Curs_12tehnologia materialelor an1 sem2 AR+IT

15
Tehnologia sudării. 1 12. Tehnologia sudării. 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 în ce mai puţin utilizată. Procedeele de sudare se deosebesc între ele, în general, prin sursa de căldură care stă la baza topirii materialelor de bază și a materialului de adaos, dacă este cazul. În general procedeele de sudare pot fi prin presiune sau prin topire. Sudarea prin presiune, asamblează materialele folosind o anumită presiune, în timp ce sudarea prin topire presupune utilizarea unei surse exterioare locale de căldură, fără a utiliza acţiunea unei presiuni. Procedeele de sudare care se folosesc în regim industrial depind,  în mare măsură, de grosimea materialelor sudate și de geometria pieselor supuse procesului. Dintre procedeele de sudare prin presiune cel mai important este cel prin puncte, în linie și prin frecare, în timp ce dintre procedeele de sudare prin topire pot fi amintite: sudarea cu flacără, sudarea cu arc electric și electrod învelit, sudarea cu arc electric în atmoseferă protectoare activă sau neutră, sudarea prin rezistenţă electrică și multe altele. Foarte important la sudarea materialelor este a se cunoaște cea mai im portantă proprietate tehnologică, și anume sudabilitatea. Piesele pot fi îmbinate nedemontabil prin sudare. Există diferite procedee de sudare care trebuie corelate cu calitatea materialelor supuse procedeului, cu geometria și cu grosimea materialelor. Procesul de sudare se poate realiza cu sau fără material de adaos. Procedeele de sudare pot fi prin presiune sau prin topire. În cazul procedeelor de sudare prin presiune asupra materialelor supuse sudării apare o presiune de contact care determină, în mare măsură, și energia care se dezvoltă la nivelul contactului dintre cele două materiale. Procedeele de sudare prin topire folosesc o nergie termică ce conduce la topirea locală a materialelor de bază și a materialului de adaos, dacă este cazul, realizând îmbinarea. Există o gamă largă a procedeelor de sudare prin to  pire, fiecare dintre ele utilizându-se în anumite domenii. Obiectivele acestui capitol sunt: o Sudabilitatea ca proprietate tehnologică ; o Clasificarea procedeelor de sudare; o Sudarea cu arc electric și în medii protectoare; o Sudarea cu flacără oxiacetilenică; o Sudarea prin puncte și în linie o Sudarea prin frecare. Durata medie de studiu individual: 60 minute. Concluzie:  Obiectivele capitolului:

description

12

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 de alimentare. De aceea se iau msuri pentru ca mediu gazos s aib un potenial de ionizare mai

    sczut i s se realizeze un defazaj f ntre Ualimentare i Uarc astfel nct trecerea prin zero a curentului s se

    fac la Uarc > Ualim. Tensiunea Ua are un vrf la aprindere dup care rmne constant. Curentul I este n faza

    cu tensiunea, dar prezint o ntrziere la aprindere.

    Elementele sudrii cu arc electric i electrod nvelit sunt prezentate n figura 5.

    Electrodul nvelit este constituit dintr-o vergea metalic a crui diametru poart denumirea de diametrul

    electrodului nvelit (de) i un nveli format din o serie de substane presate pe acesta. Funciile nveliului sunt

    urmtoarele:

    Funcia de ionizare: asigur funcionarea stabil a arcului electric ntre vergeaua metalic a electrodului

    nvelit i componentele de sudat. n nveliul electrodului se afl substane cu potenial sczut de ionizare care

    ofer posibilitatea amorsrii uoare a arcului prin ionizarea acestora, ca urmare a tensiunii aplicate arcului

    electric. n categoria acestor substane ionizante intr dioxidul de titan TiO2 -(rutilul), carbonatul de calciu,

    carbonatul de potasiu, oxizii i srurile unor metale alcaline sau alcalino-pamntoase.

    Funcia de protecie se asigur printr-o serie de substane, din nveliul electrodului, care au rolul de a

    produce gaze a cror presiune protejeaz baia de sudur mpotriva ptrunderii unor elemente din mediul

    nconjurtor, n special oxigenul, hidrogenul i azotul. Aceste elemente, deci, izoleaz baia de metal topit de

    Fig. 5: Sudarea cu ac electric

  • Tehnologia sudrii.

    6

    mediul nconjurtor. Printre substanele protectoare (gazeifiante) se numr carbonaii de calciu, magneziu i

    bariu precum i o serie de substane organice (amidon, celuloz etc).

    Funcia moderatoare este conferit de o serie de substane din nveli care au rolul de a forma o crust de

    zgur peste cordonul de sudur. Aceasta crust este izolatoare termic, micornd viteza de rcire a cordonului,

    mbuntind astfel plasticitatea acestuia. Zgura trebuie s aib o densitate mic n raport cu materialul de baz

    topit, astfel nct s se ridice la suprafaa acestuia protejnd cordonul de sudur i mpotriva agenilor

    atmosferici. Este de preferat ca aceast zgur s se elimine uor de pe suprafaa cordonului de sudur. Dintre

    substanele folosite, ca moderatoare (zgurifiante), se menioneaz minereurile de titan, mangan i fier (rutil,

    ilmenit, rodonit, hematit, manganit etc.) siliciu i silicaii naturali (cuart, feldspat, caolin etc.) i carbonaii

    naturali (dolomit, magnezit, calcit etc).

    Funcia de purificare este conferit de substanele din nveliul electrodului care se combin cu

    elementele nedorite din baia de sudur, n special cu sulful i fosforul, precum i cu unele gaze ajunse, sub

    presiunea arcului, n baia de metal topit. Dintre substanele purificatoare ale bii de metal topit se menioneaz

    carbonatul de sodiu, sulfatul de potasiu, boraxul, hidroxizii alcalini etc. O serie de feroaliaje, cum ar fi: aluminiu,

    siliciu i grafitul, exercit efectul de dezoxidare al bii metalice.

    Funcia de aliere se realizeaz prin introducerea n nveliul electrozilor a unor pulberi de metale care, n

    timpul procesului de sudare, trec n baia de metal topit producnd alierea acesteia. Uneori electrozii nvelii au

    un nveli gros astfel nct, n componena acestuia se introduc i pulberi de fier. Aceste pulberi mresc

    randamentul depunerii, respectiv cresc cantitatea materialului depus n unitatea de timp. Crete deci i

    coeficientul de depunere. Totodat, adaosul de elemente de aliere n nveliul electrodului i, implicit, n arcul

    electric are drept scop i compensarea pierderilor prin ardere a unor elemente n coloana arcului, cum ar fi

    carbonul, manganul, siliciul, cromul, nichelul etc.

    Funcia de susinere se materializeaz prin aceea c zgura format prin solidificarea nveliului

    electrodului i a altor oxizi, provenii n urma procesului de sudare, asigur sprijinirea bii de metal topit evitnd

    curgerea ei gravitaional. Aceast funcie este folosit, ndeosbi, la sudarea de poziie, la sudarea pe vertical

    sau de plafon, n care exist tendina curgerii gravitaionale a bii de metal topit. Funcia de susinere se

    caracterizeaz i prin aceea c produce n zgura topit o tensiune superficial de valoare mare, astfel nct

    mpiedic scurgerea, att a zgurii topite, ct i a bii de metal topit.

    Funcia de liant se caracterizeaz prin asigurarea legturii ntre elementele aflate n nveliul electrodului

    precum i a aderenei nveliului pe srma de sudat. Cei mai folosii liani din nveliul electrodului sunt silicaii

    de sodiu i de potasiu. Uneori cnd acetia sunt nedorii, datorit prezenei suplimentare a siliciului n baia de

    metal, vor fi nlocuii cu ali liani pe baz de calciu.

    Dup tipul nveliului distingem electrozi cu nveli acid, bazic, titanic, organic sau cu alte tipuri de nveliuri.

    Cu electrozi avnd nveli acid, titanic sau organic se sudeaz bine, arcul fiind stabil att n curent alternativ ct

    i n curent continuu. De asemenea, aspectul custurii este neted i regulat, zgura ndepartndu-se relativ uor.

    nveliul acid se caracterizeaz prin aceea ca n compoziia lui intra bioxidul de siliciu care-i asigur

    caracterul acid. Arcul creat de acest electrod cu nveli acid este stabil i foarte cald, asigurnd o penetraie

    bun n materialul de baz. Zgura este ns, fluid, de aceea nu se recomand folosirea lui la sudurile de

    poziie. Un inconvenient al electrodului cu nveli acid este acela al unei protecii nesatisfacatoare fa de

  • Tehnologia sudrii.

    7

    hidrogenul i azotul din mediul nconjurtor. Prin urmare, nveliul acid se va folosi la sudarea oelurilor tenace,

    necalmate, cu coninut maxim de carbon de 0,22% i grosimi sub 20 mm, n poziie orizontal.

    nveliul titanic (rutilic) are n compoziia lui rutil sau ilmenit ce conine oxidul de titan TiO2. Creterea

    coninutului de rutil mrete vscozitatea zgurei dnd posibilitatea sudrii de poziie. Dezavantajul electrodului

    rutilic const n aceea c viteza de topire este relativ mic i de asemenea, ptrunderea este moderat.

    Electrozii cu nveli rutilic se vor folosi, deci, la sudarea construciilor din oel calmat sau necalmat, cu maxim

    0,25% carbon, solicitate static sau dinamic. Este unul din cel mai rspndit nveli.

    Electrozii cu nveli organic au n structura lor substane organice pn la aproximativ 12%. O categorie

    special de electrozi cu un astfel de nveli sunt electrozii cu nveli celulozic. Aceti electrozi au n structura

    nveliului rutilul sau ilmenitul, dar la care se adaug i celuloza pn la aproximativ 12%. Celuloza are

    proprietatea, c n procesul sudrii cu arc electric se descompune formnd dioxid de carbon, gaz protector al

    procesului de sudare. Prin urmare, prezena celulozei ofer posibilitatea asigurrii sudrii de poziie, datorit

    cantitii mici de zgur, care ader bine la suprafaa metalic solidificat, precum i la sudarea rosturilor mari la

    care protecia de rdcin este autoasigurat prin dioxidul de carbon. Arcul, de asemenea, este bine protejat

    mpotriva hidrogenului i azotului din mediul nconjurtor.

    Concluzionnd cele prezentate, se poate arata c nveliurile acid, rutilic i organic sunt folosite la electrozii

    destinai sudrii oelurilor nealiate, cu carbon sczut i a oelurilor slab aliate, de uz curent. Aceste nveliuri nu

    se vor folosi la electrozii destinai sudrii oelurilor aliate, a fontelor, a oelurilor slab aliate cu destinaie special,

    a metalelor i aliajelor neferoase.

    Electrozii cu inveli bazic sunt aceia care sunt destinai sudrii oelurilor aliate, slab aliate speciale i a

    unor materiale metalice neferoase. Aceti electrozi produc metalul topit al zonei cordonului cu puritatea cea mai

    nalt i cu o plasticitate deosebit de bun. Totodat, reduc coninutul de hidrogen din custur mbinrii sudate,

    mresc plasticitatea acestei mbinri, plasticitate care se menine pn la temperaturi relativ sczute.

    Componentele principale ale nveliului electrodului bazic sunt fluorina (CaF2), carbonatul de calciu(CaCO3) i

    oxidul de calciu (CaO). Caracterul bazic este dat de oxidul de calciu.

    Pe lng marile avantaje ale nveliului bazic, aceste nveliuri prezint, n procesul de sudare, i unele

    inconveniente:

    nveliul bazic este hidroscopic producnd n procesul de sudare pori, dac umiditatea depete o

    valoare admis, motiv pentru care aceti electrozi, nainte de sudare, trebuie neaprat supui procesului de

    uscare;

    potenialul de ionizare al invelisului este relativ ridicat. Prin urmare, este nevoie de o sudare n curent

    continuu, pentru asigurarea stabilitii arcului, i cu o polaritate invers, pentru mrirea cantitii de cldur

    administrat nveliului, ntruct fluorina din nveli se topete la temperaturi ridicate;

    trecerea metalului topit prin arcul electric se realizeaz n picturi mai mari. Aceasta se explic prin

    faptul c oxigenul din aerul atmosferic precum i din reaciile chimice este aproape inexistent n zona arcului.

    Oxigenul este acela care creeaz oxidul de fier ce se caracterizeaz printr-o tensiune superficial ridicat.

    Neexistnd acest oxid de fier la sudarea cu electrozi bazici, picturile sunt de dimensiuni mai mari. Nu pot fi

    create picturi mici care s intre n echilibru mecanic prin tensiunile superficiale existente. Totodat, datorit

    picturilor mari i a tendinei de stropire, aspectul estetic al custurii las uneori de dorit.

  • Tehnologia sudrii.

    8

    12.5. Sudarea cu arc electric n medii protectoare.

    Sudarea n mediu de gaze protectoare se caracterizeaz prin aceea c arcul electric este acoperit de o

    ptur de gaz care nu are nici o interaciune chimic cu metalul topit, rolul su fiind acela de a proteja arcul

    electric. Cele mai utilizate gaze n acest scop sunt argonul i heliul.

    La sudarea n mediu de gaze protectoare deosebim dou procedee: procedeul de sudare cu electrod

    nefuzibil WIG i procedeul de sudare cu electrod fuzibil MIG

    Procedeul WIG wolfram inert gaz. Arcul electric se formeaz ntre electrodul nefuzibil (5) (W) (Fig.6) i

    piesa de sudat (3), fiind protejat de o pelicul de gaz protector (Ar) care nvelete arcul electric. Polaritatea la

    sudare este direct, iar tensiunile de alimentare sunt ceva mai mari, ca urmare a prezenei argonului care se

    ionizeaz mai greu dect aerul. Materialul de adaos (2) este topit indirect prin nclzire n arcul electric. Capul de

    sudare pistolet (4) este rcit cu aer, cu ajutorul gazului care l strbate sau cu ap, la cureni de sudare mai

    mari de 120 A. Procedeul este recomandat la sudarea aluminiului, cuprului sau a oelurilor inoxidabile.

    Procedeul de sudare MIG utilizeaz ca material de adaos o srm nenvelit (8) cu diametru ntre 0,6 2

    mm antrenat mecanic printr-un tub de cupru (6) cu rol de ghidaj i de contact electric (Fig. 6). n jurul

    electrodului se sufl o perdea circular de gaz inert. Tehnologia sudrii n argon este asemntoare de cea a

    sudrii n arc electric obinuit. La piesele cu grosimi de peste 8 mm se recomand o prenclzire la 150 200

    oC. Se sudeaz cu densiti de curent de circa 2 A/mm

    2 i tensiuni de 50 V, cu ptrunderi de 5 25 mm.

    Sudarea n hidrogen atomic. La acest procedeu arcul electric se formeaz ntre electrozii de wolfram

    alimentai la bornele unei surse de curent. Zona arcului electric este acoperit de o pelicul de H2 molecular

    care se disociaz, n arcul electric, dup o reacie de forma: H2 2H-Q.

    Reacia este endoterm cu efect de luminiscen disc strlucitor (Fig-7). Atomii de hidrogen se recombin

    n zona 2 . Aceast recombinare este un proces exoterm cu aport de cldur, ce conduce la topirea materialului

    Fig. 6: Schema procesului de sudare n mediu de gaze protectoare

    a. WIG- wolfram-inert-gas, b. MIG- metal-inert-gas

  • Tehnologia sudrii.

    9

    de adaos i a metalului de baz. Se realizeaz astfel un transfer termic, din zona electrozilor n zona de

    mbinare, cu efect de mrire a durabilitii electrozilor i de cretere a randamentului sudrii.

    Sudarea n mediu de bioxid de carbon MAG metal active gaz. La acest procedeu gazul are un rol de

    protecie dar i un rol activ, participnd la reacii chimice n procesul de sudare (Fig. 7).

    Bioxidul de carbon disociaz, gradul de disociere fiind n funcie de temperatur. Transferul metalului topit

    n coloana arcului se realizeaz n urmtoarele variante:

    a. cu arc scurt transferul metalului lichid se face prin scurtcircuit, diametrul picturii fiind egal cu cel al

    coloanei arcului i se utilizeaz la sudarea tablelor subiri;

    b. cu transfer globular mrimea picturilor sunt mai mici dect lungimea arcului;

    c. cu transfer prin pulverizare picturile sunt de diametru mic, densitate de curent este mare, 200 A/cm2

    i se utilizeaz la sudarea tablelor groase.

    12.6. Sudarea prin topire cu flacr.

    n cazul sudrii cu flacr, sursa termic este obinut n urma arderii unui combustibil n prezena

    oxigenului. Pentru obinerea unei temperaturi ridicate (de peste 2000 oC) se impune utilizarea unor gaze cu

    putere caloric mare i viteze ridicate de ardere. Prin dozarea corespunztoare a oxigenului i a gazelor de

    combustie se poate regla puterea i caracterul chimic al flcrii, flacr care poate fi neutr, oxidant sau

    reductoare.

    a. b.

    Fig. 7 Schema procesului de sudare n hidrogen atomic (a) i schema procesului de sudare

    MAG metal-activ-gaz (b)

  • Tehnologia sudrii.

    10

    Oxigenul ca element de combustie, trebuie s fie de puritate ridicat, cel puin 98% O2.

    Gazele de combustie cele mai folosite sunt: acetilena, hidrogenul, gazele naturale i vaporii de benzin.

    Acetilena (C2H2) este cel mai utilizat gaz n tehnica autogen. Datorita caracteristicii sale fizice de

    combustie, este singurul gaz utilizat n toate tehnicile autogene. Acetilena este un gaz incolor, cu miros specific,

    uor volatil i se aprinde rapid. Mirosul acetilenei tehnice se datoreaz cantitilor mici de aditivi ce au n

    compoziie hidrogen sulfurat i hidruri de sulf. Structura molecular favorabil conduce la o energie de ardere

    enorm, cu eficien mare a flcrii i rat mare de propagare a flcrii.

    n contrast cu alte gaze combustibile, energia se elibereaz din momentul divizrii moleculelor. Aceast

    energie se numete caldur de formare sau entalpie de formare. n acest moment acetilena elibereaz, deja,

    8714 kJ/kg. Se adaug, deasemenea, energia primei faze de combustie cu oxidul din flacara primar. Doar

    acest tip de flacar este important pentru tehnica autogen, ceea ce este un mare avantaj al acetilenei.

    Flacra pentru sudur se obine prin aprinderea amestecului de gaz combustibil i oxigen, la ieirea din

    arztor. n cazul acetilenei, reacia de ardere este:

    C2H2+O2=2CO+H2+106500 cal

    n figura 8 este prezentat structura unei flcri neutre rezultate ca urmare a arderii acetilenei n prezena

    oxigenului i temperatura care se realizeaz.

    Arztoarele ntrebuinate la obinerea flcrilor de sudur se numesc suflaiuri i au elementele de reglare i

    de schimb care permit adaptarea puterii flcrii la condiiile necesare procesului de sudare. Un asemenea

    arztor este prezentat n figura 9.

    Fig. 8: Structura unei flcri neutre. Raportul acetilena/oxigen este circa 1:1

  • Tehnologia sudrii.

    11

    12.7. Sudarea prin puncte i n linie.

    Sudarea n puncte prin presiune i rezisten electric este un procedeu de sudare n stare solid aplicat

    pentru mbinarea pieselor i elementelor structurilor sudate confecionate din semifabricate sub form de tabl,

    dar se aplic i la sudarea elementelor din srm sau bar. mbinarea se realizeaz prin suprapunere, pe o

    anumit lime, a tablelor de grosime s (mm), strngerea fiind

    relizat cu ajutorul unor electrozi de contact realizai din cupru

    sau aliaje de cupru, acionai mecanic cu fora de refulare Fref

    (kN), iar curentul electric de prenclzire trece ntre electrozii de

    contact prin cele dou table de sudat.

    Rezistena de contact dintre cele dou metale de baz are o

    valoare foarte mare. Aici se produce o nclzire mai pronunat,

    care conduce la apariia unui nucleu topit al materialului, cu

    diametrul dp = (0,8-0,9)dv care, apoi este nconjurat de o zon

    de sudare prin deformare plastic (Fig. 10).

    Sudarea are trei faze, care se succed, dup fixarea i

    strngerea tablelor ntre electrozii de contact:

    prenclzirea la temperatura de deformare la cald

    (1100-1300 oC);

    refularea prin aplicarea forei de refulare;

    rcirea mbinrii sub presiune, n

    timp ce are loc solidificarea nucleului topit i

    recristalizarea zonelor deformate plastic.

    Structura unui punct de sudare este artat

    n figura 11.

    Echipamentul de sudare prin puncte este

    Fig. 9: Structura unui arztor de sudare cu flacr

    Fig. 10: Sudarea prin uncte

    (dv diametrul la varful electrodului; d diametrul electrodului; h - grosimea punctului de sudura)

    Fig. 11. Structura unui punct de sudare

  • Tehnologia sudrii.

    12

    prezentat n figura 12.

    Pentru realizarea unui punct

    de sudur este necesar s se

    respecte urmatoarele conditii:

    contactul electric s se

    realizeze dup ce piesele au fost

    bine strnse ntre electrozi;

    ntreruperea circuitului

    electric s se realizeze atunci

    cnd fora de strngere are valori

    mari, ceea ce asigur rcirea i

    ntrirea punctului de sudur.

    Tehnologia sudarii n puncte

    presupune corelarea parametrilor principali ai regimului de sudare:

    diametrul electrozilor de contact d [mm],

    curentul de sudare I [A],

    durata de conectare t [s],

    forta de apasare F [daN].

    Se deosebesc dou tipuri de regimuri de sudare: sudarea cu regim moale i sudarea cu regim dur.

    Sudarea cu regim moale se caracterizeaz prin valori mai mici ale curentului de sudare i timpi mai lungi

    de prenclzire n vederea refulrii. Aceasta face ca zona nclzit s devin mai mare, metalul de baz poate fi

    mai uor deformat, iar vitezele de nclzire i rcire sunt mai reduse, prin care se evit formarea unor structuri

    de clire. Sudarea cu regim moale se aplic pentru lucrri de asamblare-sudare, pentru sudarea tablelor de

    oeluri aliate i cu coninut mai mare de carbon, uor clibile, cu grosimi mai mari s > 6 mm

    Sudarea cu regim dur se realizeaz cu o intensitate mare de curent de sudare i timp mai scurt de

    prenclzire. Se obine o zon mic de influen termic, productivitate mare de sudare i pierderi mai reduse de

    cldur prin conducie n tablele de sudate. Procedeul se aplic pentru fabricarea n serie mare sau n mas a

    structurilor sudate prin puncte, precum i pentru sudarea tablelor din metale i aliaje cu conductibilitatea termic

    ridicat pe baz de Cu i Al. Varianta se aplic la sudarea tablelor subiri cu s < 6 mm

    Sudarea n linie prin presiune i rezisten electric (sudarea cu role) este de fapt o sudare n stare

    solid n puncte succesive, la care electrozii de contact, sub form de cuie, sunt nlocuii cu role de contact de

    cupru, care realizeaz (Fig. 13):

    strngerea i refularea tablelor de mbinat,

    transmiterea curentului de sudare i

    printr-o micare continu sau intermitent de rotaie realizeaz avansul pieselor de sudat.

    Rolele de cupru cu diametrul Dr (mm) i lime br (mm) realizeaz mecanizat i automat toate fazele de

    lucru cunoscute de la sudarea n puncte:

    strngerea,

    prenclzirea,

    Fig. 12 Echipamentul de sudare prin puncte

  • Tehnologia sudrii.

    13

    refularea i

    rcirea sub presiune.

    Prin rotirea cu turaia nr (rot/min.) a

    rolelor, se obine avansul procesului de

    sudare de a lungul custurii. Prenclzirea

    are loc prin rezisten electric, ca la sudarea

    n puncte. De multe ori rolele realizeaz, n

    plus, refularea punctului sudat, cu diamtrul

    dn.

    Sudarea n linie se aplic, n industrie,

    pentru sudarea tablelor din oeluri nealiate,

    slab aliate, sau nalt aliate (oeluri

    inoxidabile), a tablelor de aluminiu, AlMn,

    AlMg, cu grosimea de s=0,2-4 mm. Prin

    acest procedeu se realizeaza construcii

    sudate sub form de cutii, carcase, rezervoare, canistre, bidoane, radiatoare, grinzi, tamburi, tije, prghii, role,

    roi, evi etc. Aceasta numai dac se poata asigura accesul la custur a rolelor de contact, cand se nlocuieste,

    avantajos, sudarea cu flacr, cu arc electric n atmosfere protectoare, sau sudarea n puncte.

    Dintre avantajele sudrii n linie se poate evidenia: productivitatea ridicat, mecanizarea i automatizarea

    procesului, obinerea de custuri etane. Ca dezavantaje apar: costul ridicat al mainii de sudat n linie,

    necesitatea accesului bun la mbinare i forma simpl a custurilor care se pot realiza.

    ntrebare? Piesele se pot asambla prin procedee demontabile i nedemontabile.

    Dintre procedeele de asamblare nedemontabile face parte i asamblarea prin sudare.

    Care sunt procedeele obinuite de asamblare prin sudare? Procedeele de asamblare

    prin sudare se clasific n funcie de sursa de energie termic utilizat la topirea materialului

    de baz i a materialului de adaos. Sunt dou categorii mari i anume: sudarea prin

    presiune i sudarea prin topire. La sudarea prin presiune, n timpul procesului mai apare i o for care

    acioneaz asupra materialelor aflate n contact (sudarea prin frecare, sudarea n puncte sau n linie prin

    rezisten electric i sudarea prin rezisten electric cap la cap.

    n cazul sudrii prin topire energia termic este cea care trece materialul n stare topit. n aceast

    categorie intr o gam variat de sudare cu arc electric i sudarea cu flacr. n categoria sudrii cu arc electric

    intr sudarea electric cu arc i electrod nvelit, sudarea cu arc i electrod nefuzibil n atmosfer protectoare,

    sudarea electric cu arc i electrod fuzibil i atmosfer activ.

    Fig. 13: Echipamentrul de sudare n linie

  • Tehnologia sudrii.

    14

    REZUMAT:

    Cum se clasific procedeele de sudare?

    Care sunt procedeele de sudare prin presiune?

    Care sunt procedeele de sudare prin topire?

    n ce const sudarea electric cu arc i electrod nvelit?

    Cum se clasific eletrozii?

    Care sunt funciile nveliului electrozilor?

    Care sunt tipurile de electrozi?

    n ce sudarea cu arc electric n atmosfer protectoare?

    Ce gaze se utilizeaza la sudarea cu flacr?

    Cum poate fi caracterul chimic al flcrii?

    n ce const sudarea prin puncte

    n ce const sudarea n linie

    Cursul prezint tehnologia asamblrii nedemontabile prin sudare. Se face o clasificare

    a procedeelor de sudare i se prezint principalele procedee aplicate industrial i n

    industria autovehiculelor.

    Se prezint sudarea cu arc electric i electrod nvelit alturi te tipurile de electrozi i

    funciile nveliului electrozilor. Se insist asupra procedeelor de sudare n mediu

    protector (WIG) dar i n mediu activ (MAG). Acestea utilizndu-se n condiii deosebite de

    sudare i la productiviti ridicate.

    Procedeul de sudare cu flacr este utilizat, ndeosebi, n activiti de reparaii. Ca i

    gaz combustibil se utilizeaz, cel mai adesea, acetilena. n curs sunt prezentate zonele

    specifice unei flcri oxiacetilenice i caracterul ei chimic.

    Sunt prezentate procedeele de sudare n puncte i n linie prin rezisten electric

    deoarece se utilizeaz foarte mult n industria autovehiculelor.

    [1]. A. Nanu, Tehnologia materialelor, EDP-Bucuresti, 1986.

    [2]. I. Mlureanu, C. Bejinaru, Tehnologia Materialelor, Editura Gh. Asachi, Iai,

    1999.

    [3]. www.scritube.com/.../TEHNOLOGIA-SUDRII-IN-PUNCTE14161521.p... , 25.11.2013

    [4].profpopescum.wikispaces.com/file/view/Imbinari%20prin%20sudare.ppt ,

    23.11.2013

    [5] http://www.slideshare.net/romanvirgil/ proprietatile-mecanice-ale-metalelor,

    24.06.2013

    [6] ebookbrowse.com/3-2-proprietatile-mecanice-ppt-d182489088, 24.06.2013

    [7] wikispacesmillea.wikispaces.com/file/view/ 3.3.proprietati_tehnologice.ppt,

    24.06.2013

    [8]www.sim.utcluj.ro/stm/download/Sudura/Curs8.ppt ,25.11.2013

    Bibliografie:

    ntrebri i discuii: