Indrumator de Sudura
81
4 UNIVERSITATEA “EFTIMIE MURGU” REŞIŢA FACULTATEA DE INGINERIE Îndrumator de lucrări de laborator la Tehnologia sudării prin topire Ing. Megheles Mircea 2003
-
Upload
adrian-parfeni -
Category
Documents
-
view
348 -
download
71
description
Indrumatoru de laborator se refera la procedeele specifice de sudare prin topire si la modul de determinare a parametrilor regimului de sudare.
Transcript of Indrumator de Sudura
-
4
UNIVERSITATEA EFTIMIE MURGU REIA FACULTATEA DE INGINERIE
ndrumator de lucrri de laborator la
Tehnologia sudrii prin topire
Ing. Megheles Mircea
2003
-
5
PREFA
ndrumtorul cuprinde lucrri de laborator destinate studenilor seciei Utilajul i
tehnologia sudrii, dar poate fi utilizat si de studenii altor secii ce studiaz Tehnologia
general sau Tehnologia materialelor, discipline ce includ si studiul unor procedee de
sudare..
Coninutul ndrumtorului de laborator se refer la procedeele specifice de sudare prin topire, la modul de determinare a parametrilor regimului de sudare precum i la
stabilirea tehnologiilor de sudare a componentelor din diferite materiale oeluri, font i
materiale neferoase.
Structura i coninutul lucrrilor de laborator au la baz cursul de Tehnologia
sudrii prin topire i in seama de dotarea laboratorului precum i de perspectiva de
utilare al acestuia.
ndrumtorul cuprinde un numr de 18 lucrri conform normei didactice stabilite
pentru lucrrile de laborator aferente cursului de Tehnologia sudrii prin topire, precum i
instruciuni de protecia muncii la efectuarea operaiilor de sudare. Lucrrile cuprind in
general trei pri distincte n prima parte este prezentat scopul lucrrii, n partea a 2-a
sunt prezentate consideraii teoretice referitoare la principiul procedeului, modul de calcul
a diferitelor mrimi ce caracterizeaz regimul de sudare, particularitile specifice fiecrei
tehnologii de sudare, iar, in ultima parte este prezentat metodologia de desfurare a
lucrrii, determinarea mrimilor caracteristice i prelucrarea rezultatelor experimentale.
Toate schiele explicative, figurile i graficele au fost desenate de ctre autor cu
ajutorul programului de grafic DeltaCad, iar textul a fost editat cu editorul de texte
Word 2000.
Fiind la prima redactare, ndrumtorul este susceptibil unor completri i
mbuntiri, orice observaie i propunere ce ar contribui la mbuntirea coninutului i
scopului educativ este ateptat, autorul fiind recunosctor celor care o vor face.
-
6
INSTRUCIUNI DE PROTECIA MUNCII SPECIFICE OPERAIILOR DE SUDARE PRIN TOPIRE
Prezentele referiri din norme de protecia muncii sunt valabile pentru urmtoarele
lucrri:
- sudarea electric manual, tierea i criuirea electropneumatic;
- sudarea electric semiautomat i automat sub strat de flux;
- sudare electric n mediu protector de gaz (argon, bioxid de carbon);
- sudarea i tierea cu plasm;
- sudarea electric n baie de zgur;
- sudarea electric prin rezisten;
- alte procedee de sudare.
Lucrrile pot fi executate numai de persoane avnd vrsta peste 18 ani, care
cunosc instalaiile, aparatura i procedeele de lucru i care au fost instruite din punct de
vedere al proteciei muncii.
La sudarea i tierea cu arcul electric mnerul i dispozitivul de fixare a electrodului,
( de exemplu prghia cletelui electrod), trebuie s fie executate din materiale izolante
rezistente sau mbrcate n materiale izolante.
Folosirea cletilor port electrod defeci sau cu izolaia deteriorat este interzis.
n timpul pauzelor de lucru, cletele portelectrod trebuie aezat sau agat de un suport
izolant, astfel nct s nu ating piesa sau suportul acesteia, care sunt legate la sursa de
alimentare a circuitului de sudare.
Port-electrozii care se folosesc la sudarea i tierea sub ap trebuie s fie complet
izolai. Cablurile pentru alimentarea circuitului de sudare i tiere sub ap trebuie s fie
bine izolate.
Generatorul de curent continuu i transformatoarele folosite la sudarea cu arc electric
trebuie s respecte condiiile impuse n prescripiile de electrosecuritate.
Tensiunile de lucru ale agregatelor de sudare vor fi prescrise n tehnologia de sudare
respectiv, tensiunea maxim de mers n gol nu poate depi 110 V n curent continuu i
75 V n curent alternativ.
Pentru racordarea la reea, executarea legturilor fixe inclusiv montarea pieselor este
permis numai electricienilor calificai n astfel de lucrri, care trebuie s respecte toate
prescripiile n vigoare referitoare la instalaiile electrice.
-
7
Amplasare surselor electrice se face pe un podium de lemn uscat sau din alt material
izolant.
Locul de munc trebuie s fie uscat i curat
Locul de munc trebuie s fie ngrdit cu paravane avnd nlimea minim de 2 m
pentru a preveni ptrunderea radiaiilor emise de arcul electric n afara zonei de lucru.
La locurile unde se sudeaz accidental i la cele ce nu se pot izola prin paravane,
sudorul este obligat naintea nceperii lucrului s previn persoanele din jurul su c se va
suda i c radiaiile luminoase emise de arcul electric sunt periculoase.
La sudarea i tierea sub ap sudorul scafandru va fi asistat la suprafa de un
operator ce trebuie s posede cunotine tehnice i practice n domeniul sudrii i tierii
sub ap.
nainte de nceperea sudrii i tierii sub ap se verific n mod obligatoriu:
funcionarea ntreruptorului curentului de sudare montat pe cablul portelectrodului,
respectiv se verific dac este n stare de funcionare dispozitivul de oprire a returului de
flacr montat pe portelectrod.
Scafandrul trebuie s ia toate msurile ca echipamentul su sau o parte a corpului, s
nu fie incluse n circuitul de sudare.
La tierea i criuirea electropneumatic se vor respecta toate prescripiile privitoare
la sudarea electric manual.
La sudarea electric semiautomat i automat sub strat de flux agregatele de sudare
trebuie s respecte prescripiile de electrosecuritate.
Se interzice lucrul cnd agregatele de sudare sau accesoriile lor sunt defecte sau n
stare necorespunztoare; agregatele de sudare antrenate de motoare cu combustie
intern, trebuie s fie instalate astfel nct s se previn intoxicaiile ce pot fi provocate de
gazele de eapament.
n cazul n care urmeaz s se execute lucrri de reparaie sau de curire a
agregatelor de sudare sau cnd se schimb locul lor de amplasare, este necesar ca n
prealabil s fie scoase de sub tensiune prin deconectare de la reea.
La sudare electric n baie de zgur se vor folosi numai sudori instruii special pentru
acest procedeu de sudare.
Pentru acest procedeu de sudare nu se permite exploatarea instalaiilor ce nu sunt
prevzute cu comenzi asigurate pentru avansul srmei de sudare, avansul longitudinal
respectiv vertical, avansul transversal i admisia fluxului n baia de sudare.
Cuplarea circuitului de rcire trebuie s aib loc nainte de amorsarea arcului electric.
-
8
Pentru a evita scurgerile de zgur incandescent se va pregti la locul de munc past
de azbest sau lut pentru etanare. La sudarea la nlimi mari se iau urmtoarele msuri:
protejarea sudorului mpotriva cderii, protejarea persoanelor care trec pe sub lucrare
contra picturilor de metal i zgur.
nainte de nceperea lucrului este necesar ca instalaia s fie bine controlat i n mod
special contactele circuitelor electrice care trebuie s fie bine fixate i dimensionate.
Pentru a evita aciunea radiaiilor emise asupra muncitorilor aflai n zona de lucru,
amorsarea arcului electric se va face numai dup acoperirea complet cu flux a zonei
arcului electric.
Nu se permite colectarea i utilizarea fluxului mprtiat pe pies fr o cernere atent
care s rein corpii strini sau bucile de flux ars care ar putea s obtureze orificiile de
scurgere din buncr.
Fluxul trebuie manipulat cu atenie pentru a mpiedica formarea de praf de flux n
atmosfera nconjurtoare.
Nu este permis a se folosi instalaii electrice defecte sau improvizate, defeciunile
constatate trebuie s fie remediate de personal calificat.
Pentru evitarea anumitor accidente n timpul lucrului, cauzate de nefuncionarea n
condiii normale a instalaiei, tractorul i pupitrul de comand vor fi pstrate sub cheie tot
timpul ct instalaia nu este n funciune.
Sudorul rspunde de starea instalaiei.
La sudarea semiautomat trebuie s se prevad o aprtoare pe pistoletul
semiautomat care s protejeze mna sudorului de stropii ce pot fi mprocai accidental (n
afar de mnuile de protecie prevzute n normativ).
Cordonul de zgur format la suprafaa sudurii va fi ndeprtat numai dup rcire.
La sudarea electric n mediu protector de gaz i tiere cu plasm agregatele de
sudare trebuie s respecte condiiile impuse n prescripiile de electrosecuritate.
Punerea la pmnt sau la conductorul de nul trebuie s se execute conform
prescripiilor n vigoare.
Folosirea cablurilor de alimentare a circuitului de sudare sau tiere cu izolaie
deteriorat este strict interzis.
Starea izolaiei i a legturilor la priza de pmnt se vor verifica de fiecare dat
naintea nceperii lucrului.
Zonele de mbinare a cablurilor pentru alimentarea circuitelor de sudare i tiere
trebuie s asigure o bun conductibilitate, securitate fa de solicitrile mecanice i o
izolare complet .
-
9
Toate prile instalaiei de sudare, care se afl sub tensiune inclusiv generatoarele sau
transformatoarele de sudare, trebuie s fie protejate mpotriva atingerii accidentale.
La sudarea n mediu protector de argon, la tierea cu plasm furtunul de alimentare cu
ap de rcire a arztorului trebuie s fie etan i bine racordat, deoarece scurgerile de ap
n contact cu piesele conductoare de curent prezint pericol de electrocutare.
Radiaiile indirecte ale arcului n gaze protectoare sunt periculoase. De aceea, se vor
vopsi pereii cabinei de sudare n gri deschis sau verde cu adaos de oxid de zinc, care are
proprietatea de a absorbi razele ultraviolete, personalul ajuttor va purta obligatoriu
echipament care s-l protejeze contra efectelor de iradiere.
La sudarea n mediu de gaze protectoare a metalelor neferoase se va acorda o atenie
deosebit degajrii gazelor i prafului, acestea fiind deosebit de toxice, ncperea n care
se sudeaz va fi prevzut cu ventilaie general.
nainte de nceperea lucrului, suprafeele materialului trebuie s fie bine curate i
uscate pentru a reduce degajrile de fum i gaze i pentru a asigura condiii bune de lucru.
Substanele pentru degresare (benzina, tricloretilena) nu pot fi depozitate i utilizate n
ncperi unde se sudeaz.
La sudare n mediu protector de argon se va respecta cu strictee distana minim
dintre electrodul de wolfram i pies, n caz contrar arderea rapid a electrodului se face
cu degajri de gaze nocive si radiaii deosebit de puternice.
In cazul sudrii, elementele fa de care trebuie luate msuri de protecie privind
activitatea sudorilor sunt urmtoarele: radiaiile arcului electric, fumul i particulele
metalice sau gazele emise n timpul sudarii, curentul electric.
a) Protecia contra radiaiilor: ochii sudorilor vor fi protejai de sticle filtrante montate n
fereastra mtilor, numerotate special n funcie de domeniul de utilizare. n cazul
intensitilor foarte mari se recomand dublarea geamului filtrant nspre sudor cu o sticla
transparenta rezistent la temperaturi mari, ce va proteja sudorul de cldur. Se pot monta
dou sticle filtrante la o distan de 1 mm. Se mai utilizeaz i sticle reflectoare a cror
fa formeaz o oglind i care permit realizarea unor rezultate bune. Daca i alte
persoane lucreaz n apropierea sudorului, e bine ca acestea s fie obligate sa poarte
ochelari filtrani prevzui cu ecrane laterale. Se recomand n mod special portul mtii de
cap deoarece deseori e nevoie de ambele mini pentru susinerea i conducerea
pistoletului de sudare. Nici o parte a corpului nu trebuie expus radiaiilor; dac se
lucreaz cu cureni mari, peste 250 A, trebuie asigurat un echipament individual
corespunztor, compus din: or din piele prevzut cu mneci i guler drept ce se nchide
-
10
la spate i aprtori confecionate din piele pentru protecia picioarelor. La sudarea cu
cureni mai mici se poate utiliza un echipament mai uor.
b) Protecia contra vaporilor i gazelor - mijloacele de protecie utilizate la sudarea prin
procedeul MAG sunt urmtoarele: aspirarea vaporilor din vecintatea arcului; ventilaia
forat a locului unde se execut sudarea; n cazuri speciale folosirea unui aparat de
respirat individual. Apariia noxelor se mai poate preveni prin curirea atent a pieselor
nainte de sudare (degresare + splare). Sistemele de aspiraie la posturile de sudur pot
fi mobile sau ncorporate n masa de sudur. n primul caz, aspiraia se face prin
intermediul unui tub flexibil dirijat n zona arcului. Are dezavantajul c poate provoca
perturbarea procesului de sudare.
Sistemele de ventilaie general a atelierelor de sudur trebuie concepute n strns
legtur cu sistemele de aspiraie local. Se fac verificri cu utilizarea gazelor fumigene
pentru a se determina traiectoria gazelor produse de arcul electric.
c) Protecia contra pericolelor prezentate de curentul electric - aceste pericole apar la
contactul cu spire care n mod normal sunt izolate, dar care sunt puse sub tensiune n
urma unei defeciuni (contact indirect).
Protecia contra contactelor directe se realizeaz prin urmtoarele msuri: conductorii vor
fi bine izolai si corect legai la borne; se vor purta mnui; cnd nu se lucreaz port-
electrodul se va aeza pe un suport izolat.
Protecia contra contactelor indirecte se face prin punerea la pmnt a aparatelor i
montarea de dispozitive de ntrerupere sau avertizare la apariia unui defect.
-
11
Lucrarea nr. 1
DETERMINAREA CARACTERISTICILOR MATERIALELOR DE ADAOS FOLOSITE LA SUDAREA ELECTRIC MANUAL
1. Scopul lucrrii
Lucrarea are drept scop nsuirea metodelor de ncercare asupra metalului de adaos
MA i stabilirea condiiilor de acceptare sau respingere a acestuia.
2. Desfurarea lucrrii Metodele recomandate pentru ncercarea metalului de adaos sunt urmtoarele:
a) Depunerea pe plac: (Doc.I.I.S.-II-668-83)- se folosete numai pentru electrozii nvelii.
Metoda const n urmtoarele:
placa pe care se face depunerea este dintr-un oel slab aliat; dimensiunile plcii i ale depunerii, precum i cota "h" (fig.1.1) sunt date n tabelul 1.1.
Toate dimensiunile sunt "minim necesare" i depind de diametrul de al electrozilor
nvelii cu care se face depunerea.
depunerea se face n poziie orizontal, fr balansarea electrodului, realiznd treceri
cu limea de (1,5....2,5)x de. Parametrii Is, Ua i vs se aleg conform recomandrii
productorului de electrozi. Placa, n poziie orizontal, va fi aezat pe o mas
metalic fr a fi izolat termic de aceasta.
depunerea se face prin treceri rectilinii, astfel ca acestea s formeze un strat. Trecerile pentru stratul urmtor se realizeaz sudnd n sens contrar. Dup fiecare trecere se
ndeprteaz zgura i se face o rcire, introducnd placa n ap rece timp de 30 [s].
-
12
dup terminarea sudrii, se face o curire a ultimului strat i se frezeaz dup planul artat n figura 1.1, (frezare uscat), prelevndu-se material pentru analiza chimic.
Tabel 1
Dimensiunile plcii si ale depunerii
de
[mm]
Dimensiunile
plcii [mm]
Dimensiunile
depunerii
[mm]
h
[mm]
1,52,5 808015 305012 7 3,05,0 8010015 408016 8 6,0 8012015 5010020 10
b) mbinarea sudat (Doc. I.I.S-II-788-86) - se folosete pentru toate materialele de sudare. Metoda const in urmtoarele:
componentele ntre care se realizeaz sudura se pregtesc conform celor artate n figura 1.2. Din cauza rostului cu deschidere mare, influena MB asupra MeA este
eliminat.
sudarea se face cu electrozi nvelii ( pentru procedeul SEM), cu srm de sudur pentru procedeul SF, avnd diametrul de=1,6 [mm]. Fiecare trecere va avea limea
-
13
de cel mult 5 x de i grosimea ntre 2 i 4 [mm]. Dup sudarea fiecrui strat sensul
trecerilor va fi schimbat. Dup fiecare trecere, ansamblul va fi lsat s se rceasc
n aer linitit pn la temperatura de 230 250 0C, temperatur ce se va msura
pe custur la jumtatea ei.
Se preleveaz:
o epruvet de traciune i ase epruvete de rezilien. Ele vor fi degazate ntr-un cuptor electric la temperatura de 250 0C, un timp cuprins ntre 6 i 16 ore. n acest
fel, nainte de ncercare este eliminat hidrogenul din metalul de adaos MeA.
Epruvetele la traciune se ncearc la temperatura de +20 0C i se msoar limita de
curgere c, rezistena la rupere r. Cele ase epruvete de rezilien se ncearc la o temperatur corelat cu clasa electrozilor nvelii conform datelor din tabelul 1.2.
Tabel 1.2
Temperatura de ncercare a rezilienei KV pentru electrozii nvelii:
Clasa electrozilor nvelii Trez
[0C]
10 i 01 +20
20 i 02 0
30 i 03 -20
40 i 04 -30
50 i 05 -40
Temperatura la care se ncearc reziliena KV nu trebuie s se abat cu mai mult de
1 0C de la valoarea corespunztoare clasei. n .funcie de clasa electrozilor nvelii sunt i
nivele ce se cer la valorile rezilienei KV.
3) Modul de lucru
Se debiteaz o plac din oel OLC45 avnd dimensiunile 80x100x15; Depunerea se execut cu electrozi SUPERBAZ, de = 4 [mm]; Se folosesc parametrii regimului de sudare recomandai de productorul de electrozi; Se respect recomandrile de la punctul 2a; Se debiteaz a doua plac avnd dimensiunea conform figurii 1.2; Se parcurg etapele recomandate la punctul 2b;
-
14
n funcie de clasa electrozilor nvelii valorile rezilienei KV trebuie s corespund nivelelor:
nivel I cu 28 [J]
nivel II cu 47 [J]
Pentru nivelul I se ncearc cele ase epruvete de rezilien i dac media lor
aritmetic KVmediu satisface relaia:
KVmediu> 35 J { 4,5 [m kgf/cm2]},
atunci metalul de adaos MeA se accept. Dac trei epruvete au:
16< KVmediu < 35 [J],
atunci se mai preleveaz nc 12 epruvete i dac KV18mediu > 28 J, materialul se
accept.
Dac KV18mediu< 16 J { 2,0 m kgf/cm2]},
atunci metalul de adaos MeA se respinge definitiv.
Pentru nivelul II, dac media aritmetic KVmediu> 47 J ( 6,0 m kgf/cm2), atunci MeA
se accept.
Cazul I - dac KVmediu este sub 47 J, din cauz c trei epruvete au dat rezultate mai mici dect 47 J cu cel mult de 15% fiecare, atunci se mai preleveaz nc 3 epruvete, se
ncearc i se calculeaz media celor trei epruvete noi plus cele ase epruvete ncercate
anterior KVmediu9. Dac KVmediu9 > 47 J, MeA se accept, dac nu, se respinge fr alte
ncercri.
Cazul II - dac KVmediu este sub 47 J, din cauz c trei epruvete au dat rezultate mai mici dect 47 J cu mai mult de 15% fiecare, atunci se mai preleveaz nc 6 epruvete,
se ncearc i se calculeaz media celor ase epruvete noi plus cele ase epruvete
ncercate anterior KVmediu12. Dac KVmediu12 > 47 J, MeA se accept, dac nu, se respinge
fr alte ncercri. Se completeaz tabelul1.3 de mai jos i se vor interpreta rezultatele
ncercrilor.
Tabelul 1.3
J Nr.
epru-
vet
Mate-
rial
plac
Tipul
electro-
zilor
de
[mm]
Is
[A]
Ua
[V]
Vs
[m/h] KV KV
v Kgf/mm2
Trez
[0C]
1
2
3
-
15
Lucrarea nr. 2 STUDIUL COMPORTRII LA SUDARE A METALULUI DE BAZ I A TRANSFORMRILOR DIN ZONA INFLUENAT TERMOMECANIC
1.Scopul lucrrii
Lucrarea permite estimarea comportrii la sudare a metalului de baz, prin
determinarea modificrilor care au intervenit n zona influenat termomecanic- ZIT,
folosind metoda plcii etalon.
2.Desfurarea lucrrii
Cercetarea fenomenelor ce au loc n ZIT se va face prin metoda plcii etalon. Se vor
parcurge urmtoarele etape:
a) din metalul de baz MB, a crui ZIT trebuie cercetat, se debiteaz o plac cu
dimensiunile 2005020 [mm]; b) pe plac se depune o custur cu un electrod nvelit, avnd diametrul de= 4 [mm]
respectnd urmtoarele:
Is = 17010A vs = 15010 mm/min (2.1) se topete un singur electrod ; sudarea se face liniar, fr pendularea electrodului; electrodul se va alege pentru a fi compatibil cu metalul de baz; placa nu se prenclzete i nici nu se trateaz termic dup sudare; operaia de sudare i rcirea se face n aer linitit la T=+20 oC.
Se realizeaz de asemenea depuneri pe cel puin patru table, avndu-se grij s se
pstreze condiiile identice pentru fiecare dintre ele. Parametrii tehnologici alei produc n
ZIT viteze de rcire cu circa 28 0C/s, atunci cnd n cursul rcirii dup sudare se atinge
temperatura de 540 oC. Dup rcirea plcilor la t=20oC, se efectueaz prelevri de
epruvete conform figurii 2.1.
3. Interpretarea rezultatelor ncercrilor i cercetrilor de microstructur Se vor efectua urmtoarele:
a) Pe cele patru macrostructuri ( cte una pe seciunile S1 i S3 i cte dou pe seciunea
S2) se determin elementele geometrice ale custurii: limea b, supranlarea h.
-
16
Fig.2.1 Modul de prelevare a epruvetelor
ptrunderea p, precum i elementele geometrice ale ZIT : limea B i ptrunderea P
( fig.2.2). Se estimeaz defectele de macrostructur, orientarea dendritelor etc.
Fig.2.2 Elementele geometrice ale custurii
b)Se determin constituenii structurali ai ZIT-ului i ai custurii pe cele patru seciuni
pregtite pentru microstructur. Se identific eventualele defecte microstructurale, cele
mai importante fiind microfisurile sau fisurile de racordare, precum i microsuflurile i
fisurile sub custur ( fig. 2.3).
c) Se vor face msurtori de duritate pe cele patru seciuni folosind metoda Vickers ( HV)
folosind 10 [ kg] la ncrcare. Se exploreaz att custura ct i ZIT-ul conform fig. 2.3.
Se reine ca valoare important duritatea maxim din ZIT, notat cu HM.
Fig.2.3 Defecte microstructurale ; 1-microfisuri de racordare; 2- microfisuri sub custur
-
17
Pentru oelurile nealiate cu puin carbon i oelurile slab aliate este important ca HM s
satisfac relaia:
HM20 0.
152
Fig.2.6 Modul de prelevare al epruvetei de ncovoiere static
-
18
Pentru oelurile nealiate cu puin carbon i slab aliate, punctul determinat n funcie de
Ce i unghiul trebuie s se plaseze n domeniul situat deasupra curbei de acceptare prezentat n fig. 2.7.
%Ce
bun
rau0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,60
10
20
30
40
50
60
Fig.2.7 Determinarea plasticitii ZIT cu ajutorul unghiului de ncovoiere static
Carbonul echivalent Ce, n funcie de care e dat unghiul , la care apare prima fisur n epruveta de ncovoiere static se calculeaz cu relaia:
Ce=C+Mn/9+V/10+Cr/20+Mo/8+Cu/30+Ni/40 [%] (2.4)
4. Materiale necesare i ordinea efecturii lucrrii Se debiteaz o plac din OL 37 1K i o plac din OL 52, conform figurii 2.1.
Se realizeaz depunerea cordoanelor de sudur folosind electrozi E 50.24.13/R.g.2.1. (supertit) pe plci din OL 37 1K i electrozi E 52.22.13/Bg 22H ( superbaz) plci din OL 52.
Se preleveaz cte cinci epruvete din fiecare plac conform fig. 2.1: S1, S2, S3, S4, S5 i se efectueaz operaiile prevzute la punctele 3.a) i 3.b).
Se msoar duritatea, conform punctului 3.c i se compar cu duritatea maxim calculat cu formula 2.2.
Din seciunile S4 i S5 se preleveaz epruvete i se execut ncercri pentru rezilien i ncovoiere static. Se nregistreaz valorile lui KV i ale unghiului ( > 20o) pentru acceptare).
Valorile msurtorilor i cele rezultate din calcul se vor trece n tabelul 2.1. pe baza acestor mrimi se vor trage concluzii asupra sudabilitii celor dou materiale.
Tabelul 2.1 Valorile msurate i calculate
Geometria custurii Duritatea HV10 KV [mkgf/cm2] Material
b h P B
P HV1 HV2 HV3 HV4 HV
max
HV
calc
+20 0 -20
o m-
surat
-
19
Lucrarea nr. 3 DETERMINAREA CONSTITUENILOR STRUCTURALI LA SUDAREA OELURILOR INOXIDABILE
1. Scopul lucrrii
Lucrarea are drept scop prezentarea modului de utilizare a diagramei Schaeffler pentru
corelarea compoziiei chimice cu structura sudurii n stare brut, neafectat prin
eventualele tratamente termice datorate straturilor ulterioare.
2. Consideraii teoretice
Diagrama este alctuit pentru condiiile particulare ale formrii custurii . Este
conceput pentru condiii medii de rcire, corespunztoare sudrii cu electrozi nvelii.
Pentru a se determina structura unor aliaje ntr-o diagram bidimensional, elementele de
aliere sunt grupate n doua clase, n funcie de efectul lor austenitizant sau feritizant.
Aciunea concertat a elementelor austenitizante este reprezentat prin nichelul echivalent
cu ajutorul relaiei 3.1:
Nie= Ni + 0,5Mn + 30C + 0,5 Co + 30N (3.1)
Similar pentru elementele feritizante se calculeaz cromul echivalent :
Cre= Cr + Mo + 1,5 Si + 0,5 Nb (3.2)
Cu o oarecare aproximaie, diagrama poate indica i structura oelurilor turnate sau
deformate plastic la cald (laminate, forjate etc.) scond n eviden diferitele clase
structurale de oeluri i anume: oeluri carbon i slab aliate (F+M), oeluri martensitice (M),
oeluri austenito-feritice (A+F), oeluri feritice (F) i oeluri ferito-martensitice (F+M).
Cunoscnd Cre si Nie i lund valorile drept coordonate, se stabilete n diagram un
punct caracteristic nominal a crui poziie indic structura secundar corespunztoare.
3. Desfurarea lucrrii Se va folosi diagrama Schaeffler (fig.3.1) pentru stabilirea structurii n cazul unor
mbinri eterogene, cnd pe cale analitic se calculeaz compoziia chimica a custurii
realizate.
-
20
Acest lucru poate fi fcut si grafic recurgnd la aa numita dreapta a diluiilor care
unete punctele caracteristice nominale ale aliajelor in cauza. Consideram ca a este punctul caracteristic al materialului de baza care se sudeaz cu un material de adaos al
crui punct caracteristic este notat cu b. Dreapta ab ce uneste punctele poarta numele de dreapta dilutiilor. Se mparte aceasta dreapta in 100 pri egale ncepnd cu punctul b in dreptul creia se pune indicaia 0 si sfrind cu punctul a ce corespunde concentraiei de 100% . In acest fel dreapta diluiilor conine toate punctele caracteristice ale custurii
atunci cnd coeficientul de participare a materialului de baza Pmb, variaz intre 0 si 100.
Fig. 1.1 Diagrama Schaeffler Zonele din diagrama reprezint 1=zona pericolului maxim de fisurare ca urmare a creterii grunilor 2=zona pericolului maxim de fisurare la rece 3= zona pericolului maxim de fragilizare datorita fazei 4= zona pericolului maxim de fisurare la cald 5=zona cu pericol mic de fisurare 4. Modul de lucru a) Se va determina structura custurii la sudarea unor mrci de oeluri inoxidabile
folosindu-se diferite materiale de adaos si se va stabili gradul de periculozitate in care se
ncadreaz mbinarea. Zona 5 este zona cu gradul de periculozitate cel mai sczut.
Otelurile inoxidabile vor avea compoziia chimic conform tabelului 3.1. iar electrozii
utilizai vor avea compoziia chimic conform tabelului 3.2. Se considera c participarea
metalului de baz la formarea custurii este de 35 % si ca fiecare metal de baza se
000
10
10
15
20
30
30
35 40 45
25
5
5 15 20 25
A
refractare
Oteluri austenitice
Ol feriticeM+F
A + M
MF
Austenita + ferita
Ol martensitice A+M+F
0%F 5%F 10%F
20%F
40%F
80%F
[%]Cre
Nie [%]
100%F
a
a
b
0102030405060708090100
1
2
4
3
5
-
21
sudeaz cu cele 4 mrci de electrozi prezentate in tabelul 3.2. Se calculeaz cromul
echivalent si nichelul echivalent att pentru metalul de baza cat si pentru materialul de
adaos apoi pentru fiecare grup de coordonate se traseaz punctele caracteristice. Se
traseaz dreapta diluiilor ce se mparte apoi in 100 de pri egale, se reprezint gradul de
participare al materialului de baza la formarea custurii si se determina zona in care se
ncadreaz materialul custurii. Se stabilete gradul de periculozitate in ceea ce privete
tendina spre fisurare in funcie de domeniul in care se ncadreaz compoziia chimica a
custurii.
Tabel 3.1 Compoziia chimica a otelurilor inoxidabile austenitice A, martensitice M, feritice F Clasa
otelului
C
max
Mn
max
Si
max
Cr
Ni Alte elem.
304(A) 0,08 2 1 17-18 8-10 -
305(A) 0,12 2 1 22-24 12-15 -
403(M) 0,15 1 0,5 11,5-13,5 - -
430(F) 0,12 1,25 1 14-18 - -
Tabel 3.2
Compoziia chimic a electrozilor folosii la sudare Marca
electrodului
Firma
produca-
toare
C
max.
No Mn Si Nb Cr
Ni N
4829Mo 0,03 2-3 - - 22-25 11-15 -
Cronimo Fe 0,06 3-4 - 18-21 8-12 -
4581Super 0,07 2,5 0,7 0,9 8xCr 18,3 11,8 -
4439W
KESTRA
0,03 4,5 1,3 0,6 - 18 16,5 0,12
Se evideniaz materialul de adaos care duce la obinerea unei custuri cu gradul
cel mai redus in ceea ce privete tendina de fisurare.
b) Se determin compoziia custurii in cazul sudarii primelor doua caliti de oeluri
folosind cele patru mrci de electrozi si apoi compoziia custurii in cazul sudrii
ultimelor doua caliti de oeluri folosind la fel , cele 4 mrci de electrozi. Se considera
ca participarea celor doua metale de baza la formarea custurii, (fr participarea
materialului de adaos) ca fiind egala. Participarea ambelor metale de baza la formarea
custurii se consider ca fiind de 40 % in cazul folosirii metalului de adaos.
c) Se vor nota observaiile referitoare la zonele in care se ncadreaz materialul custurii i
gradul de risc spre fisurare.
-
22
Lucrarea nr. 4 DETERMINAREA CARACTERISTICILOR DE DEPUNERE ALE ELECTROZILOR NVELII
1.Scopul lucrrii Lucrarea are drept scop stabilirea caracteristicilor de depunere ale electrozilor nvelii
folosii la sudarea electric manual:
randamentul nominal RN [%]; randamentul efectiv RE [%]; randamentul global RG [%]; randamentul global efectiv RD [%]; coeficientul de depunere D [g/Ah];
Aceste caracteristici sunt necesare pentru alegerea unui anumit tip de electrod n
vederea sudrii unui material de baz, a crui calitate este cunoscut.
2.Determinarea caracteristicilor Determinarea caracteristicilor de depunere ale electrozilor nvelii se face conform
STAS 10014-81. Ea const din urmtoarele:
pe o plac din oel, avnd calitatea pentru care sunt destinai electrozii, se execut depuneri prin sudare, n poziie orizontal, n rnduri paralele. Forma i dimensiunile
plcii corespund figurii 4.1;
n cazul folosirii electrozilor destinai sudrii oelurilor nealiate sau slab aliate, placa de baz se execut din oel marca OL 37 STAS 500/2-85;
pentru fiecare diametru al electrozilor utilizai ( avnd aceeai marc), se vor realiza cte trei depuneri de aceeai lungime;
dac diametrul electrozilor utilizai este mai mare de 5 [mm], sau lungimea lor depete 450 [mm], placa de baz se prelungete prin sudarea unei plci adiionale;
n cazul folosirii electrozilor la care masa vergelelor metalice este mai mic de 100 [ g], se vor executa 5 depuneri, folosind 5 electrozi.
La realizarea probelor se vor respecta urmtoarele:
electrozii cu nveli higroscopic ( bazici) se vor usca nainte de sudare, minim 1h, la 250 [ 0C];
se vor suda cu polaritatea i parametrii regimului de sudare recomandai de uzina productoare;
-
23
rndurile depuse vor fi paralele i executate n poziie orizontal. Topirea electrozilor se va face fr ntreruperea arcului, pn la o distan de 50 [ mm] fa de captul fixat n
cletele port-electrod;
temperatura ntre dou depuneri nu trebuie s depeasc 100 [ 0C]; dup fiecare trecere, proba se va rci n ap i se va usca n jet de aer; se ndeprteaz zgura solidificat i stropii de metal dup realizarea fiecrei depuneri.
3.Desfurarea lucrrii a) nainte de realizarea efectiv a depunerilor, se vor determina prin cntrire:
Masa plcii de baz mpb; Masa total a electrozilor mte; Masa total a vergelelor mtv ( se nltur nveliul de pe un numr
de electrozi identici cu cei care vor fi folosii la ncrcare);
Figura 4.1 Modul de depunere ale cordoanelor de sudur, pentru determinarea caracteristicilor de
depunere ale electrozilor nvelii
b) n timpul executrii cordoanelor, se vor nregistra:
Curentul de sudare Is, n [A]; Timpul de sudare t, n [min.];
c) Dup sudare, se vor determina prin cntrire urmtoarele mase:
Masa probei ncrcate cu sudur m po; Masa capetelor neconsumate ale electrozilor m nce; Masa capetelor neconsumate ale vergelelor m ncv;
Msurtorile vor avea preciziile menionate mai jos:
Pentru mase = 1 [g]; Pentru Is precizia dat de un ampermetru avnd clasa de precizie 2,5.
-
24
d) Se vor determina prin calcul:
Masa metalului depus: mD=mpo- mpb [g] (4.1)
Masa nominal a vergelei consumate: mnv=(de2nL)/4000 [g] (4.2)
unde: de= diametrul vergelei metalice, [mm];
n= numrul de vergele; = masa specific [g/cm3]; L= lungimea nominal a vergelei consumate, [mm]; L=L electrod-50 [mm].
Randamentul nominal al electrodului: RN=(mD/mnv) 100 [%] (4.3)
Randamentul efectiv al electrodului: RE= (mD/mev) 100 [%] (4.4) unde: mev=mtv-mncv
mev= masa efectiv a vergelelor consumate, [mm].
Randamentul global al electrodului: RG= (mD/mte) 100 [%] (4.5)
Randamentul global efectiv al electrodului: RN= (mD/mec) 100 [%] (4.6)
unde: mec=mt0-mnce ; mec= masa efectiv a electrozilor consumai, [mm].
4.Modul de lucru
se vor distribui cutii cu electrozi la grupuri de cte patru studeni; se vor trece n caiet informaiile cuprinse n etichetele lipite pe pachetele de
electrozi;
se vor executa depuneri cu electrozi avnd diferite tipuri de nveli: acid, bazic i rutilic
se vor completa tabelele, ( conform tabelului 4.1) comparndu-se caracteristicile electrozilor cu diferite tipuri de nveli i se va urmri variaia acestora;
se calculeaz: mo, mnv, RN, RV, RG i RD. Tabelul 4.1
Caracteristicile electrozilor nvelii Electrod mpb[
g]
mf0 [g]
mtv [g]
mp0 [g]
mc0 [g]
mncv [g]
IsA
t
min
mD [g]
mnv [g]
RN%
RE%
RC%
RD%
RG %
1
2
-
25
Lucrarea nr. 5 STUDIUL INFLUENEI PARAMETRILOR REGIMULUI DE SUDARE ASUPRA GEOMETRIEI SI CALITII CUSTURII LA SUDAREA ELECTRIC MANUAL CU ELECTROZI NVELII
1. Scopul lucrrii Lucrarea are drept scop nsuirea metodologiei de elaborare a tehnologiei de
sudare cu procedeul S.E., determinarea prin calcul a parametrilor regimului de sudare i a
influenei acestora asupra geometriei i calitii custurii.
2. Calculul parametrilor regimului de sudare Elaborarea tehnologiei de sudare cu procedeul S.E. se face n mai multe etape:
Etapa 1. n funcie de calitatea metalului de baz MB, de grosimea a componentelor, de tipul sudurii (Scc cap la cap, sau Sco de col), de poziia de sudare i
de posibilitatea de a suda dintr-o parte (notat 1p), sau din ambele pari (notat 2p), se
aleg tipul i dimensiunile rostului.
Etapa 2. Tipul i dimensiunile rostului, mpreun cu factorii enumerai la prima etap, determin alegerea tipului electrozilor nvelii, diametrul electrozilor de, numrul de
treceri nt i aezarea lor n rost. Diametrul electrozilor de se stabilete n funcie de
grosimea materialului de sudat la sudarea cap la cap, sau n funcie de cateta k la mbinrile de col. Valorile recomandate pentru de sunt date n tabelele 5.1 si 5.2:
Cunoscnd diametrul electrodului, la sudarea mbinrilor cap la cap, seciunea
custurii depuse la o trecere se calculeaz cu relaiile:
-pentru primul strat depus la rdcina cordonului:
A1=(68) x de [mm2] (5.1)
-pentru straturile urmtoare:
Ai=(812) x de [mm2] (5.2)
Tabel 5.1 Alegerea diametrului electrodului n funcie de grosimea componentelor Grosimea
[mm] 1,5 - 2 3 4 - 8 9 - 12 13- 15 16 - 20 >20
de [mm] 1,6 - 2,5 2,5 3,25 - 4 4 - 5 5 5 - 6 >6
-
26
Tabel 5.2
Alegerea diametrului electrodului n funcie de cateta K a mbinrii de col
Cateta K
[mm]
3 4 - 5 6 - 9 >9
de [mm] 3,25 4 5 >5
Aria necesar cordonului mbinrii de col, sau n T, se poate calcula n funcie de cateta K a cordonului de sudur i de coeficientul de supranlare Ky:
An=Ky x K2/2 [mm2] (5.3)
Valorile coeficientului Ky sunt date n tabelul 5.3:
Tabel 5.3 Valorile coeficientului Ky n funcie de cateta K a mbinrilor de col Cateta K
[mm]
3-4 5 - 6 7 - 10 12 - 20 20 - 30 >30
Ky 1,5 1,35 1,25 1,15 1,1 1,05
Cunoscnd aria custurii Ac , aria primei treceri A1 si ariile celorlalte treceri Ai, se
determin numrul de treceri cu relaia:
=
+= n
ii
ct
AA
An
21
(5.4)
- Ac (fig.5.1) poate fi calculat cunoscnd aria rostului Ar :
Ac=(1,1 1,4)Ar (5.5)
Relaia (5.5) se aplic la sudurile cap la cap. n mod frecvent, prima trecere se
sudeaz cu un electrod cu diametrul mai mic (3,25 mm, sau mai mic) i celelalte cu
diametrul mai mare.
Fig. 5.1 Aria rostului i aria custurii
Ar
Ac
-
27
Adncimea de ptrundere a custurii p la o trecere, se stabilete cu relaia :
p=(0,3 0,5)r [cm] (5.6)
unde: r =0,0022 (El)1/2 El=energia liniar i se determin cu relaia:
El = xUaxIs/Vs (5.7) n care:
= randamentul termic; =0,7 0,9; Ua= tensiunea arcului [V];
Is= curentul de sudare [A];
Vs= viteza de sudare [cm/s].
Cunoscnd de, se determin curentul mediu de sudare Is, folosind regresia:
Is = 62,5 x de-50 [A]; (5.8)
Relaia (5.8) se aplic pentru electrozii cu pulbere de fier n nveli - Eu. Pentru
celelalte genuri funcionale, regresiile liniare sunt:
Is = 56,25 x de-75 [A]; - pentru electrozi slab aliai (5.9) sau
Is = 2,5d 2e +35,5de-18 - pentru electrozi nealiai (5.10) Is= 2,7d 2e +25de-11 - pentru electrozi aliai (5.11)
Relaiile sunt valabile pentru1,6 > de < 8,0 [mm];
Tensiunea arcului este recomandat de productorul de electrozi. Dac lipsete
aceast informaie, Ua poate fi calculat cu relaia:
Ua=0,05 x Is+10 [V]; (5.12)
Viteza de sudare.
Depinde de metalul de baz prin energia liniar admis s se introduc la sudare
(materiale sensibile sau nu la supranclziri), aria trecerii, tipul i diametrul electrodului,
poziia de sudare, etc. Este un parametru mai greu de controlat. Pentru calculul vitezei de
sudare se pot utiliza urmtoarele relaii.
a) Folosind d = coeficientul de depunere [g / Ah]
t0
Sds A
I6
10V = [cm / min] (5.13)
-
28
unde:
IS = curentul de sudare (A)
= densitatea materialului (g / cm3) pt. oel = 7,8 g/cm3. At = aria trecerii (mm2)
Coeficientul de depunere d depinde de tipul nveliului i diametrul acestuia. n tabelul 5. 4 se dau valorile lui d pentru electrozii bazici: Tabel 5.4
Coeficientul de depunere d n funcie de diametrul electrodului de de (mm) 2,0 2,5 3,25 4,0 5,0
d 6,4 7,2 7,9 8,5 8,7
b) Folosind corelaia statistic:
k
VkV Ss= cm / min (5.14)
24
e
ti
i
ti
dA
AeAk == (5.15)
Produsul kvS este determinat cu ajutorul unei corelaii statistice, funcie de diametrul electrodului i aria trecerii realizat cu electrodul respectiv. n tabelul 5.5. sunt date valorile
produsului kvS n funcie de diametrul electrodului. Tabel nr. 5.5
Valorile produsului kvS n funcie de diametrul electrodului de de (mm) Ae (mm2) kVS (cm / min) 2,5 4,91 56,22
3,25 8,04 43,60
4,0 12,56 33,11
5,0 19,63 26,00
Viteza de sudare la sudarea manual se poate determina informativ cu relaia:
vs=t x Is/3600 x x AI [cm/s]; (5.16) n care: Vs =viteza de sudare;
t =coeficientul de topire al electrozilor; t =(812 )[g/Ah] =densitetea [g/cm3];
-
29
Ai =seciunea cordonului depus la o trecere[cm2].
n acest fel, tehnologia sudrii a fost elaborat, fiindc s-au determinat toi
parametrii tehnologici P.T., care o definesc.
3. Desfurarea lucrrii a) Materiale utilizate n vederea efecturii lucrrii, se va folosi ca metal de baz tabl de oel calitatea OL
37.1K.,cu grosimea de 5 i respectiv 10 [mm].
Se vor debita cte 4 probe din fiecare grosime de material, conform fig.5.2; Pentru sudare se vor folosi electrozi SUPERTIT. Poziionarea plcilor n
vederea sudrii i respectrii rostului, se va face prin puncte de sudur, realizate
cu electrozi SUPERTIT, de=3,25 [mm].
b) Stabilirea tehnologiei de sudare
Avnd grosimea i calitatea metalului de baz, se determin conform metodologiei
prezentate, urmtoarele mrimi:
Diametrul electrozilor -de; Numrul de treceri -nt; Curentul de sudare -Is; Tensiunea arcului -Ua; Viteza de sudare -Vs; Energia liniar -El; Ptrunderea custurii la fiecare trecere - p. Mrimile se vor determina att
pentru varianta a, ct si pentru varianta b din fig.5.2.
a) b)
Fig.5.2 Forma i dimensiunile probelor
-
30
c) Sudarea probelor
I. Respectnd valorile lui Is, Ua, vs, calculate pentru fiecare grosime de
material, se va executa sudarea probei cu grosimea de 10 [mm];
II. Meninnd Ua i vs constante, se mrete Is cu (15 20) [A] i se sudeaz
pe o lungime de 125 [mm], proba a, respectiv proba b ( al doilea lot din
cele patru probe), apoi se micoreaz Is fa de valoarea calculat cu 15
20 [A] i se sudeaz poriunile rmase nesudate;
III. Se menin Is si vs constante i se sudeaz lotul trei de probe, mrind i apoi
micornd Ua, cu aproximativ 5 V, similar punctului II;
IV. Se menin Is si Ua constante, i se execut sudarea celui de-al patrulea lot de
probe, mrind i micornd apoi viteza de sudare.
d) Interpretarea rezultatelor
Dup rcirea probelor sudate, se vor seciona transversal pe cordonul de sudur.
Se vor examina vizual seciunile cu ajutorul unei lupe cu ordinul de mrire de 10x. Se vor
desena cordoanele de sudur prezentndu-se variaia geometriei custurii, n funcie de
parametrii regimului de sudare.
Pe baza calculelor efectuate i a msurrii lui p, b, h, se va completa tabelul 5.6:
Tabel 5.6
Mrimile calculate i msurate n cadrul lucrrii
Nr.
prob
Forma
rostului
Is [A]
Ua [V]
Vs
[cm/s]
nt de
[mm]
p
[mm]
b
[mm]
h
[mm]
1
2
3
4
5
Se vor ridica graficele variaiei lui p, b, i h n funcie de variaia lui Is, Ua i vs.
-
31
Lucrarea nr.6
SUDAREA GRAVITAIONAL, INFLUENA UNGHIULUI DE NCLINARE A ELECTRODULUI ASUPRA VITEZEI DE SUDARE I A GEOMETRIEI CORDONULUI DE SUDUR
1. Scopul lucrrii Lucrarea are scopul de a prezenta procedeul de sudare gravitaional si modul n care
parametrii regimului de sudare pot influena geometria custurii.
2. Principiul procedeului
Procedeul este derivat din sudarea manual cu electrozi nvelii i const n fixarea captului dezvelit al electrodului ntr-un dispozitiv care l menine nclinat fa de
componentele ce se sudeaz i care culiseaz pe o tij nclinat sau montat
perpendicular pe placa de baz a dispozitivului (fig.6.1).
Procesul de sudare decurge automat, arcul electric fiind deplasat prin alunecarea
bucei sub greutatea proprie a electrodului i a bucei, pn la topirea complet a
electrodului. La sudare se folosesc electrozi cu diametre mari ( 6, 8, 10 mm) i cu lungimi
ce uneori depesc 1000 [mm].
Fig.6.1 Sudarea gravitaional componentele instalaiei de sudare Procedeul are un domeniu restrns de aplicaie fiind folosit numai la suduri orizontale, cu
preponderen la suduri de col; necesit electrozi nvelii i se prefer sudarea n curent
alternativ, pentru a se evita suflajul electric al arcului.
1
2 3
4
5
6vs
c.a.
7
1-componentele de sudat2-electrod invelit
5-bucsa alunecatoare6-coloana verticala7-placa suport din material izolant8-surub fixare articulatie
8
3-inel de sustinere a capatului electrodului4-rozeta pentru fixarea electrodului
-
32
3. Parametrii regimului de sudare Pentru determinarea parametrilor tehnologici de sudare se va ine seama de faptul c
lungimea electrozilor n general este cuprins ntre 0,6 i 0,8 [m], iar diametrele uzuale
sunt cuprinse ntre 4 i 6 [mm].
Diametrul electrozilor n funcie de grosimea componentelor se stabilete conform
recomandrilor din tabelul 6.1.
Tabel 6.1 Alegerea diametrului electrozilor in funcie de grosimea componentelor
[mm] 6..10 9..12 >12 de [mm] 4 5 6
n cazul sudrii gravitaionale, cu pstrarea constant a unghiului , poziia electrodului nvelit n momentul nceperii sudrii este determinat prin mrimile h1 i h2, a cror
semnificaie este artat n figura 6.2.
Fig. 6.2 Mrimile ce influeneaz regimul de sudare - h1, h2 si unghiul de nclinare . 1-ghidaj inclinat; 2-electrod; 3-bucsa culisant ; 4-surub de fixare; 5-surub pentru reglarea unghiului ; 6-arc electric; 7-placa; 8-cusatura; 9-sursa de sudare.
Curenii de sudare pentru electrozii speciali destinai sudrii oelurilor navale au
valorile recomandate in tabelul 6.2. Pentru electrozii obinuii, curentul de sudare Is se
alege n funcie de diametrul electrozilor - de, ca i la sudarea SE, lundu-se valori mai
mici cu 10-15 %.Curentul de sudare este influenat de mrimile h1 i h2. Valoarea
acestora poate fi modificat prin reglarea unghiului de inclinare al electrodului. Dac h1 i h2 scad, Is scade i durata topirii electrodului, t, crete. Viteza de sudare se regleaz cu
ajutorul unghiului . Dac variaz ntre 20-70 0 , viteza de sudare vs variaz ntre 0,15-
0,4 m/min.
h1h2
1
23
4
5
67 89
-
33
Tabel 6.2 Parametrii regimului de sudare recomandai pentru electrozii OK 3380 Tip electrod de
[mm]
Le
[mm]
a
[mm]
Ls
[mm]
Is [A]
t
[s]
h1
[mm]
h2
[mm]
4 600 3 900 175 130 770 605
4,5 700 3,5 950 190 170 850 615
5 700 4,3 900 245 154 850 585
5,6 700 4,5 950 275 165 850 585
OK F 3380
6 700 5 950 320 160 850 585
4. Desfurarea lucrrii
Pe durata desfurrii lucrrii se vor stabili:
regimul de sudare la sudarea unor table cu grosimea de 10 mm din OL37K, sudur de col;
Influena vitezei de sudare asupra aspectului custurii i stabilitii arcului; Influena tipului curentului folosit la sudare asupra suflajului magnetic i a geometriei
cordonului de sudur.
Se vor realiza suduri de col la table din OL37K cu grosimea de 10 mm, folosind dispozitivul de sudare din dotarea laboratorului.
Se vor calcula parametrii regimului de sudare utilizndu-se metodologia aplicat la sudarea manual cu arc electric.
Se vor folosi electrozi de tip SUPERTIT i SUPERBAZ, cu diametrul de=5mm, fosindu-se sudarea n c.c. i c.a.
La sudare se vor folosi diferite viteze de sudare prin modificarea unghiului de nclinare al electrodului.
Se va observa influena suflajului magnetic la sudarea in curent continuu i se vor trage concluzii privind influena regimurilor de sudare asupra geometriei custurii.
Se vor face aprecieri asupra productivitii procedeului de sudare gravitaional comparativ cu sudarea manual cu electrozi nvelii. Se va completa tabelul 6.3.
Tabel 6.3 Marca
electrod
Tipul
curentului [0] h1
[mm]
h2
[mm]
Lungimea
custurii l
[mm]
ts [s]
vs [cm/s]
Is [A]
Ua [V]
Se vor trasa grafice cu variaia lui vs n funcie de mrimea unghiului .
-
34
Lucrarea nr. 7 DETERMINRI PRIVIND INFLUENA PARAMETRILOR TEHNOLOGICI ASUPRA CALITII SI GEOMETRIEI CORDONULUI DE SUDUR LA SUDAREA OELURILOR NEALIATE PRIN PROCEDEUL MAG.
1)Scopul lucrrii Lucrarea are drept scop determinarea parametrilor regimului de sudare MAG a unor
probe din OL 37 si studiul influentei acestora asupra geometriei si calitii custurii.
Schema de principiu a instalaiei de sudare este prezentat n figura 7.1
Fig.7.1. Schema instalaiei de sudat in mediu protector de gaz activ 1-material de baza; 2-baie de metal topit; 3-perdea de gaz de protecie; 4-custura; 5-arc electric;6-srma de sudur; 7-pistolet de sudare; 8-clapeta de actionare rapida; 9-cablu electric; 10-dispozitiv de avans al sarmei electrod si distributie a gazului de protectie; 11-intrerupator pentru alimentarea dispozitivului 12-potentiometru pentru reglarea vitezei de avans a sarmei; 13-ampermetru;14-sursa de sudare; 15-potentiometru pentru reglarea curentului de sudare; 16-intrerupator pentru alimentarea de la retea a sursei de sudare;17-intrerupator pentru alimentarea circuitului de sudare; 18-potentiometru pentru reglarea tensiunii arcului;19-voltmetru; 20-furtun de gaz;21-reductor de presiune;22-uscator cu incalzitor de gaz; 23-robinetul buteliei de gaz; 24-butelie de gaz. 2) Calculul parametrilor regimului de sudare Determinarea prin calcule a parametrilor regimului de sudare se va face parcurgnd mai multe etape.
Parametrii regimului de sudare sunt :
Is=intensitatea curentului de sudare: [A]; Ua=tensiunea arcului: [V]; Uo=tensiunea de mers in gol: [V];
op
1234 5
6 7 8
9
10 11
12
13
141516 17
18
19
20
21
2223
24
-
35
vs=viteza de sudare: [cm/min]; ve=viteza de avans in arc a srmei electrod: [cm/min].
Parametrii tehnologici sunt:
Tipul si diametrul srmei electrod; Felul gazului de protecie; Lungimea libera a srmei : h ; Distanta duz - piesa; Modul operator; Debitul gazului de protecie; Numrul de treceri i ordinea de sudare.
Pentru stabilirea parametrilor regimului de sudare, se va proceda astfel:
Etapa 1.
Se alege modul de transfer al picturilor de metal topit prin coloana arcului.
Transferul picturilor de metal topit prin coloana arcului se poate face in mai multe
moduri, doua dintre modurile posibile fiind cele mai utilizate:
Trecerea in arc scurt Sh (short arc)- caracteristica sudarii in cureni mici a grosimilor de material mici de 34 [mm]; transferul se face prin scurtcircuitri repetate ale arcului electric(100200 scurtcircuite/secunda), baia fiind mai puin calda si mai uor de controlat.
Trecerea in forma de jet fin a picturilor Sp (spray arc) folosita la sudarea grosimilor mai mari de 5 [mm], caracteristica sudarii cu cureni mari.
Modul de transfer depinde in principal de curentul de sudare, de lungimea arcului,
tensiunea arcului si poziia pistoletului fata de piesa.
Valorile limita pentru curentul de sudare, in funcie de modul de transfer si diametrul
srmei electrod, sunt redate in tabelul 7.1:
Intre valoarea maxima a curentului Short arc si valoarea minima a curentului Spray
arc, transferul picturilor este mixt.
Etapa 2. In etapa a doua, stabilirea parametrilor tehnologici se face astfel:
Diametrul srmei electrod - de se alege in funcie de natura si grosimea MB; Natura gazului de protecie in funcie de natura MB si condiiile de stabilitate ale
arcului;
-
36
Lungimea libera a srmei electrod se stabilete in funcie de diametrul srmei si modul de transfer conform datelor din tabelul 7.2.
Tabel 7.1 Modul de transfer al picturilor de metal topit prin coloana arcului n funcie de diametrul srmei i curentul de sudare
Mod de transfer
Mod de transfer de
[mm]
Short arc (Sh)
Spray arc (Sp)
0,8
1,0
1,2
1,6
2,0
Is< 75 [A]
Is
-
37
Ua=13,34+0,0505Is [V]; (7.3) Tensiunea de mers in gol:
Uo=Ua+410-2Is [V]; (7.4) Viteza de sudare se determina folosind nomograma 7.1 sau, cunoscnd valorile
produsului kvs prezentate n tabelul 7.3. Se calculeaz valorile coeficienilor k.
Calculnd raportul kvs / k vor rezulta vitezele de sudare vs.
Se calculeaz aria rostului Ar. Aria custurii va fi:
Ac=(1,11,3)Ar; (7.5)
Se alege numarul de treceri nt;
Fig.7.2 Nomograma pentru determinarea parametrilor regimului de sudare MAG.
Se determina coeficientul K:
K=4Ati / de2 (7.6) unde Ai=aria unei treceri; fiind calculat coeficientul K, cu ajutorul valorilor din tabelul
7.3, se determin Vs [cm/min.].
Viteza de avans se determina cu relaia: Vae=4vsA / de2 (7.7)
unde: A=seciunea provenit din topirea materialului de adaos [mm2];
A=0,5A pentru rostul in I; A=0,7A pentru rost in [V]; A=(0,8-0,9)A pentru rostul in [U]; A=seciunea cordonului de sudur [mm2].
Ua [V]
10152025303540
Sh Sp
5101520253035
Uo[V]
50 100150 250200
300 350 400 Is [A]2468
101214 0,8
1,0
1,2
1,6
vs[m/min]
-
38
Tabel 7.3 Valorile produsului kvs n funcie de modul de transfer al picturilor i diametrul srmei electrod de (de2) / 4
[mm2]
Sh
KVs [cm/min]
Sp
KVs [cm/min]
0,8 0,502 295 675
1 0,785 228 607
1,2 1,13 192 550
1,6 2,01 158 455
2 3,14 144 377
2,4 4,9 136 282
3,2 8,038 130 170
4 12,56 127 78
3) Modul de lucru Folosind metodologia prezentat se stabilete tehnologia de sudare
prin procedeul MAG a unor plci din OL 37 cu dimensiunile: 3001255 i 30012510 (mm)
Cu parametrii stabilii se execut suduri n plan orizontal; Variind curentul de sudare i pstrnd toi ceilali parametrii neschimbai, se va urmri
modul de transfer al picturii;
Se controleaz vizual cu lupa i dimensional cordonul de sudur. Se va completa tabelul 7.4
Se vor ridica graficele:
p=f(Is), p=f Vs); b=f(Ua), p=f (Vs); h=f(Is), p=f (Ua), p=f (Vs).
Se va determina influena variaiei curentului de sudare Is i a unghiului de nclinare a
pistoletului [o] asupra geometriei cordonului, pstrnd constani parametrii regimului de
sudare i variind parametrii tehnologici. Se vor trece mrimile determinate n tabelul 7.4.
Tabel 7.4
Nr.
crt.
Is
[A]
Ua [V]
Ve [cm/min]
Vs [cm/min]
0 nainte
0 napoi
b
[mm]
h
[mm]
p
[mm]
1
2
-
39
Lucrarea nr. 8 STABILIREA TEHNOLOGIEI DE SUDARE PRIN PROCEDEUL MIG, DETERMINAREA PARAMETRILOR REGIMULUI DE SUDARE
1. Scopul lucrrii Lucrarea are ca scop stabilirea tehnologiei de sudare a unor plci din oel nealiat cu
coninut sczut de carbon, efectuarea sudrii ( aplicnd tehnologia stabilit) i verificarea
influenei parametrilor regimului de sudare asupra calitii sudurilor realizate. 2. Instalaia folosit la sudare In figura 8.1 sunt prezentate elementele componente ale unei unei instalaii de sudare
MIG / MAG.:
Fig.8.1 Elementele componente ale unei instalaii de sudare M.I.G
1-Surs de curent continuu (convertizor, redresor, etc. 2-semiautomat de sudare; 3-electrosupap de gaz; 4-
rola (bobina) cu srm electrod; 5-pistolet de sudare; 6-butelie cu gaz inert;
7-reductor de presiune; 8-cupla pentru alimentarea de la reeaua trifazat; 9-metal de baz;
10-ansamblu motor-reductor pentru acionarea rolelor de antrenare a srmei; 11-role de antrenare.
Instalaia pentru sudare MIG/MAG se compune din urmatoarele pri principale:
Sursa de curent; Semiautomatul pentru realizarea avansului srmei electrod cu vitez reglabil ve; Pistoletul de sudare i cablurile aferente; Butelia ce conine gazul inert ( sau activ) cu reductor de presiune i manometre.
3. Elaborarea tehnologiei de sudare n vederea elaborarii tehnologiei de sudare, este necesar s se cunoasc urmatoarele:
Calitatea metalului de baz ce urmeaza s fie sudat; Grosimea metalului de baz;
-
40
Tipul mbinrii (cap la cap, de col etc. ). Aceste informaii se extrag din desenele de execuie ale subansamblului sau
ansamblului sudat.
Cunoscnd calitatea metalului de baz din STAS 1126-80 se alege marca
srmei astfel nct s fie compatibil cu calitatea metalului de baz.
Cunoscnd grosimea i calitatea metalului de baz, din tabele tehnologice, sau din
STAS se aleg forma i dimensiunile rostului.
Se recomand:
Pentru grosimea componentelor =(35) [mm] rost n I; Pentru grosimea componentelor=(520) [mm] rost n V; Pentru grosimea componentelor=(1540) [mm] rost n X; n general pentru grosimi >20 [mm] rost n U. n funcie de grosimea a componentelor de sudat, se alege diametrul srmei electrod de:
Pentru =1 [mm] de=0,60,8 [mm]; Pentru =25 [mm] de=0,81 [mm]; Pentru =6 [mm] de=0,81,2 [mm]; Pentru =712 [mm] de=11,6 [mm]; Pentru 12 [mm] de=1,62,4 [mm]. Debitul gazului de protecie se alege n limitele:
DG=810 l/min. pentru =15 [mm]; DG=912 l/min. pentru =512 [mm]; DG=1215 l/min. pentru >12 [mm].
3.1 Calculul parametrilor regimului de sudare
Pentru determinarea parametrilor regimului de sudare, se vor parcurge urmatoarele etape:
a) Se alege modul de trecere a picturilor de metal topit prin coloana arcului dup cum
urmeaz:
-sub form de picturi ce scurtcircuiteaz periodic arcul electric- sudare cu arc scurt -
short arc (sh) pentru grosimi mici de material (sub 3 mm) ;
-sub form de picturi foarte fine, pulverizate spre baia de metal topit sudare spray
arc (sp) pentru grosimi de material ce depesc 3 mm.
b) n funcie de modul de sudare ales sh, sau sp i de diametrul electrodului, se
calculeaz curentul de sudare Is, folosind relaiile:
-
41
a. trecere sh: Ish=125,5de-32,5 [A]; (8.1) b. trecere sp: Isp=370de-67de2-78 [A]; (8.2) relaiile fiind valabile pentru de=0,82,4 [mm].
c) Tensiunea arcului Ua se determin cu relaia:
Ua13,34+0,05Is [V]. (8.3)
d) n funcie de valoarea calculat pentru curentul de sudare folosind informaiile din
tabelul 8.1, se stabilete lungimea liber a srmei electrod.
Tabel 8.1
Lungimea liber a srmei electrod
Is [A] Lung. liber
h [mm]
50 5
100 6
150 8
200 10
250 12
300 14
350 17
400 20
Viteza de sudare vs, se calculeaz cunoscnd:
-produsul KVs pentru orice metal, sau aliaj metalic; -produsul KVs, valabil pentru oeluri folosite n construciile sudate.
n tabelul 8.2 sunt date valorile produselor KVs si KVs, n funcie de modul de trecere a picturilor de metal topit prin arcul electric Sh si Sp, fiind considerat seciunea unei
treceri, egal cu seciunea srmei electrod utilizat.
Se determin aria rostului Ar. Aria de calcul va fi:
Ar=(1,11,3)Ac; ( 8.4)
la
h
=lungimea arculuilah=lungimea libera
-
42
Se alege numrul de treceri nt;
Se determin coeficientul K:
K=4Ati/de2 (8.5) Unde Ati = aria unei treceri; fiind determinat K, folosind datele din tabelul 8.2, se
determin viteza de sudare ,Vs [cm/min.].
Tabel 8.2
Valorile produselor KVs si K Vs n funcie de de i modul de trecere Sh sau Sp de mm
(de2)/4 mm2
Sh
KVs Kgcm/dm3 min
Sh
KVs cm/min
Sp
KVs Kgcm/dm3min
Sp
KVs cm/min
0,8 0,502 2300 295 5300 675
1 0,785 1800 228 4770 607
1,2 1,13 1500 192 4320 550
1,6 2,01 1250 158 3570 455
2 3,14 1130 144 2960 377
2,4 4,9 1060 136 2215 282
3,2 8,038 1020 130 1335 170
4 12,56 1000 127 615 78
Viteza de avans a srmei se determin pornind de la faptul c seciunea unei treceri la
naintarea arcului cu viteza Vs, trebuie s se realizeze cu seciunea srmei de sudur, ce
nainteaz n arc cu viteza Ve:
AtVs=(de2/4) Ve Ve=(4At/de2) Vs ( 8.6)
4. Desfurarea lucrrii
Se elaboreaza tehnologia de sudare MIG a unor plci din oel nealiat cu coninut redus de carbon, cu dimensiunile 2501005 i respectiv 25010010, mbinrile fiind cap la cap i de col, conform fig.8.2.
Se determin prin calcul Is, Ua, Vs, Ve;
Valorile calculate se vor compara cu cele existente n tabele tehnologice; se sudeaz
probele utiliznd parametrii determinai.
Se preleveaza probe din mbinrile realizate i se cerceteaz vizual aspectul custurii.
-
43
Fig.8.2 Forma i dimensiunile probelor
Se completeaz tabelul: Parametrii regimului
de sudare
Geometria
cordonului
Nr.
crt.
MB MA Rost Debit
gaz
l/min
Mod de
transfer
Is
[A]
Ua
[V]
Vs Ve [ cm/min]
P b h B P
[mm]
1
2
Se interpreteaz datele obinute, fcndu-se aprecieri asupra ratei depunerii, a pierderilor datorate stropirii i a calitii mbinrilor sudate.
Lucrarea nr.9
STABILIREA PARAMETRILOR REGIMULUI DE SUDARE PRIN
PROCEDEUL WIG
100 100
5
2 100
k1
k 2
100
100
-
44
1.Scopul lucrrii
Lucrarea are drept scop cunoaterea procedeului de sudare WIG i modul de
determinare a parametrilor regimului de sudare
2.Descrierea procedeului
Sudarea prin procedeul WIG se realizeaz sub protecie de gaz inert cu ajutorul
cldurii produse de arcul electric amorsat i meninut ntre un electrod nefuzibil i pies. n
funcie de forma mbinrii sudarea se poate face cu sau fr metal de adaos.
Aportul de metal se realizeaz prin introducerea manual (mai rar automat) n
spaiul arcului, a unei vergele ( material de adaos, fig.9.1) care se topete, picturile fiind
dirijate n zona custurii. Prin curgerea continu a gazului inert se obine protejarea
electrodului i a bii de metal topit mpotriva influenei nefavorabile a gazelor din aer.
-+
Perdea de gazArc electric
Surs de sudare
Material de baz
Ar ( He )
Electrod nefuzibil (Wo)
MA
Duza
Fig.9.1. Principiul sudarii WIG.- alimentare manual cu materia de adaos MA
n funcie de metalele ce urmeaz a fi sudate se utilizeaz curent continuu sau
curent alternativ. Pentru aluminiu i aliaje uoare se folosete curent alternativ, pe cnd
pentru sudarea oelurilor este utilizat curentul continuu cu polaritate direct (minus la
electrod).
Varianta manual a procedeului WIG se poate executa cu sau fr material de
adaos. Sudarea WIG cu material de adaos decurge conform secvenelor artate n fig.9.2.
Tehnica sudrii WIG cuprinde patru etape:
1) Pistoletul de sudare se poziioneaz perpendicular pe componente i arcul
electric topete metalul de baz formnd baia de sudur.
-
45
2) Pistoletul se nclin i n acelai timp bagheta de metal de adaos este adus n
arc i meninut pn la apariia picturii de metal topit i trecerea acesteia n
urma desprinderii n baia de sudur.
3) Se retrage bagheta din arcul electric i pistolul se readuce n poziia vertical.
4) Se realizeaz deplasarea pistoletului nspre direcia de sudare astfel ca noua
baie de metal topit s se suprapun peste cea realizat anterior pe cca. 1/3 din
suprafaa acesteia.
Fig.9.2. Secvenele sudrii WIG cu metalul de adaos.
n concluzie, sudarea se face prin realizarea unor bi succesive, care prin solidificare dau
custura sudata.
3. Metodologia de calcul a parametrilor regimului de sudare WIG
Procedeul WIG se utilizeaz pentru sudarea componentelor subiri din metale i
aliaje care cer curenie deosebit pentru a realiza mbinri de calitate cum este cazul
metalelor active i refractare; n general procedeul este destinat sudrilor dificile din toate
punctele de vedere. Grosimile de la 0,1 pn la 3,5 mm se sudeaz cu o trecere, rost n l
i fr metal de adaos; componentele cu grosimi de la 1,5 la 5 mm se sudeaz tot printr-o
trecere, cu metal de adaos i rost n V, iar componentele avnd grosimi cuprinse ntre 3,5
i 50 mm se sudeaz prin mai multe treceri.
Parametrii tehnologici primari PT1 variaz ntre urmtoarele limite:
Is = 31000A
Ua = 830 V
Vs = 5 50 cm/min.
Se utilizeaz c.c-, c.c+ i c.a. La sudarea n curent alternativ se aplic curent de nalt
frecven i simetrizarea undei, iar recent s-au introdus i surse de alimentare cu curent
pulsant.
75o 50o
MA
75o 50o
3 41 2
-
46
ntre parametrii tehnologici ai procedeului WIG, prin folosirea metodelor statistice
s-au stabilit urmtoarele corelaii:
- Corelaia ntre rata depunerii AD i curentul de sudare Is.
n cazul sudrii cu metal de adaos :
AD = 0,19210-2IS + 0,148 (9.1) AD rezult n kg/h, dac IS se introduce n amperi. Relaia (9.1) este valabil n
intervalul 100 IS 600 A - Corelaia ntre viteza de sudare vs i ceilali parametrii tehnologici PT se
stabilete utiliznd aceeai procedur care s-a folosit la celelalte procedee de
sudare SE, SF, SBZ.
- +=
t
ss A
Iv 2472,3 (9.2)
Dac Is se introduce n amperi, seciunea unei treceri n milimetri ptrai i
densitatea () n kg/dm3, viteza de sudare rezult n centimetri pe minut. Corelaia ntre IS, natura i polaritatea sa i diametrul electrodului nefuzibil:
La c.c+ Is = 14de 5
La c.a Is = 67de 37
La c.c- I s = 92de 42 (9.3)
Relaiile (9.2) sunt valabile n gama de diametre n care se fabric electrozii de
wolfram, aliai sau nu cu thoriu sau zirconiu: de = 1,0 1,2 - 1,6 2,4; 3 3,2 4,8 (5,0)
6,4 9,5 12,7 mm.
Corelaia exprim Is n amperi dac diametrul electrodului este n milimetri.
- Corelaia ntre diametrul electrodului de [mm] i grosimea componentelor de sudat
[mm] este: 165 de = -4 2 + 127 + 40 (9.4) [2pag.89]
fiind valabil pentru : 1 15 mm; -de la 15 mm n sus se folosesc diametrele de 9,5 i 12,7 mm. Cnd de se calculeaz cu
relaia (2.3) rezultatul va fi aproximat la cel mai apropiat diametru la care se produc
electrozii nefuzibili.
Sunt i alte corelaii care nu se pot exprima prin relaii matematice.
Aceste relaii sub form de regresii sunt prezentate n tabele sau grafice.
4.Mersul lucrrii
-
47
n cadrul lucrrii pentru elaborarea tehnologiei de sudare WIG se vor parcurge
urmtoarele etape:
1. n funcie de metalul de baz se alege gazul de protecie, folosind informaiile
din tabelul 9.1 Se alege natura i polaritatea cu care se sudeaz n funcie de
calitatea metalului de baz
2. Se calculeaz diametrul electrodului de wolfram folosind relaia (9.4)
3. Se calculeaz Is folosind una dintre relaiile (9.3), n funcie de natura i
polaritatea curentului i de diametrul electrodului nefuzibil de.
4. Se stabilete rostul de sudare ntre componentele de sudat; n funcie de rostul
ales se stabilesc numrul de treceri nt i seciunea fiecrei treceri At.
5. Se calculeaz viteza de sudare folosind relaia (9.2) Tabel 9.1
Gazele de protecie la sudare i pentru protecia rdcinii Gaz de protecie la sudare Gaz de protecie a rdcinii
Material I1 Ar I2 He
I3 Ar+He
R1 Ar+ H2
Curent I1 Ar F1 N2
F2 N2 +H2
CO2
Oel C-Mn + - cc- + + + Oel Aliat + + cc- + - Oel inox + - - + cc- + - - - Aluminiu + + + ca + Cupru + + + cc- + + Aliaje de Ni + - - cc- + Titan + - cc- +
n tabelul 9.2 este prezentat corelaia ntre diametrul electrodului nefuzibil de debitul de argon DAr i diametrul baghetei db.
Tabel 9.2 Debitul de argon DAr i diametrul baghetei db n funcie de diametrul electrodului nefuzibil de.
de [mm]
DAr [l/min]
db [mm]
de [mm]
DAr [l/min]
db [mm]
1,0 46 1,52 3,2 69 23 1,6 46 22,5 5,0 710 35 2,4 57 23 6,3 1012 56
Debitul de gaze D se regleaz n funcie de curentul de sudare Is, viteza de sudare VS i
poziia de sudare astfel:IS mare, DG mare i invers; VS mare, DG mare i invers; poziia
orizontal DG mic; pentru celelalte poziii DG mare; rost deschis, Dg mare; rost ngust,
DG mic; srm nclinat cu 100 nainte DG mic; srm perpendicular DG mare.
Parametrii regimului de sudare determinai prin calcul vor fi centralizai in tabelul 9.2. Tabel 9.2
Parametrii regimului de sudare WIG [mm]
Is [A]
de [mm]
db [mm]
Vs [cm/min]
DAr [l/min]
Ac [mm2]
Varianta nt
-
48
Lucrarea nr. 10 DETERMINAREA PARAMETRILOR REGIMULUI DE SUDARE SUB STRAT PROTECTOR DE FLUX
1. Scopul lucrrii Lucrarea are ca scop nsuirea modului de elaborare a tehnologiei de sudare
automat sub strat de flux, n cazul concret al sudrii oelurilor nealiate.
2. Descrierea procedeului Procedeul de sudare sub flux, SF, este mecanizat; att deplasarea arcului electric n
lungul rostului, ct i avansul srmei electrod n arcul electric se realizeaz automat, cu
mecanisme adecvate.
Desfurarea procesului de sudare este artat n fig. 10.1.
Fig.10.1 Principiul sudrii sub flux
3. Elaborarea tehnologiei de sudare n vederea elaborrii tehnologiei de sudare vor fi parcurse urmtoarele etape:
a) Cunoscnd grosimea a componentelor ce se sudeaz i alegnd numrul de treceri nt, se estimeaz ct de mare trebuie s fie ptrunderea p a custurilor la fiecare
trecere, pentru a realiza o mbinare compact.
Odat p estimat, se calculeaz seciunea A a custurii cu relaia:
A=p2/kf (10.1)
unde kf=0,70,9. Cunoscnd p si A, se determina limea custurii b cu relaia:
b=A/kbp (10.2) unde kb=0,50,7.
-
49
S-au determinat astfel parametrii geometrici ai custurii: ptrunderea p, limea b, i
seciunea A.
b) Curentul de sudare Is se calculeaz cu ajutorul ptrunderii p, folosind relaia:
Is=p/kp (10.3)
n care kp=(1,252)x10-2 [mm/A] la rost prelucrat
kp=(1,01,2)10-2 [mm/A] la rost neprelucrat (n I ) La sudarea n curent continuu DC+, sau alternativ AC se vor folosi maximele
valorilor lui kp, iar la sudare n DC-, valorile minime.
Diametrul srmei de sudur se va calcula folosind corelaiile existente ntre curentul
de sudare i diametrul srmei electrod:
Isl=162,5de-190 (10.4) Ish=13de2+147de-87 (10.5) Ism =6,5de2+154,75de-139,5 (10.6) unde Isl-curentul minim de sudare, Ish-curentul maxim de sudare, iar Ism-curentul mediu de
sudare.
Cunoscnd Is si de tensiunea arcului Ua se alege n funcie de acetia din tabelul 10.1. Tabel 10.1 Tensiunea arcului n funcie de Is i de
de[mm] Is
[A] 2,03,25 4,0
180300
301500
501600
601700
701850
8511000
10011200
3234
3234
3640
3840
-
-
-
-
-
-
-
4042
4043
4044
Orientativ :
Ua=2,12510-2Is+16,5 [V] (10.7) Au rezultat astfel parametrii electrici de sudare. Corelat cu Is s-a determinat
diametrul srmei de sudur de.
c) Viteza de sudare vs se calculeaz folosind relaia:
vs=0,2412UaIs/Aq [cm/s] (10.8) unde q=500 [cal/g]; =7,8 [g/cm3] pentru oel.
-
50
Valoarea lui 1 se determin n funcie de Is din monograma prezentat n fig.10.2:
Fig.10.2 Valorile lui 1 n funcie de Ua i Is
Valoarea lui 2 se alege din tabelul 10.2, n funcie de raportul Is/de:
Tabel 10.2 Valorile lui 2 n funcie de raportul Is / de Is/de [A/mm]
70100 101200 201300 301400
2 0,780,84 0,850,87 0,880,91 0,920,97
Lucrnd cu seciunea custurii A in [cm2], i cu in [g/cm3], va rezulta vs n [cm/s]. d) Viteza srmei de sudura, ve, se calculeaz folosind relaia:
ve=4vsA/de2 (10.9) Pentru A se consider valorile:
A=0,5A pentru rost neprelucrat n I; A=0,7A pentru rost prelucrat n V; A=0,8A pentru rost prelucrat n U; 4. Desfurarea lucrrii
a. Din tabla OL371k, cu grosimea de 20 [mm], se debiteaz plci cu dimensiunile prezentate n figura 10.3, n vederea sudrii prin procedeul SF. Pornirea i oprirea
procesului de sudare se va face pe plci tehnologice din acelai material, cu aceeai
ni1
Is
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0 200 400 600 800 1000 [A]
[%]
Ua [V]
303236
45
-
51
grosime i rost, ca i al componentelor de sudat. Ele vor fi prinse de componentele de
sudat, prin puncte de sudur.
Fig 10.3 Forma i dimensiunile probelor
b. Folosind metodologia prezentat, se stabilete tehnologia de sudare prin procedeul
SF;
c. Se execut suduri n plan orizontal, cu parametrii stabilii n vederea mbinrii plcilor 1
si 2 conform figurii 10.3;
d. Variindu-se intensitatea curentului de sudare i a vitezei de sudare, ceilali parametrii
fiind pstrai neschimbai, se realizeaz sudarea altor dou probe;
e. Dup executarea sudurilor, se controleaz vizual cu lichide penetrante i dimensional
cordoanele de sudur;
f. Se completeaz tabelul 10.3: Tabel 10.3
Geometria custurii Regimul de sudare MB
Marc srm
Marc flux A
[mm2]p [mm]
b [mm]
Is [A]
Ua [V]
vs [cm/min]
ve [cm/min]
Observaii
1 2
Se interpreteaz datele obinute, fcndu-se aprecieri asupra ratei depunerii d i a calitii cordoanelor de sudur. Se vor trasa i interpreta graficele: p=f(Is,vs) si
b=f(Is,vs).
-
52
Lucrarea nr.11 DETERMINAREA PARAMETRILOR REGIMULUI DE SUDARE N BAIE DE ZGUR A OELURILOR CARBON SLAB ALIATE NETRATATE TERMIC 1. Scopul lucrrii
Lucrarea are ca scop nsuirea metodologiei de elaborare a tehnologiei de sudare
n baie de zgur - SBZ, a unor plci din oel carbon nealiat, cu grosimea =50 [mm], efectuarea operaiei de sudare, cu respectarea parametrilor stabilii prin tehnologie i
studiul calitii sudurii realizate.
2. Principiul procedeului Sudarea in baie de zgur (fig.11.1) este un procedeu specific pieselor foarte
groase - de la 30 de mm pn la grosimi de ordinul metrilor. Pornirea procesului de sudare
se face prin amorsarea unui arc electric ntre piesa de capt - 4 (jgheab) si srma de
sudur - 3 fiind acoperit de un strat de flux -7. In aceast etap sudarea decurge
asemntor sudrii sub flux. Fluxul topit 8 de arcul electric acoper srma i stinge arcul
iar sudarea continu n baie de zgur-9. Sudarea se face n poziie vertical a
componentelor (fig.11.1).
Fig.11.1 Desfurarea procesului de sudare n baie de zgur
1 2
3
4
5
6
7
89
10
vae
-
53
Componentele de sudat -1 au rost n I iar pe suprafeele laterale alunec dou patine din
cupru-2 rcite cu ap ce au viteze de ridicare egale cu viteza de sudare. Srma de sudare
este antrenat de catre rolele 10 cu o vitez constant vae pe msura topirii in baia de
zgur. Cldura necesar topirii marginilor componentelor, captului srmei i fluxului se
dezvolt prin efect Joule-Lentz ca urmare a rezistenei opuse trecerii curentului electric de
ctre fluxul dispus ntre componente i patinele din cupru. Terminarea sudurii se face
ntre plcile terminale 5 care se ndeprteaz prin tiere cu flacr.
3. Tehnologia sudrii cu procedeul SBZ n vederea elaborrii tehnologiei de sudare, este necesar cunoaterea corelaiilor
dintre parametrii tehnologici.
Corelaia ntre rata depunerii, AD, i curentul de sudare Is, se exprim cu ajutorul unor
regresii liniare, care depind de Is i de diametrul de al srmei de sudur:
AD=4,53610-2Is13,608 (11.1) pentru de=2,5 [mm], si :
AD=3,40210-2Is10,886 (11.2) pentru de=3,25 [mm]. Ambele regresii sunt valabile n intervalul 400 Is 900 [A].
Corelaia ntre rata depunerii, AD, i viteza de sudare vs, se exprim astfel:
vsr=104/6AD [cm/min] (11.3) deci:
vs=104AD/6r [cm/min] (11.4) unde: r =deschiderea rostului, [mm];
=grosimea componentelor, [mm]; =densitatea MB, [kg/dm3]. Corelaia ntre grosimea componentelor , numrul ns al srmelor i faptul c ele sunt sau nu oscilate n timpul sudrii, este dat n tabelul 11.1.
Tabel 11.1
Corelaii ntre grosimea componentelor, numrul srmelor i
modul de oscilare
[mm] ns oscilare
2575 1 Nu 50125 1 Da 75125 2 Nu 125300 2 Da 305900 2 Da
-
54
n vederea stabilirii tehnologiei de sudare n baie de zgur, se vor parcurge
urmtoarele etape:
a) n funcie de calitatea metalului de baz, se aleg din standardele n vigoare marca
fluxului i marca materialului de adaos;
b) n funcie de grosimea componentelor, se alege numrul de srme i se decide dac
se oscileaz srmele sau nu. Se alege apoi diametrul srmei de sudur, preferndu-se
de=2,5 [mm]. Curentul de sudare, att pentru de=2,5 [mm], ct si pentru de=3,25 [mm],
se alege n intervalul 500750 [A]. c) tensiunea arcului Us, pentru grosimi de 20400 [mm] se poate determina cu regresia: Us=0,05+34 [V]; (11.5)
Tensiunea arcului determin ptrunderea custurii n metalul de baz. Acest lucru se
datoreaz faptului c la sudarea SBZ, metalul de baz este poziionat vertical i deci
lirea custurii, cauzat de mrirea tensiunii produce ptrunderea ei. Creterea tensiunii
mrete distana dintre captul srmei de sudur i baia metalic, crete deci poriunea de
flux topit parcurs de curentul Is i va rezulta o cantitate mai mare de cldur. n
consecin, crete ptrunderea custurii.
d) se calculeaz viteza de sudare, cu ajutorul relaiei 11.4, n care se introduce valoarea
lui Ad , calculat cu relaia 11.1, sau 11.2 ( n funcie de diametrul srmei folosite).
e) Se calculeaz viteza de avans a srmei electrod, folosind relaia:
ve= vs4r/de2ns [cm/min] ( 11.6 ) , unde: ve= viteza de avans [cm/min]. vs= viteza de sudare [cm/min]
r =deschiderea rostului, [mm];
=grosimea componentelor, [mm]; de = diametrul srmei electrod [mm];
ns = numrul de srme.
f) Se compar mrimile calculate cu cele recomandate n tabelele tehnologice i se
stabilesc valorile finale ale parametrilor regimului de sudare.
4. Desfurarea lucrrii
Din tabla de oel, calitatea OLC 15, avnd grosimea = 50 [mm], se debiteaz dou plci, ce se vor asambla n vederea sudrii n baie de zgur, conform figurii 11.2.
Plcile tehnologice de nceput i pentru sfritul sudrii vor fi sudate pe
componentele de sudat manual, cu arc electric.
Se alege marca de srm i fluxul ce se vor folosi la sudare folosind recomandrile existente n tabele tehnologice.
-
55
Se elaboreaz tehnologia de sudare, conform metodologiei prezentate la punctul 4, parcurgndu-se etapele a..f. Se stabilesc: de, ns, Is, Ua, ve, vs.
Se execut sudarea, folosind parametrii stabilii; dup sudare se debiteaz cu flacr
plcile tehnologice i se preleveaz patru probe transversal pe custur, cu limea de 50
[mm].
Fig.11.2 Forma i dimensiunile componentelor
Se cerceteaz vizual i cu lichide penetrante custura realizat; se depisteaz eventualele defecte de suprafa i se msoar dimensiunile custurii i ale
zonei influenate termic.
Se vor efectua ncercri de duritate n custur, n ZIT i n MB, pornind de la axa custurii spre MB.
Se va completa tabelul:
Tabelul 11.2
Duritate HV10 Nr
crt
MB MA Flux Is
[A]
Ua
[V]
vs cm/
min
ve
cm/
min
de
mm
ns P
mm Cus ZIT MB
1
2
3
4
Se traseaz curbele variaiei duritii n custur, ZIT i MB, fcndu-se aprecieri asupra calitii custurii i se verific corectitudinea regimului de sudare folosit.
-
56
Lucrarea nr.12 STUDIUL INFLUENEI APLICRII TRATAMENTULUI DE PRENCLZIRE ASUPRA CALITII MBINRILOR SUDATE
1. Scopul lucrrii Lucrarea are ca scop nsuirea metodologiei de determinare a temperaturii de
prenclzire i verificarea influenei tratamentului termic de prenclzire asupra reducerii
pericolului de fisurare a mbinrilor sudate.
2. Metode pentru determinarea temperaturii de prenclzire Prenclzirea componentelor de sudat are un rol important n asigurarea calitii
mbinrilor sudate, la care apare pericolul fisurrii din cauza rcirii cu viteze mai mari dect
viteza critic de rcire.
a) Metoda recomandat de Institutul de Sudur ( I.I.S.)
Se calculeaz coninutul de carbon echivalent al metalului de baz, cu relaia: Ce = C + Mn / 20 + Ni / 15 + (Cr + Mo + V ) / 5 + Si / 4 12.1
valabil pentru oelurile nealiate cu puin carbon i slab aliate.
Se determin litera de sudabilitate Ls n funcie de Ce i tipul nveliului electrozilor, folosind tabelul 12.1
Tabel 12.1.
Litera de sudabilitate Ls n funcie de Ce si de tipul nveliului:
Severitatea termic St se calculeaz n funcie de grosimea n (mm) a compo-
nentelor i de numrul cilor de rcire nc:
(nc = 2 la suduri cap la cap; nc = 3 la
suduri
de col; nc = 4 la suduri n cruce).
6= nrSt (12.2)
Pe baza valorilor determinate pentru Ls, Ce, St i diametrul electrodului folosit, din tabelele tehnologice (12.2) se alege temperatura minim de prenclzire.
Ce % Ls
Bazic Alte tipuri
A 0,25 0,20
B 0,26..0,30 0,20..0,23
C 0,31..0,35 0,24..0,27
D 0,36..0,40 0,28..0,32
E 0,41..0,45 0,33..0,38
F 0,46..0,50 0,39..0,45
G 0,50 0,45
-
57
Temperaturile de prenclzire determinate sunt valabile pentru sudarea cu electrozi nvelii.
Tabel 12.2. Temperatura minim de prenclzire n oC recomandat de IIS
de (mm) Ls St 3,25 4 5 6 8 - - - - - 50 - - - -
D E F
2 125 25 - - - - - - - - 75 - - - - 10
