Curs_12tehnologia materialelor an1 sem2 AR+IT
date post
15-Oct-2015Category
Documents
view
21download
1
Embed Size (px)
description
Transcript of Curs_12tehnologia materialelor an1 sem2 AR+IT
Tehnologia sudrii.
1
12. Tehnologia sudrii.
12.1. Introducere
Piesele metalice sau din materiale plastice pot fi asamblate prin procede nedemontabile sau
procedee demontabile. Dintre procedeele de asamblare nedemontabile cel mai important
procedeu este cel prin sudare. Asamblarea prin nituire este din ce n ce mai puin utilizat.
Procedeele de sudare se deosebesc ntre ele, n general, prin sursa de cldur care st la
baza topirii materialelor de baz i a materialului de adaos, dac este cazul. n general
procedeele de sudare pot fi prin presiune sau prin topire. Sudarea prin presiune, asambleaz materialele
folosind o anumit presiune, n timp ce sudarea prin topire presupune utilizarea unei surse exterioare locale de
cldur, fr a utiliza aciunea unei presiuni. Procedeele de sudare care se folosesc n regim industrial depind,
n mare msur, de grosimea materialelor sudate i de geometria pieselor supuse procesului.
Dintre procedeele de sudare prin presiune cel mai important este cel prin puncte, n linie i prin frecare, n
timp ce dintre procedeele de sudare prin topire pot fi amintite: sudarea cu flacr, sudarea cu arc electric i
electrod nvelit, sudarea cu arc electric n atmosefer protectoare activ sau neutr, sudarea prin rezisten
electric i multe altele. Foarte important la sudarea materialelor este a se cunoate cea mai important
proprietate tehnologic, i anume sudabilitatea.
Piesele pot fi mbinate nedemontabil prin sudare. Exist diferite procedee de sudare
care trebuie corelate cu calitatea materialelor supuse procedeului, cu geometria i cu
grosimea materialelor. Procesul de sudare se poate realiza cu sau fr material de
adaos. Procedeele de sudare pot fi prin presiune sau prin topire. n cazul procedeelor de
sudare prin presiune asupra materialelor supuse sudrii apare o presiune de contact care
determin, n mare msur, i energia care se dezvolt la nivelul contactului dintre cele
dou materiale.
Procedeele de sudare prin topire folosesc o nergie termic ce conduce la topirea
local a materialelor de baz i a materialului de adaos, dac este cazul, realiznd
mbinarea. Exist o gam larg a procedeelor de sudare prin topire, fiecare dintre ele
utilizndu-se n anumite domenii.
Obiectivele acestui capitol sunt:
o Sudabilitatea ca proprietate tehnologic;
o Clasificarea procedeelor de sudare;
o Sudarea cu arc electric i n medii protectoare;
o Sudarea cu flacr oxiacetilenic;
o Sudarea prin puncte i n linie
o Sudarea prin frecare.
Durata medie de studiu individual: 60 minute.
Concluzie:
Obiectivele capitolului:
Tehnologia sudrii.
2
12.2. Sudabilitatea.
Sudabilitatea este proprietatea tehnologic a materialelor de a putea fi mbinate prin sudare. Sudabilitatea
este determinat de totalitatea factorilor care particip la procesul de sudare i care asigur obinerea unei
mbinri cu proprieti mecanice i tehnologice corespunztoare. Sudabilitatea prectic este determinat de:
totalitatea proprietilor materialului de baz;
totalitatea proprietilor materialului de adaos (de aport);
metoda i regimul de sudare;
particularitile constructive ale mbinrii sudate;
tratamentele termice aplicate construciei sudate.
Datorit numeroilor factori care definesc sudabilitatea, nu s-a ajuns la o metod unic la determinarea
acestei proprieti. Coninutul de carbon influeneaz direct duritatea materialului sub cordonul de sudur. La
coninuturi de peste 0,3% C, duritatea crete mult, favoriznd ruperea fragil. Se pot suda i oeluri cu coninut
mai ridicat de carbon, lund ns msuri speciale pentru mpiedicarea durificrii (prin nclzire, prin microaliere).
n cazul oelurilor aliate, sudabilitatea se poate aprecia prin coninutul de carbon echivalent, care se
stabilete cu ajutorul relaiei:
= %+%
6+
%
5+
%
15+
%
4+
%
13+
%
2+ 0,0024, (1)
n care g este grosimea materialuluie exprimat n mm.
12.3. Clasificarea procedeelor de sudare.
n general procedeele de sudare pot fi prin presiune sau prin topire (Fig. 1). Sudarea prin presiune,
realizeaz procesul de mbinare folosind o anumit presiune, n timp ce sudarea prin topire presupune utilizarea
unei surse exterioare locale de cldur, fr a utiliza aciunea unei presiuni.
Procedeele de sudare sub presiune sunt utilizate limitat, dar care se aplic n condiiile n care materialele
sunt foarte sensibile la fenomenele de topire. Cele mai cunoscute procedee de sudare prin presiune sunt
prezentate n figura 2. Se poate constata c una din cele mai importante procedee de sudare prin presiune sunt
cele prin frecare i cele de sudare electric prin presiune, n general prin rezisten electric, cum ar fi sudarea
prin puncte, n linie i cap la cap.
Fig. 1: Clasificarea procedeelor de sudare
Tehnologia sudrii.
3
Clasificarea procedeelor de sudare prin topire este prezentat n figura 3. Dintre aceste procedee s-au fcut
remarcate, n industrie, procedeele de sudare sudarea cu gaz (oxi-acetilenic) i sudarea cu arc electric,
aceasta din urma cunoate foarte multe variante, dintre care sudarea cu arc electric i electrod fuzibil, sudarea
cu arc protejat etc.
Fig. 3: Clasificarea procedeelor de sudare prin topire
Fig. 2: Clasificarea procedeelor de sudare prin presiune.
Tehnologia sudrii.
4
12.4. Sudarea cu arc electric i electrod nvelit.
Arcul electric reprezint o descrcare electric stabil n mediu gazos la o tensiune relativ mic (10 102
voli) densiti ridicate de curent (10 A/cm2) i o lungime de ordinul milimetrilor pn la maxim 2 cm. Puterea
arcului electric variaz de la civa watt pn la 200 300 kW. Arcul electric poate fi cu aciune direct sau
indirect, dup cum acesta se formeaz ntre electrod i materialul supus sudrii sau ntre doi electrozi, materialul
aflndu-se n vecintatea arcului prelund cldura. n cazul arcului direct materialul de adaos poate proveni din
electrod, cnd acesta este fuzibil, sau se aduce din exterior, atunci cnd se utilizeaz electrozi nefuzibili, din
wolfram.
Arcul electric cu aciune indirect se stabilete ntre doi electrozi din wolfram, topirea materialului de adaos
i a materialului de baz realizndu-se cu ajutorul cldurii dezvoltate de arcul electric.
Funcionarea arcului electric. Arcul electric cel mai utilizat este arcul electric n curent continuu cu aciune
direct i electrod fuzibil. Funcionarea arcului electric prezint trei faze:
aprinderea arcului electric perioada tranzitorie de amorsare a arcului electric;
perioada arcului staionar;
stingerea arcului electric perioada tranzitorie a stingerii arcului electric
Aprinderea arcului electric, este prezentat n figura 4. Electrodul legat la polul negativ al sursei de
sudare (catod) este adus n
contact cu piesa legat la
polul pozitiv al aceleiai
surse (anod). n circuitul de
sudare apare, un curent de
scurtcircuit care prin efect
Joule conduce la nclzirea
local a captului
electrodului respectiv i al
piesei.
n acest moment electrodul este deprtat la circa 2 mm de pies. Se iniiaz emisia termoelectronic,
electronii emii de catod vor fi accelerai datorit diferenei de potenial produs de surs ciocnind anodul,
respectiv piesa. Energia cinetic a electronilor se transform n cldur. Cantitatea de cldur va fi suficient de
mare pentru topirea local a piesei de sudat. n drumul lor, electronii ciocnesc atomii elementelor aflate n gazul
n care se realizeaz descrcarea, conducnd la ionizarea acestora. Ionii de oxigen, argon etc. purttori de
sarcin pozitiv se vor deplasa, de data aceasta, ctre catod, respective ctre electrod. La ciocnirea ionilor de
catod apare un fenomen asemntor bombardrii piesei, fcnd ca electrodul s se nclzeasc pn la topire.
Pe electrod se formeaz pata catodic, iar pe pies se formeaz pata anodic. Aceasta din urm are
suprafaa mai mic dar temperatur mai mare, deoarece energia cinetic a electronilor este mai mare.
Conectarea electrodului la minusul sursei poart numele de conexiune direct i se recomand la sudarea
pieselor masive. Conexiunea invers se utilizeaz la sudarea tablelor subiri, pentru a evita perforarea acestora,
temperatura maxim dezvoltndu-se, de data aceasta, pe electrod.
Fig. 4: Aprinderea arcului electric
Tehnologia sudrii.
5
Perioada arcului staionar este perioada n care arcul arde stabil la o tensiune Ua i o intensitate I de
sudare. Arcul electric poate funciona stabil la valori diferite ale tensiunii (Ua) a arcului, ale curentului de sudare
Is i la valori diferite ale lungimii arcului. Legtura ntre Ua, l, Is este dat de caracteristica arcului, care se
reprezint sub forma unor curbe Ua = f(I) avnd llungimea arcului electric drept parametru.
Stingerea arcului electric se produce prin variaia lungimii arcului l n dou cazuri extreme: l = 0, arcul
electric se stinge dar se reaprinde atunci cnd electrodul se deprteaz de pies, sau la o lungime mare a
arcului electric cnd sursa nu poate ioniza un volum att de mare de aer, caz n care ionizarea mediului scade
pn cnd arcul se stinge.
Funcionarea arcului electric n curent alternative. n curent alternativ condiiile de meninere a
descrcrii mari sunt mai dificile ntruct perioadele de aprindere i de stingere se succed cu dublul frecvenei
tensiunilor