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