroni.

    n funcie de viteza de sudare recomandat pentru un tip de material se poate alege puterea necesar pentru 1 mm grosime, dup cum se observ din fig.

  • 8.4.Pregtirea materialului de baz n vederea sudrii trebuie s respecte condiiile

    generale impuse asupra puritii suprafeelor rostului i a zonelor nvecinate.n afar de aceasta, materialele feroase se vor demagnetiza, pentru a nu

    se perturba concentrarea i orientarea fasciculului de electroni. Formele de mbinri care

  • Fig. 8.5. mbinri realizate prin

    nn

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Fig. 8.4. Corelaia dintre puterea specific necesar la sudare i viteza de sudare.

    pot fi realizate la sudarea cu fascicul deelectroni sunt prezentate n fig.

    8.5.Soluia adoptat n fig. 8.5

    a i h, se recomandla mbinri solicitate static.

    O soluie mai bun este cea prezentat n fig. 8.5 b, g.

    Exist i situaii n care poate fi aplicat sudarea orizontal (fig. 8.5 i, j). Cele mai avantajoase mbinri de col sunt cele care de fapt se realizeaz prin alturarea cap la cap a componentelor (fig. 8.5 j, l).

    sudare cu fascicul de electroni.

    Tot cu ajutorul fasciculului de electroni se mai pot realiza mbinri frontale (fig.

    8.5 o, p), suduri suprapuse (fig. 8.5 m, n) sau suduri simultane (fig. 8.5 r, s).Toate aceste suduri se pot executa dup o traiectorie rectilinie sau dac

    este cazul dup o traiectorie circular sau curb.n cazul mbinrii componentelor cu grosime inegal pot fi prevzute

    pregtiri corespunztoare dup cum rezult din fig. 8.6.

  • Fig. 8.6. Posibiliti de mbinare a componentelor

    de grosime diferit.

  • 8. SUDAREA CU FASCICUL DE ELECTRONI

    Astfel, soluia din fig. 8.6. a presupune o pregtire simpl, dar conduce uneori la porozitate la rdcin. Soluia b ofer un remediu pentru acest inconvenient.

    n cazul adoptrii soluiei c pot aprea fisuri n partea superioar a sudurii care poate fi evitat prin alegerea soluiei (d).

    n cazul componentelor cu grosime foarte diferit se recomand soluia e, la care degajarea asigur o compensare a fluxului termic n cele dou componente.

    Tot n acest scop pot fi utilizate i piese intermediare (soluia f), care au i rolul

    mririi rigiditii mbinrii.Sudarea cu fascicul de electroni are aplicaii industriale deosebite att la

    sudarea materialelor pretenioase, dar n ultimul timp s-a extins la realizarea construciilor sudate din oel, aluminiu ct i la sudarea oelurilor aliate.

    Datorit posibilitilor deosebite ale sudrii cu fascicul de electroni este posibil modificarea concepiei de realizare a unor construcii sudate i a unor organe de maini de grosime mare construcie sudat (coroane dinate din oel aliat sudate pe suport din oel obinuit etc). de asemenea este posibil realizarea sculelor din oeluri aliate, avnd ca suport oel obinuit (pnze de ferstru cu dinii din oel rapid aplicat pe suport din oel obinuit).

    n general procedeul de sudare cu fascicul de electroni poate fi aplicat n toate domeniile industriei construciei de maini (sudarea pistoanelor pentru motoare Diesel, ambreiaje, arbori portsatelii, roi dinate, amortizoare, bujii, puni, rotoare de turbine, structuri metalice ale avioanelor, piese n domeniul tehnicii nucleare etc).

    8.5. Sudarea cu fascicul de ioni.

    Aplicarea industrial a fasciculelor de ioni la sudarea i la perforarea materialelor este destul de recent. Ea se bazeaz pe fenomenele care se produc la impactul dintre un fascicul dirijat de ioni i suprafaa unui metal.

    Interaciunea dintre fasciculul de ioni i metal este multipl. Astfel, se cunoate c la lovirea suprafeei metalice de ctre un ion, se produc electroni liberi.

    Dac energia ionului este foarte redus se produce un numr mic de electroni,

    numr care crete pe msur ce crete energia ionilor.Un alt proces care are loc la locul de impact este de pulverizare catodic

    (o distrugere a reelei cristaline urmat de vaporizarea atomilor), fenomen care poate avea loc la temperatura ambiant, chiar la energii reduse ale ionilor

  • proiectil i care depinde de natura ionilor.Atomii pui n libertate prin impact ptrund n material i produc la

    rndul lor pulverizare catodic, dup o reacie n lan, care poate ajunge n profunzime n material.

    n urma acestor procese fasciculul de ioni poate realiza perforri de mare precizie n materialele metalice fr topire, n zona prelucrrii.

  • 240

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Prin alegerea energiei i a masei corespunztoare a ionilor, pot avea loc degajri intense de cldur la locul de impact, care pot fi utilizate la sudare.

    Poate astfel fi amintit instalaia cu ioni de heliu, avnd un curent de 200 mA i energii de 70 keV sau instalaia cu ioni de hidrogen, avnd un curent de 400 mA i

    energii de 70 keV.Pe inta aflat la aproximativ 150

    componentelor de surs se obine un fascicul cu o putere specific de 240 W/ cm2 i o concentrare a ionilor n = 1,2 108 cm3.

    Exist i instalaii la care se pot obine puteri specifice de 103 106 W/cm3, printr-o focalizare intens a fasciculului.

    Principalul avantaj al utilizrii fasciculelor de ioni este atenuarea redus a energiei, chiar la trecerea fasciculului printr- un spaiu mai puin vidat sau chiar prin atmosfer.

    Tot ca avantaj se poate considera faptul c n cazul tierii sau a perforrilor, prin pulverizare catodic nu are loc nclzirea metalului de baz, deci precizia operaiei este excelent.

  • 241

    9. SUDAREA N ROST NGUST

    Capitolul 9

    SUDAREA N ROST NGUST

    9.1. Sudarea WIG n rost ngust

    Noiunea de sudare n rost ngust reunete o serie de variante ale unor procedee de sudare cu arcul electric caracterizate prin faptul c sudarea se efectueaz folosind rosturi cu deschidere mult mai mic dect cea corespunztoare procedeului din care au rezultat. Sudarea n rost ngust se realizeaz, n regul general, utiliznd un rost neprelucrat (I) cu o deschidere b. Aceasta are valori ce depind de procedeul de sudare i grosimea materialului, valorile uzuale fiind plasate n domeniul 6-30 mm. Sudarea poate fi executat, de asemenea, folosind un rost n U sau V, eventual dublu U sau X cu o teire a marginilor foarte redus (1-3). Aceast teire este favorabil pentru compensarea deformaiilor produse la sudare, neurmrind asigurarea unui acces mai bun la locul sudrii. Sudarea n rost ngust este o tehnic de mbinare multistrat la care ns, spre deosebire de procedeele de sudare clasice cu arcul electric, umplerea rostului se realizeaz cu un numr constant de rnduri pe strat. Ca urmare a acestui fapt, respectiv a realizrii unei ptrunderi uniforme n pereii laterali ai rostului, dilutia este practic constant pe ntreaga grosime a sudurii, ceea ce permite obinerea unor suduri omogene sub aspectul caracteristicilor la diferite niveluri de grosime. n acelai timp, diluia are valori mai sczute (15-20 %) dect n cazul altor procedee de sudare utilizate ia mbinarea pieselor de grosime mare. Procedeele de sudare n rost ngust opereaz cu energie liniar redus, asigurat prin depunerea unor rnduri de seciune mic cu vitez de sudare relativ mare. Din acest motiv, ele pot fi aplicate pentru mbinarea materialelor sensibile la nclzire. n figura 9.1. se prezint forme de rosturi tipice pentru sudarea n rost ngust. Datorit deschiderii rostului (uzual peste 6 mm), este necesar asigurarea unei susineri a rdcinii (a primului strat de metal depus n mbinare).

    Diferite posibiliti de susinere sunt exemplificate n figura 9.2.Diferena principal dintre sudarea n rost ngust i procedeul de sudare

    din care ea a derivat const n tehnica utilizat pentru introducerea srmei i, eventual, a gazului protector n rostul adnc i ngust. Introducerea srmei n

  • 242

    rost, fr atingerea accidental a pereilor rostului, reprezint o problem dificil. Dificultatea este accentuat de necesitatea asigurrii unei ptrunderi laterale n metalul de baz, suficient de mari printr-o poziionare adecvat a srmei n zona arcului electric, fr ca acesta s fie vizibil din exterior.

  • 243

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Figura 9.1. Forme de rosturi la sudarea n rost ngust

    Figura 9.2. Posibiliti de susinere a rdcinii la sudarea n rost ngust

    Umplerea rostului poate fi realizat prin una, dou sau trei treceri pe strat, figura 9.3. De cele mai multe ori, datorit avantajelor de natur economic, se opteaz pentru prima variant.

    Figura 9.3. Tehnici de umplere a rostului la sudarea in rost ingust

    a -cu o trecere pe strat; b- cu dou treceri pe strat; c - cu trei treceri pe strat

    Defectele specifice procedeelor de sudare n rost ngust sunt lipsa de topire ntre metalul depus i metalul de baz, incluziunile de zgur i crestturile marginale. Lipsa de topire se datoreaz fie unei curgeri a bii topite n faa arcului electric, fie netopirii muchiilor rostului. Utilizarea tehnicii de sudare cu dou sau trei treceri pe strat scade pericolul de apariie a acestui defect de sudare.

    Sudarea n rost ngust are ca principal motivaie reducerea volumului sudurilor prin micorarea seciunii rosturilor pentru sudare.

  • 244

    9. SUDAREA N ROST NGUST

    Utilizarea sudrii n rost ngust asigur, pe lng o productivitate mrit, reducerea masiv a consumurilor de material de adaos, micorarea deformaiilor produse la sudare, pregtirea mai simpl a marginilor i pierderi mai mici de material de baz.

    n funcie de modul de deplasare a arcului electric n rostul ngust, sudarea se realizeaz cu sau fr oscilarea acestuia. De regul, capul de sudare cuprinznd portelectrodul propriu-zis, precum i sistemul de asigurare a proteciei gazoase sunt introduse n rost.

    Sudarea WIG n rost ngust se efectueaz cu material de adaos. De cele mai multe ori, se utilizeaz un rost neprelucrat cu deschidere de 6-12 mm. Pot fi utilizate, de asemenea, rosturi n U sau V cu o teire mic (1-3).Asigurarea unei protecii cu gaz corespunztoare reprezint o problem dificil, mai ales la sudarea primelor straturi. Problema se complic o dat cu creterea grosimii pieselor, respectiv la micorarea deschiderii rostului. Sistemul de protecie gazoas utilizat la sudarea convenional n mediu de gaz protector nu asigur un nivel de protecie sudicient. Ca atare, sunt necesare sisteme speciale de protecie gazoas.La sudarea WIG n rost ngust se utilizeaz dou tipuri de sisteme de protecie: sisteme la care duza se afl deasupra rostului; sisteme la care duza de gaz este introdus n rost. Oscilarea transversal a arcului electric, necesar pentru asigurarea unei ptrunderi laterale n metalul de baz, se realizeaz prin: pendularea transversal a capului de sudare; rotirea alternativ a capului de sudare; deflexia magnetic a arcului electric. n ultimul caz, sub aciunea forei electromagnetice arcul electric va fi deviat spre un perete al rostului. Modificnd sensul cmpului magnetic se va schimba i sensul deflexiei arcului.Sudarea WIG n rost ngust cunoate un volum de aplicare restrns datorit productivitii relativ reduse. Aceasta poate fi uor mbuntit prin utilizarea unei srme calde. Sudarea WIG n rost ngust este aplicat n domeniile specifice procedeului WIG, ca exemplu, mbinarea conductelor.

    9.2. Sudarea MIG-MAG n rost ngust

    n funcie de modul de introducere a srmei n rost se disting dou tehnici de sudare i anume:

    a) pistoletul de sudare este introdus n rost;b) pistoletul de sudare este plasat deasupra rostului.

    Varianta a se aplic n special n cazul utilizrii unor srme cu diametru mic (1-

    1,6 mm) fiind caracterizat deci prin energie liniar redus, n timp ce la varianta b se prefer srme cu diametru mai mare (pn la 3 mm), ceea ce presupune o energie liniar mai nalt.

  • 245

    n cazul depunerii unui singur rnd pe strat, pentru a evita producerea unor defecte de sudare (n primul rnd, lips de topire lateral) este necesar pendularea transversal a arcului electric. Aceasta poate fi realizat prin mai multe moduri, (figura

  • 246

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    9.4): prin oscilarea capului de sudare, prin rotirea alternativ a capului de sudare i tensionarea corespunztoare a srmei; prin deformarea prealabil a srmei de sudare; prin utilizarea a dou srme mpletite.

    Figura 9.4. Moduri de pendulare a arcului la sudarea MIG-MAG n rost ngust, a - prin oscilarea capului de sudare, b - prin rotirea capului de sudare, c - prin

    deformarea prealabil a srmei, d - prin utilizarea a dou srme mpletite

    La depunerea a dou treceri pe strat, conducerea arcului electric se face fie prin nclinarea corespunztoare a capului de sudare, fie prin tensionarea

    adecvat a srmei n duza capului desudare, figura 9.5.

    Deschiderea rostului are valori uzuale ntre 6 i 12 mm.

    Figura 9.5. Conducerea arcului electric la sudarea n rost ngust

    a - prin nclinarea arztorului, b - prin tensionarea srmei n duz

    As ig ur ar e a unei protecii cu gaz corespunz- toare reprezint o problem dificil, mai ales la sudarea primelor straturi. Problema se complic o dat cu creterea grosimii pieselor, respectiv la micorarea deschiderii rostului. Sistemul de protecie gazoas

    utilizat la sudarea convenional n mediu de gaz protector nu asigur un nivel de protecie suficient. Ca atare, sunt necesare sisteme speciale de protecie gazoas. Acestea pot fi grupate n:

    sisteme la care duza se afl deasupra rostului; sisteme la care duza de gaz este introdus n rost.

    n figura 9.6 se prezint cteva tipuri de sisteme de protecie cu portelectrozi plasat deasupra rostului. Ele asigur o protecie dubl de gaz, ceea ce reduce pericolul aspirrii aerului n zona sudurii i a producerii defectelor de tip sufluri.

  • 247

    Sistemele de protecie gazoas cu pistoletul introdus n rost sunt mai compli- cate, dar au o eficien mai bun dect celelalte sisteme. Ele se utilizeaz n cazul sudrii

  • 9. SUDAREA N ROST NGUST

    Figura 9.6. Sisteme de protecie cu gaz pentru sudarea in rost ngust cu portelectrozi plasat deasupra rostului

    pieselor cu grosime mare prin introducerea capului de sudare n rost. n figura 9.7 sunt prezentate dou astfel de sisteme de protecie.

    Figura 9.7. Sisteme de protecie cu gaz pentru sudarea in rost ngust cu portelectrozi introdus n rost.

    Sistemul a este eficient pn la grosimi de 300 mm, debitul de gaz total necesar fiind de cea.60 l/min. Sistemul b este mai complicat, fiind prevzut cu 5 duze de gaz. El se preteaz pentru sudarea pieselor de grosime foarte mare (pn la 450 mm), debitul total de gaz ajungnd la grosimea maxim la 110 l/min.

    Sudarea MAG n rost ngust poate fi utilizat la sudarea unor elemente cu grosimi pn la 300 mm.

    9.3. Sudarea sub strat de flux n rost ngust

    Motivaia principal a dezvoltrii sudrii n rost ngust sub strat de flux a fost legat de ncercarea de eliminare a unor neajunsuri specifice sudrii MIG-MAG n rost ngust i anume: necesitatea respectrii unor tolerane foarte reduse ale geometriei rostului i a conducerii precise a capului de sudare, respectiv

  • uzura rapid a duzei de sudare datorit solicitrilor termice i mecanice nalte.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    Avnd n vedere dificultile legate de ndeprtarea zgurii la sudarea n rost ngust cu un rnd pe strat, se prefer sudarea cu 2 sau 3 rnduri pe strat. Aceasta permite, n acelai timp, compensarea unor tolerane mai mari la pregtirea rostului, respectiv optimizarea formei i structurii sudurii. Prin alegerea convenabil a parametrilor de sudare este posibil o transformare a structurii grobe din subzonele de supranclzire ale ZIT ntr-o structur cu gruni fini, prin efectele tratamentelor termice efectuate de rndurile depuse succesiv. Datorit seciunii mai mari a rostului, sudarea cu mai multe rnduri pe strat se caracterizeaz ns printr-o eficien economic mai redus.

    Srma de sudare este introdus n rostul de sudare printr-un cap de sudare special. De obicei, pentru a asigura realizarea unei ptrunderi laterale n materialul de baz capul de sudare este nclinat lateral sau, n cazul cnd el are poziie fix, srma este condus printr-o duz nclinat fa de vertical.

    Caracteristicile fluxului utilizat au un rol determinant asupra procesului de sudare. Un flux destinat sudrii n rost ngust trebuie s prezinte urmtoarele caracteristici:

    zgura s fie uor detaabil la o temperatur a acesteia relativ nalt i n condiiile de constrngere n care are loc solidificarea

    bii n rost ngust; s degaje o cantitate ct mai mic de gaze pentru a evita

    producerea defectelor de tip suflur; activitatea i comportarea fluxului s fie insensibile la modificri ale

    parametrilor de sudare sau ale nlimii stratului de flux.Deschiderea rostului la sudarea sub flux are valori de 12-25 mm. La

    stabilirea formei rostului se va avea n vedere contracia transversal ce se produce la sudare. ntruct la grosimi mari este dificil de asigurat o ridigidizare suficient a pieselor, pentru a menine constant deschiderea rostuluimpiedicnd contracia transversal se prefer teirea rostului la un unghi de 1-2 (figura 9.8). Mrimea contraciei la sudare i, prin aceasta, nchiderea rostului pe msura desfurrii procesului de sudare depind de energia liniar utilizat.

    Din punct de vedere tehnologic, o atenie deosebit trebuie acordat sudrii primului strat. Acesta este diluat mai intens cu metalul de baz i are, n

    acelai timp, un co efic ient de fo r mnefavorabil (prea mic). Riscul de fisurare este mrit.

    Fig. 9.8. Teirea rostului la sudarea n rost

  • ngust pentru compensarea contraciei transversale

    Su dare a s u b flux n rost ngust se aplic de o camdat ma i r a r, datorit dificultilor legate de ndeprtarea zgurii. Procedeul este preferat ns la mbinarea unor grosimi foarte mari (400-

  • p

    sr vt gc

    10. SUDAREA CU TERMIT

    Capitolul 10

    SUDAREA CU TERMIT

    10.1. Reacia aluminotermic

    Prin arderea termitului se degaj o mare cantitate de energie care poate fi utilizat pentru nclzirea materialelor n vederea sudrii.

    Termitul este un amestec pulverulent, combustibil, format din metale i oxizi de metale. Termitul cel mai des utilizat este un amestec de oxid de fier i pulbere de aluminiu. Dup aprinderea amestecului arderea are loc extrem de violent, propagndu-se cu vitez mare n ntreaga mas de termit, dup reacia:

    Fe O + 2Al = Al O + 2Fe2 3 2 3Reacia exoterm a unui kilogram de termit de aluminiu dezvolt o energie de

    cea.3 100 kJ. n timpul arderii rezult o temperatur a metalului lichid de peste 3 000C. Termitul folosit n Romnia este format din 7 kg oxid de fier, 2 kg aluminiu. n urma arderii unei cantiti de 1 kg de termit de acest tip se obin cea. 550 g oel topit i 450 g zgur.

    Pentru sudare poate fi utilizat i un termit pe baz de cupru, arderea acestuia avnd loc conform reaciei:

    3CuO + 2Al = Al O + 3Cu2 3

    10.2. Sudarea cu termit

    Sudarea cu termit este un procedeu de sudare prin topire la care sursa termic este cldura degajat prin reacia chimic exoterma de ardere a termitului. Principiul rocedeului este ilustrat n figura 10.1.

    Pentru sudare, zona din jurul mbinrii e introduce ntr-o form

    executat din materiale efractare. La

  • executarea formei se are n edere s existe un spaiu suficient pentru metalul

    opit i zgur, respectiv pentru evacuarea azelor. Produsele topite se introduc printr-

    un

    Fig. 10.1. Principiul sudrii cu termit

    anal special de turnare executat n partea inferioar a formei, de unde se ridic treptat

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    umplnd ntregul spaiu liber al formei. Arderea termitului se face n creuzete din material refractar, aprinderea amestecului putndu-se realiza cu un arc electric, cu o amorsa special sau cu chibrite bengaleze (care produc o cantitate de cldur mai mare). La aprindere, termitul trebuie s fie uscat, deoarece apa poate provoca mprocri si explozii. Dup terminarea reaciei de ardere, care dureaz cea. 20-30 secunde, produsele topite pot fi evacuate n form.

    Sudarea prin termit se poate aplica la mbinarea unor piese din oel carbon, slab aliat, aliat, font si aluminiu, cupru cu grosimi de la 1-100 mm. n cazul sudrii cuprului se folosete un termit pe baz de cupru, iar n celelalte cazuri unul pe baz de aluminiu.

    Procedeul se aplic la mbinarea unor piese de seciune mare din oel sau font ca, de exemplu, arbori cotii, cilindri de laminor, ine de cale ferat. n cazul sudrii fontelor se adaug n termit ferosiliciu. Se pot suda, de asemenea, cap la cap conductori din aluminiu sau cupru.

    Procedeul are avantajul c nu necesit o pregtire a pieselor nainte de sudare, utilajul este foarte simplu, iar seciunea sudat nu este limitat ca form sau suprafa. Procedeul se preteaz, mai ales pentru sudarea pe antier, n zone n care nu exist racord electric.

  • 211. SUDAREA CU HIDROGEN ATOMIC

    Capitolul 11

    SUDAREA CU HIDROGEN ATOMIC.

    Sudarea cu hidrogen atomic (fig. 11.1) este un procedeu manual de sudare, la care cldur a necesar t o pir ii se transmite componentelor sudate , prin intermediul unui curent de hidrogen atomic , care rezult din hidrogenul mo- lecular , dup traversarea arcului elec- tric indirect, format ntre doi electrozi de wolfram . Hidrogenul este insuflat prin ajutaje concentrice cu electrozii de wolfram, iar ca material de adaos este ut iliza t o ver gea met a lic cu compoziia chimic asemntoare cu a

    Fig. 11.1. Principiul sudrii cu hidrogen atomic.

    met alulu i de baz sau n cazul ncrcrilor prin sudare, pot fi utilizate vergele de compoziie chimic diferit.

    La temperatura coloanei arcului, hidrogenul se disociaz conform reaciei H

    2H i absoarbe cldura necesar acestei reacii din arc.n contact cu metalul rece al componentelor, are loc reacia invers (de

    recombinare) 2H H2, urmat de cldur.

    Acest procedeu de sudare are domeniu restrns de aplicaie, ntruct hidrogenul

    consumat este scump, amorsarea arcului necesit tensiuni mari periculoase (250 300V) a cror deconectare i reducere la valori mai mici (60 100 V), dup formarea arcului, necesit instalaii specializate.

    De asemenea hidrogenul se poate dizolva n metalul sudat, provocnd

  • ede

    fulgi,pori, fisuri i alte defecte.

    Sudarea cu hidrogen atomic nu se poate utiliza la sudarea aluminiului, titanului, cuprului, ntruct aceste metale i aliajele lor sunt sensibile la hidrogen.

    Procedeul de sudare cu hidrogen atomic e cel mai des folosit la sudarea de crcare a matrielor pentru deformri plastice la cald, la sudarea unor table subiri din oeluri nealiate, slab aliate i inoxidabile.

    Diametrul vergelei d se alege n funcie de grosimea componentelor g= (1 + g/3) mm,

  • 250

    s

    e

    2

    2

    s

    s

    TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    iar curentul de sudare I se alege n funcie de diametrul vergelei d ,dup cum rezult din fig. 11.2.

    Debitul de hidrogen

    Fig. 11.2. Corelaia DH se calculeaz n funcie de

    dintre curentul de curentul de sudare I [A], cusudare I

    s i de.ajutorul relaiei:

    DH = 800 + 15 I [l/h]

  • BIBLIOGRAFIE

    BIBLIOGRAFIE

    1. Andreescu F., Andreescu B. - Echipamente pentru sudare, vol I, surse de curent pentru sudare

    2. Andreescu F., ForiA., Pisu-Machedon T., Eftimie L - .Proiectarea seciilor i fluxurilor tehnologice pentru sudare Editura Lux Libris, Braov, 1997

    3. Aichele G. 116 Reguli de sudare n mediu de gaz protector. Ed. Sudura, Timioara, 1999.

    4. Anghelea, N. .a. Sudarea n mediu de gaze protectoare. Ed.5. Tehnic, Bucureti, 1982.6. Badescu P., - Metode practice pentru reducerea deformatiilor remanente

    la sudarea constructiilor metalice Editura Sudura 20017. Burca M., Negoitescu S.- Sudarea MIG/MAG (2004 Editia a II-a ISBN 973-

    8359-22-8)8. Dehelean, D. - Sudarea prin topire, Editura Sudura, 19979. Constantin, E. Tehnologia sudrii prin topire, vol. I i II, Ed. Universitii din

    Galai, 1984,10. Drgu, L. Aspecte privind consumul materialelor de sudare n

    Romnia, Conferina ASR Sudura 2000, Arad, 200011. Gli G. Machedon Pisu T. Milo L.- Proiectarea dispozitivelor pentru

    sudare, Editura Lux Libris, Braov,199712. Francisc T.-Tratat de sudura, Editura Sudura ,2003 , Timioara13. Iordnescu, D., Georgescu, C.- Construcii pentru transporturi, n

    Romnia, monografie,CCCF, Bucureti, 198614. Joni N., Trif N.- Sudarea robotizata cu arc electric Ed. Lux Libris Brasov 200515. Joni, N. Calculul energiei introduse n mbinrile sudate n cazul

    sudrii MIG/ MAG n impulsuri, Sudura 4/2001, pag. 63-67, Asociaia de Sudur din Romnia

    16. Kovcs F., Tsz F., Varga S.- Fabrica viitorului Multimedia International 1998

    Arad17. Machedon - Pisu T.- Tehnologii de montaj sudura aplicate structurilor sudate

  • (poduri, nave). Editura Lux Libris, Brasov, ISBN 9739458-62-9, pag.172 , 2006

    18. Machedon - Pisu T.- Tratamente termice pentru produse sudate. Editura Lux

    Libris, Braov , 199719. Machedon - Pisu T. Andreescu F.- Materiale metalice pentru produse

    sudate , Editura Lux Libris, Braov, 199620. Machedon T., Machedon E.- Alegerea optim a electrozilor pentru sudare n

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    funcie de materialul de baz, Editura Academiei Forelor Aeriene Henri CoandBraov, 2002

    21. Machedon - Pisu T., Andreescu F., Trif N.,- Cercetri privind aplicarea vibratiilor fortate la tierea termic, Revista SUDURA, nr. 4/1996. 1996

    22. Machedon T., ierean M., Ctan D., Maniu A. Tehnologia de montaj Sudarea macaralelor portuare de dimensiuni mari - Bulletin of the Transilvania University of Braov, Vol. XXXIII 1991

    23. Machedon T., ierean M., Ctan D., Maniu A. Consideraii cu privire la cauzele apariiei fisurilor n pachetul de platbande al unei grinzi dublu T - Bulle- tin of the Transilvania University of Braov, Vol. XXXII 1990;

    24. Machedon T., Ctan D., ierean M., Maniu A. Proiectarea regimului de sudare al oelurilor cu rezisten mrit, cu ajutorul calculatorului - Bulletin of the Transilvania University of Braov, Vol. XXXII 1990

    25. Mihilescu, D., Mihilescu, A., Lupu, G., Tehnologia sudrii prin topire - ndrumar de proiectare, Editura Fundaiei Universitare Dunrea de Jos Galai, ISBN 973- 627 - 124 - 2, 2004.

    26. Micloi, V. .a. Bazele proceselor de sudare. EDP, Bucureti, 1982.27. Micloi, V. .a - Echipamente pentru sudare, Braov, 1993.28. Miclosi V.- Tratamente termice conexe sudarii prin topire a otelurilor

    Vol. I Editura Sudura ,2004 , Timioara29. Pascu D.R., Iacob M., Busila C.- Atlas metalografic pentru imbinari

    sudate , Ed. Eurostampa Timisoara 200230. Safta V. I., Safta V. I. - Incercari tehnologice si de rezistenta ale

    imbinarilor sudate sau lipite Editura Sudura ,2006 , Timioara31. Teodorescu, D.U., Zamfir, I.- Probleme de uzinare i premontaj la execuia

    tablierelor metalice ale podurilor dunrene. n: Buletinul tehnic RNR, Romnia,nr.3,1985.

    32. Safta, V. Controlul mbinrilor i produselor sudate, Ed. Facla, Timioara, Vol.

    I 1984, Vol. II 1986.33. Safta, V., Burc, M. .a. - Particulariti ale polaritii curentului la

    sudarea n mediu de gaze protectoare MIG/MAG. Nouti n domeniul tehnologiilor i utilajelor pentru prelucrare la cald a metalelor, Vol. VI,

    34. Safta, V.I. i Safta, V.I. jr. Defectoscopie industrial nedistructiv. Ed. Sudura, Timioara, 2001.

    35. Slgean, Tr. Sudarea cu arcul electric. Ed. Facla, Timioara, 1977.

  • 36. Slgean, Tr. Tehnologia procedeelor de sudare cu arc. Ed. Tehnic, Bucureti,

    1985.37. Stenke, V. Gaze utilizate pentru protecia rdcinii i pentru sudare.

    Rev. Sudura, nr. 3, 1991.38. Trofin, I. Sudarea sinergic. SID 115, OID-ICM,

    1992.

  • BIBLIOGRAFIE

    39. ierean M., Machedon Pisu T. Luca V.- Ghid pentru controlul cu ultrasunete , Editura Universitii, Braov, 1999

    40. Va, Al .a. Analiza oportunitii retehnologizrii n Romnia a sudrii manuale prin sudare n mediu de CO2. Conferina comun DVS-ASR Tendine noi de dezvoltare n sudur, Timioara, 1993.

    41. *** Cataloage de materiale de sudare livrate de firmele Oerlokon, Bhler, Thyssen, NITTETSU (Japonia), ESAB

    42. x x x Germanischer Lloyd - Rules for Classification and Construction, vol.II Material and Welding Technology, ediia 1992

    43. *** Welding Handbook-Welding Processes, 8th edition, vol.2. R.L.O. Brien

    Editor, 1991.44. *** Welding Handbook-Welding Technology, 8th edition, vol.1. R.L.O. Brien

    Editor, 1991.45. *** Welding power sources-The requirements and the options. Rev. Welding

    & Metal Fabrication, nr. 8, 1995.46. *** Welding processes for year 2000. Rev. Svetsarea, vol. 46, nr. 2, Suedia,

    1992.47. *** Filler materials for manual and automatic welding, ESAB Welding

    Hand- book, Fifth edition, Gteborg, Suedia, 1998.48. *** Gaze de protecie la sudare. Dezvoltare-consultan-utilizare. Linde, Linde

    Gaz Romnia SRL.49. *** SR EN 29692/94 Sudarea cu arc electric cu electrod nvelit,

    sudarea cu arc electric n mediu de gaz protector i sudarea cu gaze prin topire. Pregtirea pieselor de mbinat de oel.

    50. *** SR EN 439/96 . Materiale pentru sudare consumabile. Gaze de protecie pentru sudare i tiere cu arc electric.

    51. *** SR EN 440/96 Materiale pentru sudare consumabile. Srme electrod i depuneri prin sudare pentru sudare cu arc electric n mediu de gaz protector cu electrod fuzibil a oelurilor nealiate i cu granulaie fin. Clasificare.

  • TEHNOLOGIA SUDRII PRIN TOPIRE - PROCEDEE DE SUDARE

    25 4

    Bun de tipar la data de: 10.12.2009Tiraj: 200

    Coli de tipar: 127 - 21 x 29,8

    Tiparul: S.C. ANIL COMPUTER s.r.l. Braov