1. ROLUL ŞI IMPORTANŢA SUDĂRII IN INDUSTRIE

Dezvoltarea modernă a industriei construcţiilor de maşini, de aparate şi instalaţii, a construcţiilor metalice, a construcţiilor navale, electrotehnice, de avioane şi de nave cosmice etc. a devenit posibilă o dată cu dezvoltarea proceselor de sudare şi a procedeelor conexe sudării, cu ajutorul cărora se pot executa atît pregătirea pieselor, cît şi îmbinarea diferitelor organe de maşini şi ansambluri.,

Factorii care au condus la folosirea pe scară tot mai largă a sudării sînt: obţinerea, de îmbinări sudate cu aceleaşi caracteristici mecanice ca şi ale metalului de bază; economia de metal; volumul de muncă mai redus; obţinerea de piese şi ansambluri cu rezistenţă superioară; etanşeitatea totală a îmbinărilor sudate în cazul instalaţiilor, recipientelor şi conductelor sau aparatelor pentru fluide; productivitatea mărită, însoţită de micşorarea costului construcţiei respective; condiţiile îmbunătăţite de muncă, prin suprimarea zgomotului de la nituire şi a condiţiilor grele de muncă din turnătorii etc.

Prin sudare, construcţiile metalice pot fi realizate mai raţional; ele pot fi mai uşor modificate sau îmbunătăţite chiar în timpul execuţiei. Un alt avantaj este şi acela că un ansamblu sudat poate fi uşor reparat. Folosirea pe scară tot mai largă a oţelurilor şi aliajelor de înaltă rezistenţă a făcut posibil ca, în ultimul timp, să fie realizate în numeroase domenii, pentru aceleaşi condiţii de exploatare, sau chiar mai grele, construcţii mai uşoare la un cost mai redus. În unele domenii tehnice, în special în domeniul navelor cosmice, progresele realizate nu ar fi fost posibile fără aplicarea sudării, deoarece în prezent pot fi îmbinate metale şi aliaje de înaltă rezistenţă pentru medii cu temperaturi foarte înalte sau foarte joase. Tot prin sudare pot fi realizate şi construcţiile destinate mediilor corozive sau de uzură puternică, precum şi construcţiile supuse unor solicitări variabile mari pentru cele mai diferite scopuri: în industria extractivă, chimică, mecanică, electrotehnică, transporturi etc.

În prezent, întreprinderile din ţară realizează numeroase produse sudate de cea mai înaltă tehnicitate, dintre care multe pentru export: nave, vagoane, automobile, autocamioane, turbine hidraulice şi cu abur, cazane cu abur, maşini agricole, tractoare etc. De asemenea, pe marile şantiere din ţară au fost realizate importante construcţii, ca: podul de peste Dunăre Giurgeni—Vadul Oii, sistemul hidroenergetic Porţile de Fier-1, combinatele siderurgice Galaţi şi Tîrgovişte, numeroase centrale hidro şi termoelectrice, combinate chimice, amenajarea modernă a rîului Dîmboviţa, magistralele metroului, Canalul Dunăre—Marea Neagră şi podul de la Agigea.

În ţară se acordă o importanţă deosebită cercetării proceselor de sudare, în vederea perfecţionării lor, se fabrică numeroase utilaje de sudare şi se produc pe scară largă materiale de adaos.

1

2. PROCEDEE DE SUDARE

2.1. TERMINOLOGIE, DEFINIŢII

Sudarea este o operaţie de îmbinare nedemontabilă a pieselor metalice, prin utilizarea unei încălziri locale sau a presiunii, sau a ambelor, cu sau fără folosirea unui metal de adaos similar cu metalul pieselor de îmbinat.

(Metalul sau aliajul supus operaţiei de îmbinare prin sudare se numeşte metal de bază, iar metalul sau aliajul de adaos, sub formă de sîrme sau granule, care se topeşte în procesul de sudare, se numeşte metal de adaos. Topirea metalului de adaos în amestec cu metalul de bază topit formează sudura.

Metalul depus este materialul provenit din topirea metalului de adaos, care contribuie la formarea cusăturii. Cusătura este sudura de îmbinare de-a lungul pieselor sudate, obţinută prin solidificarea materialului de bază şi a materialului de adaos, realizată prin aplicarea unui procedeu de sudare.

La procedeele de sudare prin topire, sudura este formată din depunerea prin topire a unui metal de adaos, iar la procedeele de sudare prin presiune sudura este formată, în general, numai din materialul de bază.

Metoda de sudare înseamnă modul practic de execuţie a unei suduri, ţinînd seamă de grosimea piesei, de poziţia ei şi de natura metalului de sudat, pentru obţinerea unei îmbinări de calitate. La aplicarea unei metode corespunzătoare, se recomandă să se ţină seamă de consumul de material de adaos şi de consumul de energie, care trebuie să fie cît mai reduse, iar viteza de sudare cît mai mare. De asemenea, este necesar ca tensiunile şi deformaţiile care rezultă după folosirea unei metode de sudare să fie cît mai reduse, iar sudura şi zonele influenţate termic din jurul sudării să fie lipsite de pori, fisuri sau alte defecte.

În prezent, noţiunea de sudare se extinde şi la îmbinări de materiale nemetalice sau la îmbinări de materiale metalice cu nemetalice. Sudura realizată se mai numeşte cusătură sau cordon de sudură. În jurul sudurii, partea de material de bază care nu a ajuns în stare de topire, dar care a ferit transformări structurale din cauza încălzirii puternice, formează zona influenţată termic. Porţiunea compusă din sudură cu zonele influenţate termic şi marginile învecinate acestora formează îmbinarea sudată a pieselor.

Sudarea pieselor sau a ansamblurilor se execută prin diferite procedee. Ţinînd seama de dezvoltarea luată în ultimul timp de tehnica sudării, numărul procedeelor de sudare a devenit foarte mare, deoarece numeroase surse de energie capabile de a topi sau de a deforma materialele de sudat în vederea îmbinării pot fi folosite la sudare. Prin procedeu de sudare se înţelege totalitatea operaţiilor tehnologice şi a metodelor folosite, în vederea obţinerii de îmbinări sudate. În cadrul unui procedeu de sudare, cu aceleaşi operaţii tehnologice, în multe cazuri este necesară folosirea diferitelor metode de sudare, în special la schimbarea grosimii pieselor de sudat. Aplicarea celei mai corecte metode la sudarea unei piese are o influenţă hotărîtoare nu numai asupra calităţii sudurii, ci şi asupra productivităţii şi costului.

2.2. CLASIFICAREA PROCEDEELOR DE SUDARE

Procedeele de sudare pot fi clasificate după mai multe criterii. Cea mai obişnuită clasificare este după modul în care sînt aduse marginile de îmbinat ale pieselor şi, din acest punct de vedere, procedeele pot fi:

de sudare prin topire; de sudare prin presiune.

La sudarea prin topire, marginile pieselor de îmbinat sînt aduse în stare topită, iar după solidificare se formează sudura. La sudarea prin presiune, marginile de îmbinat, încălzite local sau nu, sînt presate una contra celeilalte pînă la obţinerea îmbinării necesare.

Felul încălzirii marginilor de îmbinat formează, de asemenea, un criteriu de clasificare a procedeelor. Din acest punct de vedere se deosebesc:

sudarea chimică, la care marginile sînt încălzite şi topite local prin căldura dezvoltată de o reacţie chimică exotermică sau prin turnarea unui metal. Din această grupă fac parte procedeele de topire cu flacăra de gaze sau cu termit;

sudarea electrică, la care marginile sînt topite prin efectul caloric al arcului electric, fără exercitarea vreunei solicitări mecanice. Din această grupă fac parte procedeele de sudare cu arc electric descoperit sau acoperit;

sudarea electrochimică, la care marginile de îmbinat sînt topite cu arc electric în mediu de gaz protector inert sau reducător sau în mediu de gaze reducătoare (H2, CO2);

sudarea termomecanică, la care marginile de îmbinat sînt încălzite cu ajutorul unei reacţii chimice, iar îmbinarea se realizează în urma unei solicitări mecanice (presare, laminare, lovire). În această grupă intră procedeele cu flacăra de gaze şi cu termit, realizate prin presiune, precum şi procedeul de sudare prin forjare;

sudarea electromecanică, la care încălzirea marginilor, se realizează electric, iar îmbinarea se obţine printr-o solicitare mecanică. Din această grupă fac parte procedeele de sudare prin rezistenţă electrică şi presiune: cap la cap, în puncte, în linie etc.;

sudarea mecanică prin presiune la rece sau prin frecare, la care îmbinarea se obţine prin acţiunea unei forţe de presare, frecare sau şoc.

Sursa de energie folosită la sudare formează un criteriu de bază pentru clasificarea procedeelor de sudare, criteriu adoptat şi de Institutul Internaţional de Sudare (IIW/IIS).

Clasificarea procedeelor de sudare (STAS 8325-77) se face astfel: Sudarea cu arc electric. În această grupa intră toate procedeele de sudare cu arc electric vizibil sau acoperit

(sub strat de flux), cu electrod fuzibil sau nefuzibil, cu electrod de cărbune, cu plasmă etc.

2

Sudarea prin presiune. în această grupă intră toate procedeele de sudare prin rezistenţă electrică: cap la cap, în puncte, în relief. Procedeele cap la cap pot fi prin topire intermediară sau în stare solidă. Tot în această grupă intră şi sudarea prin presiune cu curenţi de înaltă frecvenţă.

Sudarea cu gaze. Această grupă cuprinde procedeele de sudare cu flacără de gaze (cu oxigen): sudarea oxiacetilenică, oximetanică, oxihidrică.

Felul energiei utilizateDenumirea procedeului sau a grupei de procedee de

sudare

1. Energie termochimicăSudarea cu flacăra de gazeSudarea cu termit

2. Energie electrotermică

Sudarea cu arc electricSudarea prin presiuneSudarea prin inducţieSudarea dielectricăSudarea electrică în baie de zguraSudarea în vid cu fascicul de electroni

3. Energie mecanica

Sudarea la rece Sudarea prin percuţie Sudarea prin explozieSudarea prin frecare Sudarea prin ultrasunete

4. Energie radiantă Sudarea prin radiaţii (Maser-Laser)

5. Energie termică nespecificată

Sudarea prin lipireSudarea prin forjareSudarea în aer cald (pentru materiale plastice) Sudarea cu elemente încălzite (pentru materiale plastice)

Tot din această grupă fac parte şi procedeele de sudare cu flacăra de gaze şi aer: aeroacetilenică, aeropropanică.Sudarea în stare solidă. Această grupă cuprinde procedeele de sudare la care marginile nu sînt aduse în stare

de topire: cu ultrasunete prin frecare, prin forjare, cu energie mecanică mare (sudarea prin explozie), sudarea prin difuzie, sudarea cu gaz prin presiune, sudarea la rece sau prin presiune la rece.

Alte procedee de sudare. Din această grupă fac parte procedeele de sudare: cu termit prin presiune sau prin topire electrică în baie de zgură, sudarea electrogaz, prin inducţie, cu radiaţii luminoase, cu fascicul de electroni, prin percuţie.

Lipirea. Această grupă cuprinde procedeele de lipire tare şi moale, precum şi de sudare prin lipire.În cele ce urmează se vor descrie sumar cele mai folosite procedee. Încă înaintea erei noastre, la fabricarea

armelor, a ornamentaţiilor metalice şi la confecţionarea unor obiecte metalice de uz casnic se foloseau diferite îmbinări. Procedeele de îmbinare folosite erau lipirea şi forjarea; acest din urmă procedeu, mult aplicat în evul mediu, mai este şi astăzi folosit.

Descoperirea procedeelor moderne de sudare a început în a doua jumătate a secolului trecut, o dată cu dezvoltarea industriei metalurgice şi a invenţiilor în domeniul electricităţii. Descoperirea încălzirii metalelor prin rezistenţă electrică, cu arc electric şi a carburii de calciu, necesară obţinerii acetilenei pentru sudarea cu flacăra de gaze, au creat sursele de energie cele mai corespunzătoare sudării.

— Sudarea cu flacăra de gaze este procedeul la care sursa termică o constituie flacăra care rezultă prin arderea unui gaz combustibil în amestec cu oxigen la ieşirea din suflaiul de sudare (fig. 2.1.).

Suflaiul de sudare a fost inventat în 1896 de germanul B. Droger, iar în 1901 francezii Fouché şi Picard execută suflaiul de înaltă presiune cu amestec interior de gaze. O mare contribuţie la dezvoltarea procedeului o au şi cercetările făcute de germanii Karl von Linde, A. Messer şi E. Weiss, privind fabricarea oxigenului, folosirea acetilenei dizolvate, construcţia diferitelor tipuri de generatoare de acetilenă şi de suflaturi etc.

În funcţie de gazul folosit, flacăra poate fi oxiacetilenică dacă gazul combustibil este acetilenă, oximetanică dacă gazul combustibil folosit este metanul (gaze naturale) şi oxihidrică dacă gazul combustibil este hidrogenul. În

3

Fig. 2.1. Sudarea cu flacără de gaze

1 – flacăra de gaze; 2 – becul suflaiului; 3 – metal de adaos; 4 – piesa de sudat

Fig. 2.1. Sudarea cu arc electric cu electrod metalic:

1 — electrod metalic; 2 — arcul de sudare; 3 — piese de sudat; 4 — cleşte portelectrod; 5 — cablu de sudare; 6 —

sursa de curent de sudare.

general, sudarea cu flacăra de gaze se recomandă la îmbinarea tablelor şi a profilelor cu grosimea sub 4 mm din metale şi aliaje; pentru sudarea grosimilor mai mari, procedeul se aplică pe scară redusă. Flacăra de gaze este, de asemenea, mult folosită la procedeele conexe sudării pentru executarea diferitelor prelucrări la cald, cum sînt: tăierea, scobirea, lipirea, flamarea, îndoirea etc.

Sudarea cu arc electric formează grupa de procedee la care topirea marginilor pieselor de îmbinat este realizată cu un electrod-vergea fuzibil sau cu o sîrmă-electrod în mediu de gaz protector; sudarea poate fi efectuată cu arc electric descoperit (vizibil) şi electrod fuzibil sau cu arc electric acoperit de un strat de flux, precum şi cu arc descoperit cu electrod nefuzibil de cărbune în aer sau cu electrod nefuzibil de wolfram în mediu de gaz protector. Sudarea cu arc electric formează grupa de procedee electrice cu cele mai numeroase variante de sudare.

Dintre procedeele cu arc electric descoperit pot fi menţionate: procedeul la care arcul electric se formează într-un electrod metalic învelit, neînvelit sau cu miez şi piesa de sudat;

sudura se formează din metalul topit din electrod şi metalul de sudat (fig. 2.2). Sudarea poate fi executată cu un curent continuu sau alternativ, în funcţie de felul electrodului folosit;

procedeul la care arcul electric se formează între un electrod de cărbune şi metalul de sudat, iar sudura se formează dintr-o sîrmă topită în arc sau din metalul de bază topit (fig. 2.3). La acest procedeu se sudează cu curent continuu, polarizare directă, adică polul minus la electrod;

procedeul la care arcul electric se formează între doi electrozi de cărbune, independent de piesa de sudat, menţinut deasupra liniei de îmbinare (fig. 2.4). Sudura se formează cu ajutorul unei sîrme de adaos topită în arc sau din metalul de bază topit;

procedeul WIG, la care arcul electric se formează între un electrod nefuzibil de wolfram şi piesa de sudat, peste care se suflă un gaz protector inert (fig. 2.5). Sudura este formată din metalul topit al unei sîrme introduse în arc sau numai din metalul de bază topit. Acest procedeu este numit procedeul WIG (wolfram-inert-gaz) sau Argonarc, deoarece gazul folosit este argonul;

procedeul în mediu de gaz protector la care arcul electric se formează între o sîrmă electrod fuzibil şi piesa de sudat, peste care se suflă un gaz protector inert — procedeul MIG (metal-inert-gaz), sau activ — procedeul MAG (metal-activ-gaz), în funcţie de gazul folosit pentru metalul respectiv de sudat (fig. 2.6). Acest procedeu permite mecanizarea operaţiei de sudare şi de aceea este larg folosit la sudarea semiautomată sau automată;

procedeul Arc-atom, la care arcul electric se formează între doi electrozi de wolfram, independent de piesa de 4

sudat, peste care se suflă hidrogen. în timpul menţinerii arcului, hidrogenul suflat se disociază în hidrogen atomic. Metalul de adaos îl formează o sîrmă care este introdusă în arcul electric format (fig. 2.7);

procedeul de sudare electrică sub flux, la care arcul electric este acoperit de un strat de flux, presărat pe linia de sudare înaintea arcului format între o sîrmă fuzibilă, derulată dintr-o bobină de sîrmă şi piesa de sudat (fig. 2.8). La acest procedeu, arcul electric nu este vizibil; procedeul este folosit pe o scară largă la sudarea semiautomată şi automată a oţelurilor carbon şi slab aliate;

un alt procedeu de sudare prin topire, folosit la îmbinarea pieselor groase şi foarte groase, este procedeul de sudare în baie de zgură. La acest procedeu topirea sîrmei de adaos se produce prin căldura dezvoltată de rezistenţă electrică a băii topite de zgură la trecerea curentului electric (fig. 2.9). Piesele de sudat se aşează în poziţie verticală; procesul se desfăşoară automat între piesele de sudat după ce au fost amplasate pe îmbi nare două patine laterale de cupru, răcite cu apă, între care se produce solidificarea băii de sudură.

În afară de procedeele prin topire enumerate, se mai folosesc şi alte procedee de sudare prin topire, care se vor descrie în capitolele următoare. Trebuie menţionat că, în prezent, cu noile procedee de sudare prin topire, cum este procedeul cu fascicul de electroni sau cu fascicul de lumină, pot fi realizate suduri la metale şi aliaje speciale, la care nu pot fi folosite procedeele descrise.

Procedeele de sudare prin presiune cele mai folosite sînt procedeele cu sursă de energie electrotermică, la care încălzirea pieselor se realizează prin trecerea unui curent de intensitate mare, după ce piesele au fost puse în contact. Prin rezistenţa electrică şi prin presarea pieselor se produce sudura.

Din această grupă de procedee de sudare prin presiune, cele mai folosite sînt:

sudarea cap la cap pentru îmbinarea secţiunilor pline: bare, profite etc., la care piesele de sudat prinse între două fălci de strîngere sînt aduse în contact pe suprafeţele de sudat şi apoi sudate după încălzirea capetelor prin rezistenţă electrică (fig. 2.10, a). Sudarea se execută fie în stare solidă fără topirea marginilor în care caz rezultă o sudare îngroşata, fie prin topire intermediară, în care caz înainte de presarea finală capetele sînt topite superficial cu curenţi de mare intensitate pe suprafeţele de sudat, în acest caz, după sudare rezultă o bavură subţire;

sudarea prin puncte, folosită la îmbinarea tablelor sau a pieselor subţiri suprapuse, strînse între doi electrozi de sudare, după care se anclanşează curentul electric, astfel încît se obţine un punct sudat între tablele prinse între cei doi electrozi (fig. 2.10, b);

sudarea în linie, procedeu prin care se obţine o sudura continua la aşezarea pieselor de sudat între două role-electrozi, prin care trece curentul electric; prin presare şi rotire, rolele antrenează piesele de sudat, realizînd între ele o sudură în linie continuă (fig. 2.10, c).

Procedeele de sudare electrică prin rezistenţă sînt, în prezent, folosite pe scară foarte largă în fabricaţii de serie, în special în construcţii de maşini.

În afară de procedeele de sudare electrică prin presiuni, se mai folosesc şi alte procedee de sudare prin presiune, la care îmbinarea se obţine prin încălzire cu o flacără de gaz sau cu termit, urmată de o presare. Aceste procedee se folosesc pe scară mai redusă.

2.3. OPERAŢIA DE SUDARE

După ce au fost stabilite procedeul şi metoda de sudare pentru execuţia ansamblului sau a construcţiei respective şi după ce a fost efectuată asamblarea pieselor de sudat, se trece la execuţia operaţiei de sudare.

Operaţia de sudare prezintă o serie de particularităţi fizico-chimice şi tehnologice, cum sînt: gradiente înalte de temperaturi, datorită faptului că sînt folosite temperaturi înalte de încălzire, cu realizarea de băi

de sudură cu volum cit mai redus, pentru ca încălzirea să fie locală şi cît mai rapidă. Ca urmare a acestui fapt, metalul topit sau încălzit va fi înconjurat de mase metalice reci, astfel încît gradientul de temperatură de la baie spre

5

metalul rece va fi foarte mare, ceea ce atrage după sine apariţia de tensiuni interne mari, de deformaţii şi eventual formarea de fisuri;

reacţii chimice produse în afara stării de echilibru, deoarece vitezele mari de încălzire şi răcire nu permit ca reacţiile din baia de sudură să se producă în timp suficient desfăşurării unei reacţii normale. Faţă de această situaţie este necesar ca materialele folosite şi locurile de sudat să fie într-o perfectă curăţenie; de asemenea, să fie folosite materiale, care, pentru calitatea sudurii, nu necesită reacţii în timp prelungit;

schimbarea compoziţiei chimice şi a structurii metalului depus, care are loc datorită faptului că procesul de sudare se produce în condiţii specifice, ca: temperatură înaltă, mediu ionizant, prezenţa cîmpurilor magnetice şi electrice, viteză mare de topire etc. Metalul depus are o structură de turnare, faţă de structura în general laminată a metalului de bază. Se produc arderi intense, urmate de puternice nitrurări şi oxidări, iar viteza mare de răcire provoacă structuri de topire tipice sudurilor, ceea ce con duce la micşorarea caracteristicilor mecanice şi fizice ale metalului sudurii, dacă nu se iau măsuri speciale de protecţie;

schimbarea structurii metalului de bază. Lîngă baia de sudura, metalul de bază ajunge la temperatura de topire, iar zonele învecinate acestuia sînt încălzite; datorită răcirii rapide se produc structuri caracteristice zonei influenţate termic.

Prin aplicarea oricărui procedeu de sudare, sudura realizată are compoziţia chimică şi structura diferite de cele ale metalului de bază, iar zonele influenţate termic au structuri diferite de cele ale metalului de bază. Realizarea unei omogenizări este posibilă într-o măsură oarecare numai prin aplicarea tratamentelor termice.

2.4. PROCEDEE CONEXE SUDĂRII

Procedeele de prelucrare a metalelor sau a diferitelor materiale care folosesc surse de energie asemănătoare celor de la sudare formează procedeele conexe sudării. Procedeele conexe sînt folosite fie la îmbinarea metalelor, fie la prelucrări, dintre care pot fi enumerate: lipirea, tăierea, teşirea, scobirea, găurirea, acoperirea etc.

Lipirea, la fel ca si sudarea, este un procedeu de îmbinare nedemontabilă a materialelor metalice sau nemetalice executata însă la temperaturi inferioare temperaturii de topire a metalului de baza sau la rece. În prezent, în tehnică, şi lipirea cu adezivi se consideră ca un procedeu conex sudării La metale, lipirea se realizează prin difuzia aliajului de lipire în metalul pieselor de îmbinat, după ce aliajul a fost adus în stare de topire (spre deosebire de sudare, la care îmbinarea se produce prin legătură interatomică). Lipirea metalelor este numită moale, dacă temperatura aliajului de topire nu depăşeşte 500°C, şi tare (brazare), dacă temperatura aliajului depăşeşte această valoare. Una dintre importantele caracteristici ale lipirii este aceea că formează o legătură eterogenă, iar rezistenţa lipiturii se obţine prin difuziunea metalului de adaos în metalul de bază. în ultimul timp, o mare dezvoltare a luat-o lipirea cu adezivi sintetici,

6

la care îmbinarea se realizează la rece prin adeziune şi coeziune, în tehnica îmbinării tablelor subţiri se folosesc în prezent îmbinări mixte (sudate-lipite), la care sudarea prin puncte asigură rezistenţa îmbinării, iar lipitura — etanşeitatea necesară.

Tăierea cu flacăra de gaze, cu arcul electric, cu jetul de plasmă etc., deşi este o operaţie de separare sau de desprindere, adică contrară îmbinării, formează un procedeu conex sudorii, deoarece foloseşte sursele de energie termică de la sudare. Tăierea oţelurilor moi cu flacără de gaze şi jet de oxigen este o tăiere prin ardere şi se bazează pe faptul că temperatura de ardere în oxigen a acestor oţeluri este inferioară temperaturii de topire. În acest scop, locul de început de tăiere se aduce la temperatura de aprindere, respectiv de ardere, după care se proiectează un jet de oxigen de tăiere care produce o ardere rapidă a metalului pe întreaga grosime, rezultînd o tăietură de calitate.

Arcul electric este, de asemenea, folosit la tăiere, care poate fi realizată fie prin topire, fie prin ardere; în ultimul caz, la locul de incandescenţă se insuflă un jet de oxigen. Folosirea noilor surse de temperaturi foarte înalte şi cu densităţi mari de energie (jet de plasmă, laser etc.) face posibilă şi tăierea metalelor sau a aliajelor greu fuzibile. în afară de tăiere, cu sursele folosite la sudare pot fi executate şi alte prelucrări, cum sînt: scobirea, găurirea, teşirea, flamarea etc.

Scobirea şi rabotarea sînt prelucrări care se execută pe suprafeţe plane sau cilindrice. Pentru aceste prelucrări, jetul de oxigen se proiectează foarte înclinat faţă de suprafaţa de prelucrat, obţinîndu-se o adîncime de scobire mai redusă.

Găurirea cu flacără de gaze şi oxigen poate fi, de asemenea, realizata în plinul tablei, printr-o anumită manevrare a suflaiului de tăiere.

Flamarea este operaţia de curăţire cu ajutorul flăcării de gaze şi oxigen a suprafeţelor blocurilor turnate sau a semifabricatelor prelaminate de zgură, incluziuni, oxizi etc. Această operaţie este folosită în industria siderurgică şi permite obţinerea unor suprafeţe curate a pieselor turnate sau prelaminate.

Acoperirea constă în depunerea de straturi foarte aderente, subţiri sau foarte subţiri de metale, oxizi, carburi, nitruri, bronzuri etc., pe suprafeţele active ale pieselor, în vederea realizării de suprafeţe rezistente la medii corosive, la temperaturi înalte etc., în scopul prelungirii duratei de exploatare a pieselor respective. Pentru acoperiri se folosesc aceleaşi surse de energie ca şi la sudare: flacăra de gaz, arcul electric, jetul de plasmă etc. Aderenţa acoperirii pe materialul de bază se obţine prin difuzie şi adeziune. În cazul acoperirii cu metale, operaţia se numeşte metalizare, efectuîndu-se prin topirea şi pulverizarea unui metal topit asupra suprafeţelor ce urmează a fi protejate.

2.5. SUDABILITATE A METALELOR ŞI A ALIAJELOR

2.5.1. Sudabilitatea oţelurilor

Sudabilitatea este o caracteristică complexă a unui metal sau aliaj care determină, în condiţii de sudare date, aptitudinea lor tehnică de realizare a anumitor îmbinări. Ea nu este caracteristică proprie a materialului respectiv, aşa cum sînt maleabilitatea, forjabilitatea etc., ci depinde de proprietăţile materialului, de condiţiile tehnologice de sudare, de soluţiile constructive, precum şi de alţi factori. Nu poate fi apreciată sudabilitatea unui material, dacă tehnologia de sudare nu a fost corespunzătoare, dacă materialele de adaos folosite nu au fost adecvate sau dacă soluţia constructivă nu a fost corectă; chiar la un material sudabil pot fi obţinute îmbinări necorespunzătoare dacă sudarea nu a fost efectuată în condiţii corecte.

În STAS 7194-79 (Sudabilitatea oţelurilor) este indicat modul cum trebuie apreciată sudabilitatea oţelurilor, iar în STAS 7748-85 sînt stabilite elementele şi condiţiile necesare pentru aprecierea sudabilităţii oţelurilor.

Aptitudinea de sudare a unui material este condiţionată de numeroşi factori, care determină de fapt proprietăţile materialului: compoziţia chimică, modul de elaborare şi de turnare, prelucrări termice ulterioare etc.

Siguranţa la sudare cuprinde în noţiunea ei, în afară de proprietăţile materialului enumerate, şi condiţiile tehnologice de sudare, soluţiile constructive şi concepţia îmbinărilor sudate.

Ţinîndu-se seama că pentru realizarea construcţiilor importante se folosesc oţeluri, acestea sînt materialele cele mai cercetate din punctul de vedere al sudabilităţii. Dealtfel, oţelurile noi se elaborează numai după ce au fost efectuate cercetările de sudabilitate. Numeroşii factori care influenţează sudabilitatea unui oţel pot fi de natură diferită: metalurgică, constructivă, tehnologică etc.

Dintre factorii de natură metalurgică se pot menţiona: compoziţia chimică, procedeul de elaborare, conţinutul de gaze şi de elemente stabilizatoare, tratamentele termice aplicate înainte de sudare etc.

Dintre factorii de natură constructivă, se pot menţiona: grosimea metalului de sudat şi amplasarea cusăturii, deoarece aceşti doi factori influenţează în mare măsură producerea tensiunilor interne.

Factorii de natură tehnologică sînt cei mai numeroşi şi în acest sens se pot menţiona: modul de asamblare şi succesiunea de prindere, procedeul şi regimurile de sudare aplicate la executarea construcţiei sudate, succesiunea de sudare a rîndurilor şi a cusăturilor, modul de combatere a tensiunilor interne etc.

Modul cum este exploatată construcţia respectivă are, de asemenea, o mare influenţă asupra durabilităţii construcţiei sudate, astfel încît la încercările de sudabilitate trebuie să se ţină seama şi de aceşti factori, care în multe cazuri au o influenţă determinantă. încercările la sarcini variabile, la fluaj, la coroziune, la temperaturi înalte sau joase etc., sînt extrem de importante dacă îmbinările sudate ale construcţiei sînt expuse la astfel de sarcini; pentru construcţiile supuse acestor sarcini sau care lucrează în diferite medii, încercările obişnuite de rezistenţă, îndoire, rezilienţă etc., nu sînt suficiente.

Deşi carbonul este un element important pentru oţeluri, tendinţa actuală în construcţiile sudate este de folosire a oţelurilor cu conţinut de carbon cît mai redus, însă complex aliate cu elemente care conduc la obţinerea unor

7

caracteristici superioare de rezistenţă şi tenacitate. Aceste oţeluri complex aliate, în afară de elementele obişnuite de aliere, ca mangan, siliciu, nichel şi crom, conţin şi elementele: aluminiu, zirconiu, titan, cobalt, vanadiu etc., care conduc la obţinerea oţelurilor cu caracteristici superioare şi cu o bună sudabilitate.

Pentru construcţia diferitelor aparate, utilaje, maşini, construcţii metalice etc. se folosesc oţeluri nealiate sau aliate a căror sudabilitate variază în funcţie de natura şi de conţinutul elementelor de aliere. Din punctul de vedere al sudabilităţii, oţelurile se clasifică cu diferite calificative de la o sudabilitate „bună necondiţionată", pînă la „necorespunzătoare” (STAS 7194-75).

Elementul carbon, atît în oţelurile aliate, cît şi în cele nealiate, micşorează mult sudabilitatea acestora. Dacă conţinutul de carbon din oţel este sub 0,25% şi dacă celelalte elemente de aliere: mangan, siliciu, nichel, crom etc. nu depăşesc în total conţinutul de 1%, oţelul are o sudabilitate bună. Dacă conţinutul de carbon depăşeşte valoarea de 0,25% iar celelalte elemente de aliere au un conţinut pînă la 1%, sudabilitatea oţelului nu mai este bună.

Este foarte important ca oţelul să fie elaborat în condiţii cît mai îngrijite, cu minimum de impurităţi (S, P) sau gaze (O, N, H2), care nu sînt prinse în relaţia carbonului echivalent. în cazul cînd diferitele elemente de aliere în oţeluri sînt cuprinse între 1 şi 3%, pentru ca oţelul să aibă o sudabilitate bună, conţinutul de carbon nu trebuie să depăşească limita de 0,20%, Pentru conţinutul de elemente de aliere mai mari decît 3%, în vederea obţinerii unei bune sudabilităţi este necesar să fie şi mai mult micşorat conţinutul de carbon.

Ţinînd seamă de rolul hotărîtor pe care îl are asupra sudabilităţii conţinutul de carbon în oţeluri (acesta fiind elementul cel mai dăunător sudabilităţii) au fost stabilite diferite formule în care elementele de aliere (pe baza influenţei ce o au asupra sudabilităţii) sînt echivalente cu coeficienţi faţă de influenţa carbonului. în modul acesta s-a stabilit relaţia „carbonului echivalent" (Ce), care exprimă aprecierea asupra sudabilităţii oţelului respectiv:

în care:C, Mn etc. sînt valorile în procente (%) ale elementelor;t — grosimea materialului de sudat, în mm.Din relaţie se constată că, după carbon, fosforul are influenţa cea mar defavorabilă, urmat de molibden, crom şi

mangan, în timp ce cuprul şi nichelul au influenţe mult mai reduse. În lucrările de specialitate sînt date şi alte relaţii ale carbonului echivalent, pentru oţeluri cu elemente de aliere în număr mai redus.

În conformitate cu standardele în vigoare, calificativul de sudabilitate posibilă, se acordă oţelurilor nealiate sau slab aliate din grupa a II-a, care au un conţinut de carbon C0,22% şi de carbon echivalent Ce0,5%, deoarece, aşa cum s-a arătat, este necesar să fie îndeplinite şi alte condiţii pentru ca sudabilitatea oţelului respectiv să poată fi „bună". În cazul cînd conţinuturile de C şi Ce din oţel întrec limitele de mai sus, este necesar să fie luate măsuri speciale la sudare, recurgîndu-se la: preîncălzire, folosirea de metale de adaos cu plasticitate mare, tehnici speciale de sudare etc.

Pentru aprecierea sudabilităţii oţelurilor carbon şi slab aliate cu grosimea peste 20 mm, STAS 7748-85 indică modul de încercare prin executarea unei epruvete plate din materialul respectiv, prevăzută cu un canal longitudinal (fig. 2.11), în care s-a depus sudura şi care apoi este supusă îndoirii. Valorile de îndoire la care trebuie să reziste epruveta pînă la apariţia primei fisuri sau după ruperea completă se stabilesc pe bază de înţelegere între producător şi beneficiar, dacă aceste valori nu sînt prevăzute în standardul materialului respectiv. Dimensiunile epruvetei sînt descrise în funcţie de grosimea ei; pentru grosimea s de 20—50 mm, lungimea epruvetei l variază între 350 şi 500 mm, iar lăţimea b între 150 şi 200 mm. Lungimea canalului ls în care se depune sudura executată cu un electrod cu înveliş acid cu diametrul de 4 mm variază între 125 şi 250 mm. încercarea se execută supunîndu-se epruveta la îndoire cu viteză uniformă, conform schemei din figura 2.11, c. În funcţie de grosimea epruvetei, distanţa l, dintre role se ia între 140 şi 280 mm, iar diametrul d al dornului între 75 şi 150 mm. Ruptura, după îndoire, poate fi tenace, cu un aspect fibros, sau fragilă, cu aspect cristalin, în care caz ruperea se produce brusc.

În cazul oţelurilor cu conţinut de carbon mai mare de 0,22% Şi de Ce>0,50% se recomandă ca în locul electrozilor acizi să fie folosiţi electrozi cu înveliş bazic. Ţinînd seama că în cazul carbonului echivalent are o mare influenţă, pe lîngă conţinutul de carbon, şi grosimea materialului de sudat, de îndată ce valorile acestora cresc simultan, sudabilitatea descreşte. În aceste cazuri, se recomandă să fie folosită preîncălzirea, care se execută la temperatura de cel puţin 100°C, fiind mărită o dată cu creşterea conţinutului de carbon şi a conţinutului de carbon echivalent, precum şi a grosimii piesei de sudat. În cazul sudării oţelurilor cu sudabilitate necorespunzătoare, preîncălzirile se execută pînă la 450°C. La aceste oţeluri se recomandă ca preîncălzirea să fie executată şi între trecerile de sudură. Materialele greu sudabile, de exemplu fonta, se sudează la temperaturi de preîncălzire de 650—700°C; aceste temperaturi se menţin şi în timpul operaţiei de sudare.

Grosimea pieselor de sudat are influenţă negativă asupra sudabilităţii, deoarece o masă metalică prea mare provoacă răcirea mai bruscă a sudurii şi a zonei influenţate termic, ceea ce la oţelurile cu conţinut mărit de elemente de

8

aliere şi de carbon poate da naştere la structuri fragile; tensiunile interne mari care se produc din cauza contracţiilor pot provoca fisuri sau chiar ruperi. Preîncălzirile executate, în special la grosimi mari ale metalului de bază, micşorează viteza de răcire, ceea ce înlătură for marea structurilor dure şi a tensiunilor prea mari.

Procedeele şi regimurile de sudare au, de asemenea, o mare influenţă asupra sudabilităţii materialelor. Pe baza celor arătate mai înainte se poate recomanda ca la sudarea oţelurilor cu sudabilitatea limitată să se recurgă la procedee la care sursele de energie produc fluxuri termice cît mai mari. În acest sens, poate fi menţionat procedeul de sudare în baie de zgură care, aplicat la sudarea grosimilor orîcît de mari ar fi, chiar de peste 200 mm, şi chiar la oţeluri cu sudabilitate posibilă, dă rezultate bune, cu condiţia ca după sudare să fie aplicate tratamentele termice de normalizare a structurii.

Procedeele de sudare în mediu de gaze protectoare, de asemenea, pot fi aplicate la oţeluri limitat sudabile, deoarece sursele de căldură mai con centrate, precum şi protecţia mai bună care se obţine cu aceste procedee, fac posibilă obţinerea de suduri corespunzătoare.

Oţelurile de rezistenţă mare sau înaltă cu valori mari ale rezistenţei de rupere şi ale limitei de curgere şi totodată cu bune valori de tenacitate permit realizarea de construcţii sudate mai uşoare. Micşorarea masei construcţiei, care se obţine prin micşorarea grosimii peretelui, prezintă un avantaj din punctul de vedere al sudabilităţii. Noile oţeluri cu rezistenţa înaltă, datorită unei alieri mai complexe, permit micşorarea cu mult a conţinutului de carbon; de asemenea, prin folosirea de elemente care finisează granulaţia (Al, Ti etc.) sau de elemente stabilizatoare (Ni, Ti etc.) care formează carburi stabile, se conferă oţelului respectiv o bună sudabilitate, înlăturîndu-se în special pericolul de formare a fisurilor, care sînt cele mai grave defecte.

Oţelurile înalt aliate cu conţinuturi de elemente de aliere care uneori ajung pînă la 45%, în majoritatea lor, se fabrică în prezent sudabile. Din această grupă fac parte oţelurile refractare, oţelurile antiacide, oţelurile pentru instalaţii criogenice etc. Pentru îmbunătăţirea sudabilităţii lor, ele conţin elemente stabilizatoare, iar în multe cazuri conţinutul de carbon nu depăşeşte valoarea de 0,05%. Acestor oţeluri nu li se aplică relaţia carbonului echivalent, sudabilitatea lor fiind apreciată prin încercările prea labile care se execută în condiţiile la care vor fi supuse îmbinările sudate în exploatare.

2.5.2. Sudabilitatea altor metale şi aliaje

În tehnica construcţiilor de maşini, precum şi la alte construcţii, în afară de oţeluri se folosesc numeroase alte metale şi aliaje, iar pentru calitatea îmbinărilor sudate este necesar să fie apreciată sudabilitatea acestora.

Fonta este un material nesudabil, deoarece conţinutul înalt de carbon provoacă uşor fisurarea sau ruperea, dacă sudarea nu se execută la cald; după o încălzire la temperatură pînă la roşu-închis (650—700°C), răcirea piesei sudate trebuie să fie efectuată în anumite condiţii, astfel încît să nu se formeze structuri dure.

Metalele neferoase sînt în general greu sudabile, ţinîndu-se seama în special de afinitatea pe care o au unele din ele faţă de gaze şi de conductivitatea lor termică mare.

Aluminiul şi aliajele de aluminiu, deşi sînt greu sudabile, pot fi îmbinate corespunzător, dacă se iau anumite precauţii la sudare, cele mai importante fiind: folosirea fluxurilor de dezoxidare a oxizilor care se formează uşor în baia de sudură, preîncălzite în timpul sudării, folosirea de surse puternice la sudare. Noile procedee, şi în special cele în mediu de gaz inert, permit realizarea de suduri de calitate.

Cuprul şi aliajele de cupru (alamă, tombac, alpaca, bronz), de asemenea, se sudează dificil; la fel ca şi pentru aluminiu sînt necesare preîncălziri, surse puternice la sudare şi fluxuri de dezoxidare sau folosirea de procedee în mediu de gaz inert.

Titanul şi aliajele de titan se sudează numai în mediu de gaz inert, care sa asigure o protecţie completă faţă de mediul înconjurător. Zirconiul, fiind la fel un metal reactiv, necesită o protecţie completă în timpul operaţiei de sudare.

Metalele rare, cum sînt: niobiul, beriliul sau uraniul, se sudează în bune condiţii în vid înaintat sau în mediu de gaz inert cu protecţie totală.

Metalele greu fuzibile (molibdenul, wolframul etc.) se sudează în mediu de gaz inert cu electrod de wolfram sau cu procedeele noi cu surse de energie concentrate, cum sînt jetul de plasmă, sudarea cu fascicul de electroni etc.

Metalele neferoase obişnuite: plumbul, zincul, nichelul, se sudează prin procedeele cu flacără, folosindu-se fluxuri decapante.

2.6. MASURI GENERALE DE TEHNICA A SECURITĂŢII MUNCII LA SUDARE

Degajarea intensă de căldură şi temperaturile înalte pe care le dezvoltă flacăra de gaze şi arcul electric fac ca acestea să formeze sursele de energie adecvate pentru sudare şi pentru procedeele conexe sudării. La sudarea cu gaze, temperatura flăcării variază — în funcţie de gazul folosit — între 2500 şi 3000°C, cu concentraţii de energie pînă la 10 2

W/cm2; la sudarea cu arc electric, temperatura în coloana arcului depăşeşte uneori chiar temperatura de 6000°C şi se obţin concentraţii de energie pînă la 103 W/cm2. Aceste temperaturi înalte se dezvoltă prin arderea gazelor inflamabile în oxigen sau prin descărcări electrice produse de sursele respective, ceea ce produc topirea materialelor folosite. Ţinînd seamă de faptul că sursele de energie sau materialele folosite la sudare pot produce explozii, incendii şi radiaţii foarte periculoase, arsuri, intoxicări etc., este foarte important ca înainte de punerea în funcţiune a aparatelor, în timpul operaţiilor de sudare, precum şi după executarea acestora să fie luate măsuri corespunzătoare de tehnică a securităţii muncii.

Noile surse aplicate în ultimul timp la sudare, ca şi la alte prelucrări, care permit prelucrarea oricărui metal sau aliaj greu fuzibil, cum sînt jetul de plasmă, fasciculul de electroni sau de lumină amplificată, au temperaturi de pînă la 200 000°C, cu concentrări de energie de 107... 109 W/cm2. Pentru aceste procedee este necesar să fie luate măsuri

9

deosebite de protecţie, deoarece au atît aparatura cît şi condiţiile de lucru cu totul speciale.Pentru luarea măsurilor necesare de protecţie, Comitetul de Stat pentru Protecţia Muncii, care coordonează

întreaga activitate de protecţie a muncii, a elaborat instrucţiuni privind măsurile necesare de prevenire a accidentelor. Responsabilitatea asigurării condiţiilor de muncă corecte şi a respectării normelor de protecţie revin administraţiei întreprinderilor. Ţinînd seamă de faptul că diferitele procedee de sudare diferă între ele atît prin utilaj, cît şi prin tehnica de prelucrare, fiecare avînd specificul său, la descrierea acestora se va da atenţia necesară modului cum ele trebuie pregătite sau deservite, pentru ca accidentele să fie evitate. Este necesar ca întregul personal, în special muncitorii-sudori, care în orice moment se pot accidenta, să fie periodic şi temeinic instruiţi privind pericolele la care sînt expuşi şi cum pot fi evitate.

Sudorii trebuie să cunoască amănunţit modul de manipulare a utilajului de sudare, unde şi cum trebuie depozitate sculele şi materialele necesare, în special cele ce pot provoca accidente, întreaga pregătire a echipamentului şi a pieselor înainte de sudare, manipularea acestora în timpul şi după operaţia de sudare, urmată de depozitarea corectă a ansamblurilor sudate.

În cele ce urmează se vor da indicaţiile generale privind tehnica securităţii muncii, în special cauzele care pot provoca diferitele accidente sau răniri, urmînd ca în cadrul capitolelor unde vor fi descrise utilajele şi tehnologia de lucru a diferitelor construcţii, să fie date indicaţii detaliate legate de manipularea utilajului sau de tehnica operaţiilor.

Prevenirea exploziilor şi a incendiilor. Exploziile, care uneori sînt însoţite şi de incendii, la sudarea cu gaz pot fi prevenite dacă se iau măsuri de evitare, în special înainte de punerea în funcţiune a instalaţiilor şi înaintea începerii operaţiei de sudare.

Generatoarele de acetilenă trebuie amplasate în încăperi separate de cele în care se sudează, la distanţe de cel puţin 10 m de orice sursă de foc, iar manipularea lor să fie făcută în conformitate cu prescripţiile întreprinderilor producătoare. Deoarece umiditatea din aer în contact cu carbidul degajă acetilenă, care este explozivă, butoaiele de carbid se vor păstra închise etanş în încăperi uscate, separate de alte materiale. Ţinînd seamă că oxigenul în contact chiar cu urme de grăsime provoacă explozii, buteliile, reductoarele şi tuburile de oxigen se vor păstra absolut curate, complet lipsite de grăsimi.

La sudarea cu arc electric, periodic, se vor efectua verificări ale izolaţiei conductoarelor, ale contactelor şi ale legăturilor electrice.

Atît la sudarea cu flacăra de gaze, cît şi la sudarea electrică, se vor înlătura materialele inflamabile din apropierea locurilor de muncă, deoarece pot provoca incendii urmate chiar de explozii, datorită scînteilor şi picăturilor de metal sau de zgură împrăştiată în timpul lucrului. Nu se vor efectua lucrări la recipientele aflate sub presiune. La intrarea în atelierele de sudare, se va afişa vizibil: „Fumatul interzis", „Nu priviţi flacăra", „Nu priviţi arcul electric", „Pericol de orbire", „Atenţie, se sudează" etc.

Prevenirea electrocutării şi radiaţiilor arcului electric. Deoarece tensiunile peste 24 V cu curenţi de peste 0,01 A sînt periculoase organismului omenesc, este necesar ca sudorii să nu vină în contact cu piese neizolate ale circuitelor electrice. Toate legăturile electrice la instalaţiile pentru sudarea cu arc electric se vor efectua numai de către electricieni, înainte de începerea lucrului, sudorul va examina cablurile de sudare (dacă nu sînt deteriorate sau cu izolaţie defectă) şi legăturile (dacă sînt corecte); conductoarele de curent trebuie verificate cel puţin o dată la trei zile. Deoarece contactul direct cu prizele neizolate ale circuitelor electrice sînt foarte periculoase, sudorul trebuie să poarte permanent mănuşi de piele. Toate aparatele, precum şi masa de sudare, trebuie să fie legate la pămînt; aceste legături se execută de către electricieni.

La sudarea în interiorul recipientelor, se vor utiliza covoare izolante sau grătare de lemn cu covoare ignifuge.Contra radiaţiilor produse de arcul electric, se vor utiliza măşti de cap sau ecrane de mînă, prevăzute cu filtre

din sticlă colorată.Prevenirea rănirilor. Pentru prevenirea rănirii ochilor, sudorii vor purta obligatoriu ochelari de protecţie, iar

pentru prevenirea rănirii mîinilor, mănuşi de piele. Nu este permis sudorilor să efectueze pregătirea pieselor înainte de sudare sau curăţirea şi îndreptarea acestora după sudare fără ochelari de protecţie şi mănuşi. La sudarea la înălţimi şi la locuri periculoase, sudorii vor fi echipaţi cu centuri de siguranţă. Pentru prevenirea rănirilor provocate de arsurile picăturilor de metal sau de zgură topită, sudorul va purta mănuşi de piele, iar în picioare jambiere (ghetre). În timpul lucrului, sudorul va purta haine din pînză de cort sau un şorţ de piele; pantalonii trebuie să acopere ghetele.

Prevenirea intoxicărilor. Deoarece în timpul sudării se degajă fum, vapori şi gaze toxice, amestecate cu un praf foarte fin, este necesar ca la locurile de muncă în cabine să fie amenajate aspiratoare fixe, prevăzute la mesele de sudare, iar pentru lucru pe fluxul de fabricaţie aspiratoare portative. În cazul gazelor foarte toxice, care se degajă la prelucrarea plumbului sau zincului, este necesar să fie folosite căşti de protecţie. La sudarea în interiorul recipientelor închise, se vor lua măsuri speciale de ventilare a acestora. în unele cazuri, se vor folosi căşti prevăzute cu racorduri de aer comprimat.

Prevenirea incendiilor. Incendiile pot fi provocate de scîntei, picături de metal topit, zguri topite, capete de electrozi aruncate etc., dacă se lucrează în apropierea materialelor inflamabile. înainte de sudare, locurile de muncă se vor curaţi atent de orice materiale inflamabile sau, în cazuri deosebite, acestea se vor acoperi cu materiale ignifuge. La întreruperea lucrului, chiar pentru un timp foarte scurt, la sudarea cu gaz, suflaiurile vor fi stinse, iar la sudarea electrică, se va scoate aparatul din priză. La izbucnirea incendiilor, se vor folosi stingătoarele cu spumă, care sînt cele mai recomandabile, deoarece nu afectează aparatura. Incendiile la sudarea cu gaz se pot stinge cu găleţi sau furtunuri de apă sau cu nisip; mai recomandabile însă sînt stingătoarele chimice sau cu bioxid de carbon. în cazul izbucnirii unui incendiu la sudarea electrică, după ce au fost scoase din priză toate aparatele, stingerea incendiilor se va face numai cu stingătoare cu spumă.

Ţinînd seamă de faptul că procedeele de sudare şi procedeele conexe sudării diferă între ele, fiecare avînd 10

specificul său, la descrierea lor vor fi date îndrumări detaliate de modul cum trebuie pregătite şi folosite utilajele şi materialele respective pentru evitarea accidentelor. Înainte de începerea lucrului, sudorul trebuie să cunoască perfect utilajul respectiv şi întregul proces de lucru, astfel încît să lucreze în condiţii totale de securitate a muncii.

VERIFICAREA CUNOŞTINŢELOR

1. Care este diferenţa dintre un procedeu şi o metodă de sudare?

2. Prin ce se deosebesc procedeele de sudare prin topire faţă de cele prin presiune ?

3. Care sînt procedeele conexe sudării şi domeniile de aplicare?

4. Să se calculeze sudabilitatea oţelurilor de mai jos (fără să se ţină seamă de grosimea pieselor) şi să se facă clasificarea lor din punctul de vedere al sudabilităţii.C = max. 23%; Mn = 0,45 ... 0,60%; Si = 0,15 . . . 0,35%; S = max. 0 045%; P = max. 0,040%.C = max. 0,28%; Mn = 0,5... 0,8%; Si = max. 0,40%; S = max. 0,055%; P = max. 0,065%.C = 0,30...0,38%; Mn = 0,5... 0,8%; Si = 0,15 ... 0,35%; S = max 0,045%; P=max. 0,40%.

5. Cum se apreciază sudabilitatea oţelurilor înalt aliate cu conţinut cu hidromente de aliere de peste 30%?

6. De ce este necesar să fie luate măsuri de tehnică a securităţii muncii la folosirea procedeelor de sudare? De ce factori trebuie să se ţină seamă pentru prevenirea accidentelor de muncă?

11

3. ÎMBINĂRI SUDATE

3.1. TIPURI DE ÎMBINĂRI SUDATE, FORMELE ŞI DIMENSIUNILE ROSTURILOR

Îmbinarea sudată a unui ansamblu este partea formată din sudură şi zonele învecinate acesteia. Indiferent de procedeul de sudare aplicat la execuţia îmbinării sudate, sudura trebuie să asigure rezistenţa necesară construcţiei respective, precum şi continuitatea de material. La procedeele de sudare prin topire, sudura de îmbinare se formează în gene ral din metalul de adaos, depus în rostul cusăturii, adică în spaţiul de limitat de marginile pieselor de sudat. La procedeele de sudare prin presiune, sudura rezultă în urma întrepătrunderii materialelor celor două piese aduse în stare plastică sau de topire superficială.

Formele şi dimensiunile rosturilor sînt foarte importante pentru realizarea îmbinărilor sudate de calitate; de aceea, pentru cele mai folosite procedee industriale rosturile sînt standardizate. În general, îmbinarea sudată primeşte denumirea după aceea a rostului sudurii, care imprimă forma sudurii. La stabilirea formei rostului se ţine seama de grosimea îşi calitatea materialului tablelor, precum şi de energia calorică de sudare introdusă în unitatea de timp la aplicarea procedeului de sudare respectiv. La procedeele mecanizate sau automate, sudura este formată în cea mai mare parte din metalul de bază, iar în multe cazuri la tablele subţiri sau de grosime mijlocie nu este folosit metal de adaos. În acest fel, pe lîngă că se obţine o sudură mai omogenă în raport cu mate rialul de bază, mai rezultă şi alte avantaje: volum de prelucrare mai redus la piesele de sudat, consum mai redus de material de adaos sau nu este necesar material de adaos, cost mai redus al îmbinării etc. For mele rosturilor sînt în funcţie de grosimea pieselor de sudat sau de poziţia lor după alăturarea acestora. În general, este economic ca rosturile să nu fie prelucrate, adică marginile pieselor să fie plane. Tablele subţiri se sudează cu rostul în I, ceea ce se obţine prin simpla alăturare a materialelor neprelucrate.

O îmbinare des întîlnită în construcţiile sudate este îmbinarea de colţ (), care rezultă după sudare, prin alăturarea pieselor neprelucrate cu laturile marginilor perpendiculare între ele.

Pentru tablele şi piesele de grosimi mari, în funcţie de procedeul de sudare aplicat, marginile se prelucrează prin teşirea muchiilor în diferite forme. După teşire şi prin alăturarea capetelor, se obţin diferite rosturi sau combinaţii de rosturi:

rosturi în V, Y, X, U, K, 1/2 V etc.; combinaţii de rosturi în V/I, U/V, 2 Y etc.Diferite rosturi sau combinaţii se execută în funcţie de grosimea pieselor de sudat, de poziţia în spaţiu, de clasa

de execuţie a îmbinării etc.Îmbinarea tablelor suprapuse prin procedeele de sudare prin topire se realizează prin suduri de colţ sau suduri

în găuri, în funcţie de destinaţia ansamblului sudat.Formele şi dimensiunile rosturilor diferitelor îmbinări se consideră cele care rezultă după executarea sudurilor

de prindere în vederea asamblării sau după poziţionarea şi fixarea pieselor de sudat în dispozitivele de manipulare sau de asamblare înaintea operaţiei de sudare.

În ţara noastră, pentru diferite procedee de sudare, ţinînd seamă de sursa de energie folosită la sudare, formele şi dimensiunile rosturilor sînt standardizate. In standarde, după ce se arată forma rostului şi dimensiunile respective, se indică şi forma îmbinării care rezultă după sudare. Sînt standardizate formele şi dimensiunile rosturilor pentru di ferite procedee de sudare, după cum urmează: cu flacăra de gaze, cu arc electric pentru sudarea manuală cu electrozi, pentru sudarea automată şi semiautomată sub flux, în mediu de gaz protector etc. Formele şi dimensiunile rosturilor din tabelele 3.1—3.5 sînt pentru oţeluri carbon şi aliate.

În tabelul 3.1 sînt date formele şi dimensiunile rosturilor pentru sudarea manuală cu flacăra de gaze a oţelurilor carbon şi slab aliate pînă la grosimea de 12 mm.

12

TABELUL. 3.1

Formele şi dimensiunile rosturilor pentru sudarea manuală cu flacără de gaze a oţelurilorÎn tabelul 3.3 sînt date formele şi dimensiunile cîtorva rosturi folosite la sudarea automată şi semiautomată sub

flux a oţelurilor carbon şi slab aliate. Spre deosebire de rosturile date la sudarea manuală cu arc electric, la sudarea sub flux pot fi folosite, datorită pătrunderii mari care se obţine, rosturi în I pînă la grosimi de 10 mm, dacă se sudează dintr-o singură parte, şi pînă la 50 mm grosime, dacă se sudează din ambele părţi (bilateral); în acest din urmă caz, rostul este denumit „în 21". Atît sudurile în I, cît şi sudurile în V pot fi executate şi pe suport de oţel din acelaşi material, cu grosimea de 3—6 mm şi cu lăţimea între 15 şi 30 mm, pentru sudurile în I, şi de 25—30 mm, pentru sudurile în V. Rostul b trebuie să fie între 0 şi 5 mm pentru primul caz (în I) şi între 1 şi 10 mm pentru cel de-al doilea caz (în V). Sudura în K ce se aplică grosimilor de table s de 10—60 mm, poate fi executată, la fel ca şi la sudarea manuală, pentru grosimi de table s de 5—24 mm, cu rostul în 1/2 V, adică numai cu o muchie teşită, în care caz grosimea neteşită c este de 0—4 mm; grosimile de table s de 10—24 mm la rostul în 1/2 V se sudează cu completare la rădăcină pe partea opusă, pudurile de colţ () se execută pe una sau pe ambele părţi de table aşezate în T, în L, pe muchie şi table suprapuse.

Sudurile executate în mediu de gaz protector pentru oţeluri carbon şi slab aliate au rosturi asemănătoare celor descrise mai înainte, adică în I, 21, V, V/I, X etc. Ţinînd seama de pătrunderea mai mare care se obţine la sudarea prin procedeele cu sîrma-electrod, rosturile pot fi executate cu deschideri mai mici, adică se apropie de cele executate pentru sudarea sub flux. In STAS 7502-75 se dau formele şi dimensiunile rosturilor pentru sudarea în mediu de CO2. Deoarece acest procedeu foloseşte surse mai puternice de energie şi are o densitate de curent specifică mare cu el pot fi executate suduri în I pînă la grosimi de table de 12 mm şi suduri în V pînă la grosimi de table de 20 mm, cu deschiderea rostului de 30—50°, conform tabelului 3.4.

Pentru sudarea în mediu de gaz protector inert cu electrod nefuzibil (de wolfram), procedeu folosit, în special la sudarea oţelurilor înalt aliate sau la diferite aliaje, rosturile sînt asemănătoare celor de la sudarea manuală cu arc electric sau celor de la sudarea cu gaz.

În tabelul 3.5 sînt date, conform STAS 8958-80, îmbinări sudate folosite pentru procedeul de sudare WIG (cu

13

electrod nefuzibil de wolfram în mediu de gaz inert).După cum s-a arătat mai înainte, forma rostului pentru îmbinarea sudată este mult influenţată de procedeul de

sudare aplicat. De exemplu, pentru sudarea în baie de zgură, toate rosturile îmbinărilor cap la cap sau în unghi, indiferent de grosimea materialului de bază, se execută cu marginile drepte. Pentru sudarea cu jet de plasmă, îmbinările cap la cap se execută cu rosturi în I, fără nici un interstiţiu, de la grosimile cele mai mici de 0,1 mm pînă la grosimi de 10 mm şi fără să fie folosit metal de adaos; grosimile mai mari se sudează cu o foarte mică prelucrare. La sudarea cu fascicul de electroni, grosimile de material chiar foarte mici, pînă la 50 mm, se sudează cu rostul în I fără interstiţiu.

Pentru stabilirea formei rosturilor, foarte importantă este şi calitatea materialului de bază de sudat. Pentru oţeluri înalt aliate sau pentru aliaje neferoase, formele şi dimensiunile rosturilor sînt influenţate de conductivitatea termică a materialului de bază, de temperatura de topire, de afinitatea acestuia pentru faze, de fluiditate etc. La descrierea diferitelor procedee de sudare, în tehnologia de execuţie a diferitelor suduri se vor arăta şi formele de rosturi cele mai corespunzătoare.

14

15

Aşa, de exemplu, pentru cupru, faţă de oţeluri, sînt necesare un ghiuri de teşire mai mari (pentru o aceeaşi grosime de metal de bază) sau un anumit rost se aplică pentru sudarea grosimilor mai reduse etc. În tabelele 3.6—3.8 sînt date conform STAS 9830-74 unele forme şi dimensiuni ale rosturilor pentru sudarea cuprului şi a aliajelor de cupru prin procedeele: sudarea cu flacăra de gaze, MIG şi WIG.

În tabelele 3.6 ... 3.8 au fost date numai formele şi dimensiunile uzuale ale rosturilor la sudarea cuprului şi a aliajelor de cupru pentru procedeele de sudare cele mai folosite pentru aceste metale. Nu au fost date formele şi dimensiunile rosturilor îmbinărilor sudate în cazul folosirii procedeelor de sudare cu arc electric cu electrozi înveliţi, ca

şi pentru sudarea automată sub strat de flux, procedee mai rar folosite la sudarea acestor metale.Alegerea clasei de execuţie a îmbinărilor sudate este foarte importantă pentru construcţiile sudate cu anumite

condiţii de rezistenţă. Din punctul de vedere al clasei de execuţie, STAS 9398-83 stabileşte patru clase pentru îmbinările sudate prin topire ale oţelurilor: I, II, III şi IV.

În cazul cînd îmbinările sudate prin topire ale oţelurilor trebuie efectuate pe clase de execuţie, la notarea sudurilor şi în continuare a simbolului sudurii se indică şi cifra corespunzătoare clasei de execuţie, de exemplu:

16

3.2. CLASIFICAREA ÎMBINĂRILOR SUDATE

Îmbinările sudate pot fi clasificate după mai multe criterii. După grupa procedeului de sudare, îmbinările sudate pot fi: îmbinări obţinute prin topire; îmbinări obţinute prin presiune.După secţiunea transversală, îmbinările sudate realizate prin procedee de topire, aşa cum s-a arătat în tabelele

3.1 ... 3.9 pot fi: cap la cap, obţinute prin alăturarea tablelor sau a profilelor de sudat; de colţ (în unghi), obţinute prin aşezarea tablelor perpendicular sau puţin înclinat, şi ele pot fi: de colţ, pe

una sau pe ambele părţi, pe muchie, table suprapuse etc.; în găuri, care pot fi: rotunde sau alungite, cu găuri teşite sau neteşite etc.La sudurile executate prin procedeele prin presiune, îmbinările, din punctul de vedere al secţiunii transversale,

pot fi: cap la cap, care la rîndul lor, în funcţie de procedeul de sudare aplicat sau de forma capetelor, pot fi

clasificate în îmbinări: prin topire intermediară, în stare solidă, prin strivire etc.; cu margini suprapuse, care pot fi: în linie continuă sau întreruptă, prin puncte pe un rînd sau două, prin

puncte în relief etc.După forma suprafeţei exterioare, îmbinările sudate realizate prin topire pot fi: plane, cu suprafaţa exterioară plană, care este forma cea mai obişnuită a sudurilor de colţ; convexe, cu suprafaţa exterioară îngroşată, care este forma cea mai obişnuită a sudurilor cap la cap; concavă, cu suprafaţa exterioară scobită, folosită la suduri de colţ cînd construcţia respectivă este supusă

sarcinilor de oboseală; această formă se prescrie în caietele de sarcini.După poziţiile principale ale cusăturilor. În tabelul 3.3 se dau notările poziţiilor principale ale sudurilor A, B,

C, D, E, V. După continuitate, îmbinările sudate pot fi: continue; discontinue.Sudurile discontinue, în cazul cînd ele formează aceeaşi îmbinare (în T), pot fi dispuse diferit; faţă în faţă sau

în zigzag.După poziţia sudurilor faţă de direcţia forţei de solicitare care acţionează asupra pieselor sudate, conform

figurii 3.1, îmbinările sudate pot fi: frontale; laterale; înclinate;

17

combinate.

Direcţia de acţiune a forţei faţă de cusătură este foarte importantă pentru calculul de rezistenţă al sudurilor.După clasa de execuţie. Ţinîndu-se seama că nu toate construcţiile sudate sînt supuse la eforturi deosebite,

unele norme prevăd clasificarea sudurilor şi din punctul de vedere al clasei de execuţie ce defineşte solicitarea la care sînt supuse diferitele suduri, precum şi modul cum trebuie efectuată recepţia acestora la predarea construcţiei sudate.

La îmbinările sudate, pentru cele patru clase de execuţie menţionat la punctul 3.1, defectele care pot fi admise sînt:

La clasa de execuţie I, nici un fel de defect. La clasa de execuţie II, se admit crestături marginale pe o lungime de 10% din lungimea cusăturii şi cu

adîncimea maximă de: 0,3 mm pentru grosimi de piese pînă la 10 mm; 0,4 mm pentru grosimi de piese între 11 şi 17 mm; 0,5 mm pentru grosimi de piese peste 17 mm.

Pentru crestăturile marginale dispuse faţă în faţă sau de o parte şi de alta a cusăturii, prescripţiile se referă la suma adîncimilor crestăturilor.

La clasa de execuţie III, se admit crestături marginale pe o lungime tot de 10% din lungimea cusăturii şi cu adîncimea maximă de: 0,3 mm pentru grosimea piesei pînă la 5 mm; 5% din grosimea piesei pentru grosimi între 6 şi 20 mm; 1,0 mm pentru grosimi de piese peste 20 mm.

Pentru crestăturile marginale dispuse faţă în faţă sau de o parte şi de alta a cusăturii, prescripţiile se referă la suma adîncimilor crestăturilor. La această clasă de execuţie se admit şi cratere însă de adîncimi mici şi cu treceri line.

La clasa de execuţie IV se admit crestături marginale pe o lungime de 10% din lungimea cusăturii, cu adîncimea maximă de:

0,3 mm pentru grosimea piesei pînă la 5 mm; 7% din grosimea piesei pentru piese cu grosimea între 6 şi 20 mm; 1,5 mm pentru piese cu grosimea peste 20 mm.

Pentru crestături marginale dispuse faţă în faţă sau de o parte şi de alta a cusăturii se dau aceleaşi condiţii ca la clasele de execuţie II şi III şi la această clasă de execuţie se admit cratere cu adîncime mică.

Pentru toate clasele de execuţie, sudurile se vor executa numai de sudori autorizaţi; volumul controlat al aspectului exterior trebuie să fie de 100%.

Pentru toate clasele de execuţie nu sînt admise defecte, ca: fisuri în cusătură sau în zona influenţată termic, arderi, suprafeţe spongioase sau pori deschişi, curgeri de metal topit. Pentru clasele de execuţie I şi II nu se admit crestături marginale, cratere şi defecte de racordare.

3.3. REPREZENTAREA ŞI NOTAREA SUDURILOR

Sudurile în desene pot fi reprezentate detaliat, în care caz se desenează forma rostului şi se indică toate cotele, sau schematic, prin simboluri şi notări convenţionale. Cea mai folosită reprezentare este cea schematică. Simbolul fundamental al sudurii indică forma rostului (tabelele 3.10 şi 3.11), iar diferitele notaţii în jurul simbolului indică dimensiunile după cum urmează:

s este grosimea de calcul a materialului de bază, în mm (se înscrie după simbol);l — lungimea cusăturii, în mm (urmează după s); — unghiul rostului, în grade (se înscrie în deschiderea simbolului rostului);b — interstiţiul rostului la rădăcină, în mm (se înscrie în deschiderea simbolului rostului);h — grosimea teşită la îmbinările în Y, 1/2 Y, X, U etc., în mm (se înscrie înaintea simbolului);a — grosimea sudurii la colţ, în mm (se înscrie după simbol);K1 şi K2 sînt cotele sudurii de colţ, iar K în cazul cînd sînt egale, în mm (se înscrie înaintea simbolului);d este diametrul sudurii în gaură, în mm (se înscrie după simbol).Simbolul împreună cu notaţiile indică, cu ajutorul unei săgeţi, locul sudurii.În tabelele 3.10 şi 3.11 sînt indicate denumirea, simbolurile fundamentale, reprezentarea detaliată şi cea

schematică, precum şi notarea unor suduri prin topire şi prin presiune.La sudurile prin presiune (tab. 3.11), simbolurile literele folosite sînt:— d, diametrul punctului, al reliefului sau lăţimea cusăturii în linie;— l, lungimea cusăturii;

18

— l1, lungimea porţiunilor sudate la sudarea în linie întreruptă;— e1 distanţa dintre puncte sau pasul sudurii întrerupte;— e2, distanţa dintre rîndurile de puncte.

Deoarece sudurile prin topire (tab. 3.10) pot fi şi discontinue (întrerupte), acestea se marchează la fel prin simboluri, în funcţie de modul cum sînt dispuse: faţă în faţă prin simbolul (/), sau în zigzag prin simbolul Z; pasul sudurilor se notează cu t. In figura 3.2 sînt date trei exemple de reprezentare detaliată şi schematică a sudurilor întrerupte de colţ şi în găuri.

Forma suprafeţei exterioare care, după cum s-a arătat la clasificarea sudurilor, poate fi plană, convexă sau concavă, se poate reprezenta marcînd uneori deasupra simbolurilor fundamentale ale sudurilor simbolurile suplimentare respective.

În cazul în care sudurile nu au aceste simboluri, ele se execută normal, adică plane pentru sudurile de colţ şi cu o uşoară îngroşare pentru sudurile cap la cap.

19

20

21

5. SUDAREA CU ARC ELECTRIC

5.1. ARCUL ELECTRIC

5.1.1. Formarea şi menţinerea arcului electric

Una dintre cele mai folosite surse de energie pentru îmbinarea metalelor este arcul electric. Arcul electric poate fi cu acţiune directă, în care caz el este format şi menţinut între un electrod de metal sau de cărbune şi piesa de sudat, legate la o sursă de curent de sudare. Cu ajutorul arcului se realizează topirea marginilor pieselor de sudat, adică a metalului de bază şi totodată a metalului de adaos, fie prin topirea electrodului, dacă acesta este fuzibil, fie prin introducerea de metal de adaos în arcul format între un electrod nefuzibil şi piesa de sudat.

Arcul electric mai poate fi format şi între doi electrozi de cărbune sau doi electrozi metalici nefuzibili (din wolfram), legaţi la o sursă de curent continuu, independent de piesa de sudat, cu arcul menţinut deasupra rostului de sudat. În acest caz, arcul electric de sudare este cu acţiune indirectă.

În continuare se va expune modul cum se formează arcul electric între un electrod fuzibil şi piesa de sudat. La un contact uşor între electrod şi piesa de sudat, arcul formează o descărcare electrică puternică şi se menţine numai dacă intervalul dintre electrod şi piesă, format din gaze şi vapori supraîncălziţi, este ionizat, adică devine conductor, cu sarcini electrice libere (ioni şi electroni).

Pentru aceasta este necesar ca între electrod şi piesa de sudat să existe o cădere de tensiune 17 (măsurată în volţi, V) şi să circule un curent electric I (măsurat în amperi, A) adică să fie dezvoltată o putere de ionizare UI (măsurată în waţi, W) suficientă ca atomii să se disocieze în ioni şi în electroni, astfel încît aceştia să curgă continuu în intervalul dintre electrod şi piesă.

Dacă electrodul este legat la polul negativ, adică este catod, electronii formaţi sînt respinşi spre anod (piesă) şi aceasta se produce cu atît mai intens cu cît temperatura catodului este mai mare. Această legătură, adică cu electrodul legat la polul (—) se numeşte directă. Se formează pe electrod o pată catodică care emite electroni şi pe piesă o pată anodică bombardată continuu de electroni, cu temperatura mai înaltă decît a petei catodului. În cazul cînd electrodul este anod şi piesa este catod, menţinerea arcului este mai dificilă, deoarece pata catodică formată pe piesă fiind în mişcare (la deplasarea electrodului), emisia de electroni este mai greoaie; în acest caz, pata catodică formată nu are timp suficient să ajungă la temperatură înaltă pentru ca emisia de electroni să fie cît mai mare. Această legătură se numeşte inversă. Pentru unii electrozi însă, această legătură inversă este favorabilă, în special atunci cînd topirea acestora este mai greoaie (electrozi mai greu fuzibili din sîrmă aliată sau electrozi gros înveliţi). Temperatura anodului este însă întotdeauna mai mare decît a catodului, cu cîteva sute de grade, din cauza bombardamentului electronilor, care întotdeauna trec de la catod la anod.

În figura 5.1 sînt reprezentate arcul electric de sudare la folosirea electrodului neînvelit şi învelit, petele catodică şi anodică în cazul polarităţii directe şi transferul de metal în sensul electrod-piesă de sudat. În jurul sudurii se produc stropi de metal şi zgură, iar în cazul sudării cu electrod învelit, sudura este acoperită de un strat de zgură. În jurul coloanei arcului se formează un înveliş de gaze şi vapori supraîncălziţi, care nu permit accesul aerului în baia de sudură.

În cazul sudării cu curent alternativ, din cauza schimbării polarităţii, menţinerea arcului nu este posibilă decît dacă se iau măsuri speciale de ionizare a intervalului, deoarece schimbarea polarităţii (de 100 de ori pe secundă, la frecvenţa de 50 Hz) îngreuiază formarea continuă a petei catodice care emite electroni. Dacă electrodul sau învelişul acestuia conţin elemente uşor ionizate, cum sînt: K, Na, Ca, Mg, Al, atunci arcul se menţine uşor. Pentru menţinere este însă necesar ca mai întîi să se facă amorsarea, care se realizează printr-un contact uşor al electrodului de piesă, urmat de îndepărtarea lui scurtă. Imediat ce sînt create condiţiile de ionizare, iar tensiunea şi curentul sînt corespunzătoare, arcul se menţine uşor, dacă este creat un interval de cîţiva milimetri (2—5 mm), necesar operaţiei de sudare. La producerea 22

contactului se creează un scurtcircuit, iar intensitatea mare de curent dezvoltă o mare cantitate de căldură, care produce topirea superficială a asperităţilor de pe suprafeţele anodului şi catodului în contact, astfel că poate începe emisia de electroni. După ce electrodul este îndepărtat de piesă, emisia, dacă este permanentă, stabileşte curgerea continuă a curentului. În afară de electroni se mai formează şi ioni pozitivi, care sînt atraşi de catod. Stabilindu-se aceste curgeri în două sensuri, arcul se menţine sub formă de coloană între cele două pete, catodică şi anodică, care mărginesc coloana, astfel încît circuitul electric este permanent stabilit. In coloana centrală a arcului, formată între cei doi electrozi, temperatura este superioară temperaturilor celor două pete ale arcului, din cauza ciocnirilor care se produc între ioni şi electroni. Un rol foarte important îl are pata catodică, care este preferabil să se formeze pe vîrful electrodului, în care caz arcul se menţine uşor. La sudarea cu polaritate inversă şi sudarea cu curent alternativ, această condiţie nu este satisfăcută şi, în acest caz, pentru o uşoară menţinere a arcului, se introduc elemente uşor ionizate, menţionate mai înainte.

Vîrful electrodului fiind adus la incandescenţă, respectiv la topire, metalul trece în picături prin intervalul arcului spre piesă, în sensul electrod-piesă, indiferent de polaritate, producîndu-se astfel transferul metalului prin arc. Iluminarea arcului fiind foarte puternică, pentru urmărirea procesului este necesară folosirea unui geam colorat, numit vizor.

Pentru menţinerea arcului sînt necesare trei mişcări ale electrodului faţă de piesă: prima, de apropiere a electrodului pe măsura topirii acestuia, astfel încît arcul să fie menţinut la lungimea necesară; a doua, de mişcare transversală, pendulară, pentru topirea marginilor de sudat şi pentru obţinerea lăţimii necesare a sudurii, şi a treia — de înaintare a electrodului pe linia de sudare. Metalul este transferat din electrod în baia de sudură în picătură în cazul electrozilor fără înveliş sau cu înveliş subţire, picăturile sînt mari, ajungînd în unele cazuri să' treacă de 1 g masă; numărul picăturilor variază între 20 şi 40 pe secundă. In cazul electrozilor înveliţi, picăturile sînt mici sau foarte mici, de 5—10 mg masă, numărul acestora fiind de 50—100 pe secundă în funcţie de tipul şi grosimea învelişului. Arcul de sudare reprezentat în figura 5.1 este cu polaritate directă, folosită la sudarea cu electrozi cu înveliş mediu sau subţire şi neînvelit. Polaritatea inversă este folosită la electrozi cu înveliş gros, în funcţie de natura învelişului. În prezent, fabricile livrează electrozi cu înveliş subţire, mediu şi gros şi pentru sudarea cu curent alternativ, deoarece învelişurile conţin materiale uşor ionizante.

Lîngă pata catodică se află zona catodică, ce formează sursa de electroni care ionizează intervalul arcului şi care se caracterizează printr-o cădere mare de tensiune de 8—15 V. Temperatura petei catodice variază în funcţie de compoziţia metalului, fiind pentru cărbune de circa 3150°C, iar pentru fier de 2200°C. La anod, căderea de tensiune este mai redusă, fiind de 2—3 V, în schimb are o temperatură mult mai mare, de circa 4000°C pentru cărbune şi 2300°C pentru fier. În coloana arcului (plasma), căderea de tensiune este mai mare de 6—12 V, iar temperatura urcă, la sudarea cu electrozi de oţel, pînă la 6200°C, pentru curenţi de circa 230—250 A. în jurul coloanei arcului se formează flama arcului. Dacă se reprezintă căderile de tensiune în funcţie de intensitatea curentului, se constată că pentru anumite lungimi ale arcului, cînd curenţii sînt mici, tensiunea scade cu creşterea curentului, ca apoi să rămînă practic constanţă, iar la curenţi mari să crească, după cum se observă în figura 5.2. În figura 5.2 sînt reprezentate cu 1 şi 2 curbele caracteristice ale arcelor de sudare pentru două lungimi ale arcului a şi a'. După amorsare, cînd curenţii sînt încă reduşi, tensiunea este mare, apoi scade, ca începînd de la curenţii de 80 A tensiunea să rămînă practic constantă cu creşterea curentului. Ambele curbe pornesc de la tensiunea de circa 75 V (punctul A), tensiunea de amorsare a arcului. La curenţi mari, peste 200 A, tensiunea necesară menţinerii arcului creşte o dată cu creşterea curentului. Pentru curenţi de circa 70—80 A, tensiunea arcului este de circa 16— 18 V la lungimea arcului de circa 2,5—3 mm. La curenţi de 120—150 A, lungimea arcului este de 4—5 mm şi tensiunea de 20—22 V, în funcţie de felul învelişului. Tensiunile de menţinere cresc o dată cu grosimea învelişului electrozilor. Arcul se menţine stabil numai dacă curbele caracteristice 3 ale sursei de energie întretaie curbele caracteristice 1 şi 2 ale arcului. Punctele de întretăiere B şi B' sînt punctele de funcţionare stabilă a arcului. În timpul operaţiei de sudare însă, lungimea arcului variază, deoarece electrodul este dirijat manual, iar din cauza topirii continue a acestuia se formează o infinitate de puncte de menţinere B'1 , B'2 , B2 rezultate din întretăierea curbelor caracteristice ale arcului, pentru diferite lungimi, cu curbele caracteristice ale sursei de energie. Pentru ca arcul să fie cît mai stabil, est necesar ca sursa să aibă o caracteristică, astfel încît curentul să nu variez mult la lungimea sau la scurtarea arcului.

La sudarea cu electrozi înveliţi, densitatea de curent raportată la secţiunea metalică a electrodului se ia de 10—15 A/mm2 şi numai uneori ajunge la 20 A/mm2. Densităţi mai mari nu pot fi admise, deoarece electrozii avînd lungimi de 450 mm se înroşesc şi se produc împroşcări violente. Din această cauză, cantitatea de metal de bază care participă 1a cusătura efectuată nu trece de 15%. La sudarea sub flux, densităţile de curent pot trece şi de 100 A/mm 2, iar cantitatea de metal de bază care participă în cusătură sudată poate ajunge pînă la 85%.

Puterea arcului. Puterea electrică a arcului este:[W],

în care: Isud este curentul de sudare, în A; Uarc — tensiunea arcului, în VPuterea electrică a arcului, în cazul sudării cu electrozi înveliţi, este de 5—10 kW, iar în cazul arcului sub flux,

23

de 10—50 kW. Puterea calorică a arcului este:[J/s],

în care:0,24 este coeficientul de transformare a mărimilor electrice în calorice, în cal/W;K=1 — factorul de putere în cazul curentului continuu; în căzu curentului alternativ şi în funcţie de

componenţa atmosferei arcului variază între 0,7 şi 0,97.Puterea calorică efectivă a arcului de sudare este însă mai redusă, de oarece intervin pierderile care variază în

funcţie de procedeul folosit; de aceea, relaţia puterii calorice mai trebuie înmulţită şi cu un coeficient , care reprezintă randamentul procesului de încălzire a piesei, a cărui valoare este de:

0,50 - 0,65, în cazul folosirii electrozilor neînveliţi sau cu învelişuri stabilizatoare; 0,50 - 0,60, la sudarea în mediul de gaz protector cu electrozi nefuzibili; 0,70 - 0,85, la sudarea cu electrozi înveliţi; 0,80 - 0,95, la sudarea sub flux.Căldura dezvoltată de arcul electric pentru sudarea cu electrozi înveliţi se repartizează astfel: 10% pentru

topirea metalului de bază, 30% pentru topirea electrodului (vergea şi înveliş), 40% se difuzează în materialul de bază, iar 20% se pierde în atmosferă. Consumul de energie electrică pentru 1 kg de sudură depusă variază între 3,5 şi 4,5 kWh.

5.1.2. Amorsarea, menţinerea, întreruperea şi reamorsarea arcului

Pentru obţinerea unui transfer corect al picăturilor de metal topit din electrod spre piesă, arcul trebuie menţinut la o anumită lungime, imprimîndu-se totodată electrodului următoarele mişcări: de apropiere de piesă, de pendulare faţă de axa sudurii şi de înaintare pe linia sudurii. Aceste mişcări se execută, ţinîndu-se seamă de caracteristicile de topire a electrodului, precum şi de forma pe care trebuie să o capete rîndul depus; pentru aceeaşi calitate de electrod, intervalul arcului trebuie menţinut cît mai constant. Pentru electrozii ca înveliş acid sau titanic se recomandă ca arcul să fie de o lungime egală cu diametrul vergelei electrodului, iar în cazul electrozilor cu înveliş bazic, mai scurt. Lungimile mai mari decît diametrul electrodului în general nu se recomandă; se folosesc rareori, în cazul încărcărilor, cînd stratul trebuie să fie cît mai lat şi cu pătrundere cît mai redusă.

Pentru o uşoară amorsare a arcului, electrodul trebuie să aibă capătul polizat conic (forma de livrare). Dacă electrodul a fost parţial folosit, se curăţă capătul prin frecare de o piatră spartă de polizor deoarece în acest caz vergeaua electrodului este înfundată în craterul de capăt, iar prin frecare ea este adusă la acelaşi nivel cu învelişul. Capătul lipsit de înveliş al electrodului se introduce atent în cleşte, pentru ca să fie asigurat un contact bun între vergeaua electrodului şi cleşte. Cu mîna stîngă sudorul, înainte de amorsarea arcului, va acoperi faţa cu ecranul de protecţie, iar prin filtru va observa amorsarea arcului şi menţinerea corectă a lungimii acestuia. Amorsarea se face prin tamponarea uşoară a capătului electrodului în locul de începere a sudurii de piesă, sau prin frecare. După ce s-au format primele scîntei, adică s-a produs ionizarea, capătul electrodului se îndepărtează repede de piesă la o distanţă de maximum diametrul electrodului. În figura 5.3 se indică modurile corecte de amorsare a arcului prin frecare şi prin tamponare. După îndepărtarea electrodului şi formarea arcului, electrodul se înclină la 20—30° faţa de verticală şi i se imprimă mişcările

necesare de înaintare. După ce rîndul de sudură a fost executat, întreruperea arcului se execută printr-o mişcare de alunecare, fie spre sudura efectuată, fie dinspre sudura efectuată, sau se execută o întoarcere a electrodului în jurul capătului sudurii, după care arcul este tras spre sudura efectuată (fig. 5.4, a, b, c), însă în nici un caz prin îndepărtarea bruscă a electrodului (fig. 5.4, d). Îndepărtarea bruscă a electrodului de piesă provoacă cratere în suduri, ceea ce

constituie un defect, în special la sudarea cu electrozi cu înveliş bazic. În cazul întreruperii nevoite a arcului în timpul 24

sudării se procedează la reamorsare, care se execută în felul următor: se curăţă capătul sudurii de zgura cu ciocanul de sudor, se nivelează capătul electrodului în vederea amorsării, se amorsează electrodul pe metalul nesudat la o distanţă de circa 10 mm de locul întreruperii, se readuce arcul pe craterul sudurii care se umple la nivelul sudurii executate şi apoi se continuă sudarea.

Arcul se menţine imprimîndu-se electrodului cele trei mişcări, în vederea obţinerii rîndului de sudură. Rîndul de sudură este elementul de bază al depunerii atît pentru îmbinare, cît şi pentru încărcare. Rîndul de sudură fiind realizat în urma unei singure treceri, se mai numeşte şi trecere. Două sau mai multe rînduri sau treceri, executate la acelaşi nivel formează stratul de sudură. Un rînd de sudură poate constitui şi un strat în cusătura sudată dacă la acelaşi nivel nu sînt necesare şi alte rînduri. Sudura de îmbinare se formează în straturi, fiecare strat avînd unul sau mai multe rînduri. Sudura de încărcare poate fi la fel executată din unul sau mai multe straturi suprapuse, fiecare strat fiind format din mai multe rînduri.

Rîndul cel mai îngust, numit rînd filiform, se obţine dacă electrodului, după amorsare, i se imprimă numai mişcările de apropiere şi de înaintare, fără oscilaţii transversale. În felul acesta, rîndul obţinut este numai cu ceva mai lat decît diametrul electrodului. Rîndurile filiforme se execută la rădăcina rosturilor şi se numesc rînduri sau straturi de bază; la fel se execută rîndurile şi la sudarea cap la cap a tablelor subţiri. Rîndurile mai late, cu oscilaţii transversale, se execută după straturile de bază. Cele mai late rînduri care se execută sînt cele de acoperire ale sudurilor de îmbinare şi la încărcări unde este indicat ca straturile să fie executate din rînduri cu lăţimea de 3—4j3ri diametrul electrodului.

Înclinarea electrodului faţă de piesă sau întinarea piesei sînt foarte importante, în special din punctul de vedere al pătrunderii metalului topit în metalul de bază. In poziţia verticală a electrodului, faţă de piesa aşezată orizontal se obţine pătrunderea cea mai mare; cu cît electrodul este mai puţin înclinat faţă de piesă, în sensul de înaintare, cu atît pătrunderea este mai redusă. Îmbinările la care se cere o bună pătrundere se vor suda cu înclinări ale electrodului de 70—80° în sensul de înaintare, în schimb încărcările unde pătrunderea trebuie să fie minimă se vor executa cu înclinări ale electrodului faţă de orizontală de 45—50°. Înclinarea electrodului mai este însă condiţionată şi de natura învelişului; la electrozii cu înveliş bazic se recomandă înclinări de 75—85° faţă de orizontală, iar pentru electrozii cu învelişuri acide, titanice şi oxidice, înclinarea poate fi de 45—80°.

Înclinarea piesei influenţează de asemenea adîncimea pătrunderii, astfel: înclinînd piesa în sensul de sudare, se obţin pătrunderile cele mal reduse, iar în sens invers — pătrunderile cele mai mari.

În figura 5.5, a, b şi c se observă influenţa înclinării electrodului şi a piesei de sudat asupra pătrunderii. Înclinarea electrodului şi a piesei influenţează atît pătrunderea cît şi lăţimea rîndului depus, astfel: la sudarea în poziţie orizontală a piesei cu cît electrodul are un unghi de înclinare mai mic, în sensul de înaintare, cu

atît pătrunderea în metalul de bază este şi ea mai mică (fig. 5.5, a); la sudarea unei piese înclinate coborîtor în sensul de sudare, pentru un acelaşi curent de sudare, pătrunderea este cu

atît mai mică cu cît unghiul de înclinare a piesei este mai mare (fig. 5.5, b); în general, la înclinări mai mari, viteza de sudare trebuie mărită;

la sudarea unei piese înclinate urcător în sensul de sudare, pentru un acelaşi curent de sudare, pătrunderea este cu atît mai mare cu cît unghiul de înclinare este şi el mai mare (fig. 5.5, c); pentru înclinări mai mari, viteza de sudare se micşorează.

În practică, pătrunderea necesară se obţine potrivind înclinarea piesei şi a electrodului pentru efectul dorit. În cazul sudurilor solicitate la eforturi deosebite, în special la eforturi dinamice, se va lucra întotdeauna astfel încît în stratul de rădăcină să se obţină pătrunderile cele mai mari, spre deosebire de straturile de încărcare care se vor realiza cu pătrunderile cele mai reduse.

Mişcările electrodului, în vederea obţinerii rîndurilor de sudură (fig. 5.6, a) sînt în număr de trei: I — de apropiere; II — de înaintare pe linia de sudură; III — de oscilaţii transversale. În cazul sudării pentru obţinerea unui rînd filiform, mişcările III de oscilaţii transversale nu se execută, vîrful electrodului fiind deplasat de-a lungul liniei de sudură (fig. 5.6, b). Pentru obţinerea rîndurilor late, electrodului i se imprimă şi o mişcare de oscilare transversală, care poate fi în zigzag (fig. 5.6, c), cu are convexe (fig. 5.6, d), cu arce concave (fig. 5.6, e) sau cu arce concave sau convexe cu rotunjirea la extremitate (fig. 5.6, f şi g).

Pentru obţinerea pătrunderilor bune la marginile rîndurilor de sudură, în locurile 1, 2, 3 etc. de la margini se fac opriri de scurtă durată sau se execută oscilaţii cu arce convexe sau concave, cu rotunjiri la extremităţi (fig. 5.6). În afară de mişcările arătate, electrodului i se mai pot imprima şi alte mişcări ale oscilaţiilor transversale, în funcţie de poziţia de sudare, de forma rostului şi a îmbinării ce trebuie să rezulte, de natura învelişului electrodului etc. Modul de sudare se va arăta la tehnologia de execuţie a îmbinărilor sudate.

25

Fig. 5.5. Influenţa înclinării electrodului:a - la diferite înclinări ale electrodului; b - la înclinarea

piesei în sensul de sudare, c - la înclinarea inversă faţă desensul de sudare.

5.1.3. Suflul arcului

Arcul electric format între electrod şi piesa de sudat fiind un conductor foarte flexibil, face ca el să fie uşor deviat de forţele electromagnetice create la trecerea curentului prin el. Uneori, devierea este atît de mare, încît flama arcului apare suflată de un puternic jet de aer. Acest suflu al arcului durează tot timpul cît arcul este menţinut şi are un efect negativ asupra transferului de metal la trecerea acestuia prin intervalul arcului; în multe cazuri, picăturile de metal sînt proiectate în afara coloanei arcului şi arcul este întrerupt. Fenomenul de suflu al arcului este extrem de puternic la sudarea cu curent continuu şi mult mai redus în cazul curentului alternativ, datorită schimbării permanente a polarităţii care schimbă sensul cîmpului magnetic; aceasta influenţează favorabil menţinerea arcului din punctul de vedere al suflului.

La începutul şi sfîrşitul primului rînd de sudură, suflul este deosebit de puternic, din cauza interstiţiului dintre table şi din cauza părţii de oţel topit sau încălzit peste 768°C, care devine amagnetic (fierul şi ), astfel încît forţele create de cîmpul electromagnetic fac să nu fie posibilă stabilitatea arcului. Dacă materialele de sudat sînt magnetice, suflul arcului este atras de material şi la începutul sudării el suflă în sensul sudării.

După execuţia unei cusături scurte şi după răcirea metalului sub 763°C, cînd acesta devine magnetic, suflul arcului este mai slab. Spre sfîrşitul cusăturii, suflul devine mai puternic, suflînd în sens opus sensului de sudare, deoarece arcul este atras de partea sudată devenită magnetică. În figura 5.7, a se reprezintă devierea cîmpului magnetic la sudarea cu polaritate directă a oţelului magnetic (oţel carbon, oţel slab aliat etc.), iar în figura 5.7, b se reprezintă devierea cîmpului magnetic la sudarea cu aceeaşi polaritate a unui material amagnetic (cupru, oţel austenitic etc.), ca urmare a devierilor cîmpului magnetic. În primul caz, suflul arcului este spre interiorul rostului, fiind atras de piesă (la fel şi la terminarea rîndului de sudură); în cel de-al doilea caz, fenomenul fiind de respingere, arcul este suflat în afara rostului. În timpul sudării, aceste efecte se observă prin devierea flamei.

La sudarea cu curent alternativ, suflul arcului se micşorează din cauza schimbării polarităţii; acest efect nu se manifestă atît de puternic, însă, după cum s-a arătat, altele sînt cauzele care fac ca arcul de curent alternativ să fie mai puţin stabil şi deci mai puţin folosit, în special la sudarea în unghi interior, la sudarea tablelor subţiri etc.

Efectul de suflu poate fi combătut prin multiple mijloace, ca: locul de legătură al clemei de contact la piesă pentru aducerea curentului să fie mai apropiat de arc, ceea ce

se obţine fie prin folosirea contactelor mobile care urmăresc pe partea opusă de deplasarea arcului, fie prin aducerea curentului electric la piesă din două părţi opuse;

se înclină electrodul la începutul şi la sfîrşitul cusăturii în sens invers suflului arcului; folosindu-se surse de curent alternativ şi electrozi cu înveliş gros; se execută în prealabil suduri discontinue sau se utilizează suda rea în trepte inverse.În prezent, lucrările importante se execută cu electrozi cu înveliş gros, care atenuează mult suflul arcului. La

sudarea în unghiuri interioare, suflul arcului este extrem de accentuat şi de aceea este necesară o înclinare atentă a electrodului, în special în colţuri. În figura 5.8 se arată modurile de combatere a suflului arcului, şi anume prin înclinarea electrodului sau sudarea în trepte inverse în cazul sudării în unghi drept a două corniere (fig. 5.8, a), şi prin înclinarea şi schimbarea rapidă a poziţiilor de menţinere a electrodului în colţuri, precum şi printr-o alegere corectă a

26

Fig. 5.6. Mişcările electrodului pentru obţinerea rîndului de sudură:a — înclinarea electrodului cu 20—30° faţă de poziţia verticală şi imprimarea mişcărilor; I — de apropiere faţă de piesă; II — de înaintare pe linia

de sudare; III — de oscilare transversală faţă de direcţia de înaintare; 6 — mişcare fără oscilaţia transversale pentru obţinerea sudurii filiforme; c — în zigzag; d — cu arce convexe; e — cu arce concave; f — cu arce concave cu rotunjiri la capete; g — cu arce convexe cu rotunjiri la capete 1,

2, 3 — locurile de oprire la marginile rîndurilor în cazurile cînd este necesară obţinerea pătrunderilor

Fig. 5.7. Mişcările electrodului pentru obţinerea rîndului de sudură:a — la materiale magnetice; b — la materiale amagnetice; 1 — electrod; 2 — piesele de sudat; 3 — suflul arcului.

locului de început de sudare (fig. 5.8, b). Conform figurii 5.8, a se sudează pe toată lungimea cu înclinările indicate de la un capăt la altul sau, în cazul unei lungimi mari, se recurge la sudarea treptelor 1, 2, 3 etc., în ordinea şi sensul arătate, însă la capete se va menţine înclinarea electrodului. în figura 5.8, b se arată modul de îmbinare a unui profil U cu o placă de capăt cu suduri interioare. Se începe pe latura dreaptă în locul indicat cu poziţia electrodului 1 şi se continuă în sensul I, menţinîndu-se înclinarea indicată. în colţ, trecerea de la poziţia 2 a electrodului la poziţia 3 se va face cît mai rapid, iar la depăşirea colţului se va da înclinarea 4. La fel se sudează şi cusătura II pe aripa din dreapta. In cazul sudării cu electrozi neînveliţi sau la sudarea cu electrozi de cărbune, combaterea suflului este foarte dificilă; în cazul electrozilor de cărbune se folosesc bobine magnetice suflătoare, cu ajutorul cărora se obţine stabilitatea necesară a arcului.

În figura 5.8, c se indică modul de îmbinare a două table în colţ interior, care dacă ar fi executate vertical urcător începînd de jos, ar avea o calitate necorespunzătoare, deoarece, după sudarea primei jumătăţi cu un electrod cu înveliş subţire, suflul arcului ar fi atît de mare, încît nu s-ar putea obţine o pătrundere corespunzătoare. De aceea, la sudarea în colţ vertical urcătoare se recomandă execuţia în trepte inverse cu prima treaptă, întîia începînd din a, apoi a doua treaptă din b şi aşa mai departe pînă la terminarea întregii îmbinări. în modul acesta, sudarea se execută tot vertical urcător cu primele trepte executate sus. De asemenea, se recomandă ca primele trepte să fie executate de lungime mai mică, pînă la 100 mm.

5.2. PROCESE FIZICO-CHIMICE LA SUDAREA CU ARC ELECTRIC

În vederea obţinerii îmbinărilor, procesul de sudare electrică prezintă importanţă atît din punct de vedere tehnologic, cît şi din punct de vedere fizico-chimic. Sudarea cu arc electric, fiind un proces de topire a metalului, dă naştere la procese metalurgice analoage cu cele ce se produc în cuptoarele de elaborare a oţelului; ele se desfăşoară însă mai complex din cauza temperaturilor înalte care se dezvoltă pentru volumul redus al băii topite, producîndu-se supratopiri şi chiar evaporări parţiale ale metalului sau ale altor componenţi. Timpul scurt de menţinere a băii lichide face ca procesele metalurgice să se producă în afara stării de echilibru, astfel încît procesele fizico-chimice să nu se poată desfăşura pînă la capăt, aşa cum se desfăşoară procesele din cuptoarele electrice. Temperatura înaltă de încălzire pentru volumul redus al băii de sudură produce o topire locală şi rapidă iar în timpul procesului de sudare, baia de metal topit este înconjurată de o masă de metal rece, în special dacă metalul de bază are o conductivitate termică redusă. Astfel la sudarea oţelului cu conţinut redus de carbon sau a oţelului crom-nichel, în timpul desfăşurării procesului, pe frontul de înaintare, punctul cel mai apropiat al băii de sudură, unde temperatura a ajuns la peste 1500°C, este înconjurat de curba temperaturii de 200°C la 5—6 mm de marginea băii; la aluminiu, care are o mare conductivitate termică,) marginea băii de sudură cu temperatura de 600°C se află la o distanţă de circa 20 mm de punctul cel mai apropiat al curbei cu temperatură de 200°C. Această încălzire locală şi rapidă provoacă o schimbare a compoziţiei chimice şi a structurii metalului topit. De asemenea are loc o schimbare a structurii metalului de bază, influenţat termic de sudura depusă pe distanţă de 3—5 mm.

Ca urmare a acţiunii arcului electric sau a altor surse de căldură, prin încălzirea şi topirea simultană a marginilor piesei de sudat şi a metalului de adaos topit se formează baia de sudură. După răcire, baia de sudură se deosebeşte de metalul de bază şi de metalul de adaos atît prin compoziţia chimică, cît şi prin structura ce o capătă. Compoziţia chimică a cusăturii efectuate, rezultată din succesiunea numeroaselor băi de sudură formate pe linia de sudare, este influenţată de topirile metalului de bază, a electrodului sau a sîrmei de adaos, a învelişului sau a fluxului protector de deasupra băii de sudură, precum şi de regimurile de sudare folosite, în general, la folosirea regimurilor de sudare mai intense, arderile sînt şi ele mai intense, ceea ce influenţează compoziţia chimică a băii.

In atmosfera .arcului electric, o influenţă extrem de mare o au gazele: oxigenul şi azotul din' aer, precum şi hidrogenul din umezeala electrozilor, din rugină etc. Moleculele gazelor de O2, N2 şi H2, la temperatura înaltă a arcului electric, se disociază, absorbind din căldura arcului, iar în contact cu metalul mai rece se .recombină, degajînd căldură. Atmosfera gazoasă din arc mai conţine şi vapori de metale ajunse la temperatura de fierbere, precum şi vapori ai substanţelor chimice din învelişuri sau fluxuri.

Oxigenul în molecule sau disociat la temperatura arcului electric reacţionează cu fierul conform reacţiilor:

27

Oxidul feros trece uşor în masa băii, impurificînd-o, ceea ce înrăutăţeşte caracteristicile sudurii, iar cu carbonul din oţel provoacă fierberea metalului (din cauza oxidului de carbon format), conform reacţiei:

Neavînd însă timp suficient să se degaje, oxidul de carbon, provoacă porozităţi în sudură, deşi el are un rol reducător asupra oxizilor de fier formaţi în baie; cu manganul şi siliciul, oxidul de fier este redus la fier, producîndu-se reacţiile:

şiOxizii de mangan şi de siliciu formaţi se separă din baia metalică şi ca urmare a combinării lor:

dau naştere la zgură, care se formează deasupra sudurii. Deoarece elementele Mn şi Si sînt favorabile reacţiilor de restabilire a fierului, se recurge la mărirea conţinutului lor în sîrmă, sau la folosirea feroaliajelor cu aceste elemente în învelişuri şi fluxuri pentru dezoxidarea metalului. În cazul cînd nu se iau măsurile necesare de protecţie pentru dezoxidare, cantitatea de oxigen pătrunsă în sudură poate trece de 0,15%, ceea ce micşorează cu mult caracteristicile mecanice ale sudurii, în special cele de tenacitate.

Azotul sub forma disociată reacţionează energic cu fierul, dînd compuşi, conform reacţiilor:şi

Nitrurile formate, Fe2N şi Fe4N, micşorează caracteristicile de plasticitate, însă măresc rezistenţa şi duritatea. Deşi pînă nu de mult azotul era considerat ca un element nefavorabil, cercetările mai recente arată că, la oţelurile cu conţinut de vanadiu, azoturile formate sînt favorabile calităţii atît din punct de vedere al rezistenţei, cît şi din punctul de vedere al tenacităţii. S-a constatat de asemenea că la oţeluri slab aliate, azotul împiedică trecerea elementelor vătămătoare în baia de sudură, iar la oţelurile austenitice crom-nichel, azotul îmbunătăţeşte caracteristicile de rezistenţă. Faţă de această situaţie, în ultimul timp sînt tot mai mult folosite oţelurile aliate suplimentar şi cu azot.

Hidrogenul sub formă disociată H22H are o bună influenţă, deoarece dezoxidează baia, restabilind fierul, conform reacţiei:

Hidrogenul pătruns în sudură are însă o acţiune negativă, deoarece în metal el creează mici porozităţi, care dau defecte numite „fulgi" generatoare de fisuri. Hidrogenul fiind solubil în austenita care se formează în oţeluri la temperaturi de peste 781°C, la răcire nefiind solubil în ferită, se reface în molecule, provocînd fisuri la rece, în special sub efectul sarcinilor de tracţiune cînd se produc fisuri întîrziate, urmate de ruperi. Rolul hidrogenului este foarte complex, fiind unul dintre elementele cu acţiune cea mai negativă, în special pentru construcţii supuse la solicitări importante.

Ţinînd seamă de influenţa diferitelor gaze care pot pătrunde în timpul procesului de sudare, de arderile elementelor Fe, O, Mn, Si etc., o sudură de calitate nu poate fi obţinută fără o protecţie corespunzătoare realizată prin zgura de pe suprafaţa" sudurii, sau prin gazele protectoare care se pot degaja din înveliş şi fluxuri, sau care se introduc drept medii protectoare. La sudarea sub flux, baia de zgură formată în cantitate mare deasupra băii metalice, oferă o protecţie suficientă băii de metal topit, astfel încît aerul nu poate pătrunde.

Procedeele în mediu de gaz protector inert sau activ, care în ultimul timp au luat o mare dezvoltare, se bazează pe faptul că acţiunea de pătrundere a aerului este împiedicată de suflul de gaz protector proiectat asupra coloanei arcului şi asupra băii de sudură, astfel încît se obţine o protecţie totală.

În metalul de bază şi în metalul de adaos se află şi elementele sulf şi fosfor, provenite de la elaborarea oţelurilor, elemente dăunătoare caracteristicilor de tenacitate ale metalului (sulful provoacă fisuri la cald, iar fosforul măreşte fragilitatea oţelului la rece). In general, în materialele de adaos, aceste două elemente sînt în proporţie foarte redusă, ceea ce micşorează şi conţinutul lor în baia de sudură, respectiv în îmbinarea sudată. La oţelurile de calitate, cu caracteristici bune de sudabilitate, aceste două elemente sînt în proporţie foarte limitată. Sulful şi fosforul pot însă proveni şi din învelişul electrozilor. O micşorare a conţinutului de sulf se obţine dacă în oţeluri sau în învelişul electrozilor se introduc cantităţi mai mari de compuşi ai manganului sau de mangan, deoarece acest element are proprietatea de a reduce sulful. în vederea micşorării conţinutului de fosfor, se recurge la introducerea în înveliş a carbonatu-lui de calciu (cretă) compus, care are o bună influenţă asupra defosforării băii de sudură, respectiv a sudurii.

Ca urmare a desfăşurării proceselor metalurgice din baia de sudură, se formează mai multe zone cu diferite structuri: zona topită (sudura), cu structură de turnare, care rezultă din topi rea materialului de bază şi a celui de adaos; zona de aliere sau zona intermediară, cu cusătura materialului de bază parţial topite, care se află la limita dintre

sudură şi marginile ne topite ale materialului de bază; aici are loc alierea sudurii cu metalul de bază pînă la porţiunea de topire incompletă a materialului de bază;

zona influenţată termic a materialului de bază, care, la rîndul ei, cuprinde mai multe subzone.Structurile acestor zone şi subzone vor fi examinate la punctul 5.5.

5.3. UTILAJE PENTRU SUDAREA CU ARC ELECTRIC28

5.3.1. Surse de curent

La punctul 5.1, la caracteristicile arcului de sudare, s-a arătat că pentru menţinerea arcului sînt necesare surse de curent, încît la creşterea curentului, tensiunea să scadă, dar nu sub valoarea necesară menţinerii arcului, iar la variaţia lungimii arcului, curentul şi tensiunea să varieze cît mai puţin, pentru ca arcul să se menţină stabil. Pentru amorsarea arcului, este necesar ca tensiunea în gol să fie suficient de mare, de 70— 80 V, iar la formarea acestuia ea să scadă foarte repede, astfel încît pentru menţinerea arcului tensiunea necesară a punctelor de funcţionare stabilă să fie de 20—30 V pentru intensităţi de curent de peste 60 A, la sudarea cu electrozi înveliţi.

Pentru ca amorsarea arcului să fie cît mai uşoară, este necesar ca tensiunea în gol să fie cît mai mare, însă din punctul de vedere al tehnicii securităţii muncii în ţara noastră, ea este limitată la 100 V pentru sursele de curent continuu, şi la 80 V, pentru sursele de curent alternativ. Pentru îndeplinirea condiţiilor de funcţionare a arcului, caracteristica statică a sursei de curent, adică variaţia tensiunii în funcţie de curent, trebuie să fie brusc coborîte (v. fig. 5.2, curba 3), iar la variaţia lungimii arcului, trecerea de pe o curbă caracteristică pe alta să se facă cu variaţii mici de curent. Sursele cu caracteristici brusc coborîtoare sînt corespunzătoare sudării cu electrozi înveliţi, însă pentru procedeele de sudare, cum sînt sub flux în mediu de gaz protector, rezultate bune se obţin cu alte caracteristici: aplatisate, rigide sau urcătoare. Pentru ca sudarea să se poată efectua cu mai multe dimensiuni de electrozi, este necesar ca sursele de energie să aibă un domeniu de reglare a curentului cît mai larg, adică de la 30—40 A, cît este necesar pentru topirea electrozilor subţiri de 1,5 şi de 2 mm diametru, pînă la 300 A eventual mai mare, pentru sudarea cu electrozi de 5 sau 6 mm sau de diametru mai mare. La sursele de curent destinate sudării mecanizate, sub flux sau în mediu de gaz protector, curentul minim este cu mult mai mare, fiindcă în acest caz se sudează cu intensităţi mărite de curent (>100 A). Deoarece în timpul sudării se produc scurtcircuite, curentul de scurcircuitare a sursei de energie nu trebuie să depăşească cu mult curentul normal de sudare; în caz contrar se produce lipirea puternică a electrodului de piesă. Această condiţie se realizează cu sursele de curent continuu cu caracteristici coborîtoare folosite la sudarea cu electrozi înveliţi. La sudarea cu surse de energie cu caracteristici aplatisate, rigide sau urcătoare, această condiţie nu mai trebuie îndeplinită, deoarece se folosesc sîrme-electrod subţiri şi în cazul producerii scurtcircuitelor ele se topesc instantaneu, fără să se producă lipirea de piesă. Sursa de curent trebuie, de asemenea, să asigure restabilirea rapidă a tensiunilor şi curenţilor de sudare, deoarece la sudare se produc dese scurcircuitări urmate de întreruperi provocate fie de neatenţia sudorului, fie de transferul de metal, astfel încît este necesar ca restabilirea valorilor de curent şi de tensiune necesare să se facă într-un timp cît mai scurt posibil. Pentru aceasta este necesar ca sursa de curent să aibă şi o caracteristică dinamică bună pentru ca restabilirea condiţiilor normale de sudare să se producă în timp cît mai scurt posibil.

După felul curentului sursele de sudare pot fi: de curent continuu sau de curent alternativ. Acestea, la rîndul lor, pot fi pentru post de sudare sau pentru mai multe — multipost.

Sursele de curent continuu pot fi generatoare de sudare antrenate de motoare electrice sau de motoare cu ardere internă, formînd grupuri de sudare, sau pot fi redresoare care nu au organe în mişcare. Generatoarele antrenate de motoare electrice formează convertizoare, care în prezent se execută în construcţie compactă, adică rotoarele motorului electric şi al generatorului sînt montate pe un arbore comun cu o carcasă comună, formînd blocuri sau monoblocuri de sudare. Ele se numesc şi agregate de sudare şi pot fi acţionate electric (grup convertizor) sau termic (grup electrogen).

Pentru sudare cu curent alternativ, sursele de curent pot fi transformatoare, adică aparate statice care transformă curentul de la reţea în curent de sudare, de aceeaşi frecvenţă cu a reţelei electrice, sau generatoare de frecvenţă ridicată, adică convertizoare rotative antrenate de curentul de la reţea care generează curent alternativ de sudare cu o frecvenţă de peste 150 Hz.

Grupurile şi transformatoarele de sudare se construiesc de diferite mărimi caracterizate prin curentul maxim de sudare, şi anume:

pentru curenţi reduşi de sudare pînă la maximum 160 A, destinate sudării manuale cu electrozi de la 1,5 mm pînă la 3,25 mm diametru, eventual chiar de 4 mm; sînt folosite la sudarea pieselor subţiri, în special la lucrările de întreţinere; sînt montate pe roţi sau prevăzute cu minere, pentru a fi uşor transportabile;

pentru curenţi de sudare pînă la 315 A, destinate sudării manuale cu electrozi de 2—6 mm; sînt folosite la fabricarea de produse noi; pentru a fi uşor transportabile, ele sînt montate pe roţi;

pentru curenţi de sudare mari pînă la 630, 1000, 1500 A, destinate sudării manuale cu electrozi groşi de peste 8 mm diametru şi sudării semiautomate sau automate, unde sînt necesari curenţi mari de sudare. Aceste aparate se fabrică, în general, cu mai multe caracteristici, spre a fi destinate unei folosiri mai largi. Grupurile şi transformatoarele pînă la 1000 A sînt montate pe roţi, iar în cazul cînd sînt destinate alimentării mai mul tor posturi, sînt staţionare.

Toate sursele de curent de sudare nu sînt destinate să lucreze cu curentul maxim indicat mai înainte; pentru regimul de lucru normal, curentul este cu mult mai redus şi el este indicat cu plăcuţe indicatoare pentru sursa de curent. In STAS 2689-71 (pentru transformatoare de sudare) şi în STAS 8143-74 (pentru generatoare şi convertizoare rotative pentru sudarea cu arc electric) se caracterizează prin curentul de sudare nominal la o durată activă de funcţionare DA 60%, pentru un ciclu de lucru cu o durată de 5 min. Regimul continuu cu durata activă DA 100% care este în general dat pentru grupurile de transformatoarele de sudare, este regimul la care durata de funcţionare la sarcina nominală poate fi continuă fără ca încălzirea să întreacă anumite temperaturi care ar periclita buna funcţionare a acestora. La descrierea aparatelor de sudare se vor indica curenţii şi tensiunile pentru durata activă DA 100%, care nu trebuie în nici un caz depăşite. În cazul cînd este necesară folosirea de curenţi intenşi faţă de cei prevăzuţi pentru un regim continuu, se va

29

ţine seama de regimurile de scurtă durată prevăzute pentru aparatul respectiv, astfel încît temperaturile părţilor componente să nu depăşească anumite limite.

5.3.2. Convertizoare de sudare

Convertizorul de sudare este un aparat constituit dintr-un motor electric, alimentat de la reţeaua de curent de 220 sau 380 V, care, antrenează un generator de curent continuu de sudare. Generatorul de curent de sudare poate fi însă antrenat şi de un motor cu ardere internă. Unităţile formate dintr-un motor, de antrenare şi un generator de curent de sudare sînt numite în practică grupuri de sudare. Grupul de sudare GS cuprinde:

motorul electric de antrenare a generatorului; generatorul de curent de sudare; tabloul de comandă; trenul cu roţi pentru deplasare.Grupul CS-350 se reprezintă în figura 5.9. Grupul convertizor este în construcţie monobloc, cu generatorul şi

motorul montate într-o carcasă comună, iar la partea superioară este prevăzut cu tabloul de comandă cu aparatele de măsură şi dispozitivele necesare pentru pornire, reglare şi control în timpul funcţionării. Tensiunea în gol a grupului este cuprinsă între 45 şi 65 V. Domeniul de reglare este cuprins între 50 A şi 22 V şi 370 A la 34 V şi este destinat sudării continue cu electrozi înveliţi de 5 mm diametru, deoarece la DA 100% curentul este de 245 A. Are patru domenii de reglare a curentului de sudare: 50—130 A; 70—160 A; 100—200 A; 200—370 A.

În cadrul fiecărui domeniu de reglare, curentul poate fi reglat fin cu reostatul de extracţie de pe tabloul de comandă.

Pentru schimbarea polarităţii, în cazul cînd este necesar, pe tabloul de comandă este prevăzut un pachet tripolar, cu care inversează sensul curentului de excitaţie.

Curentul de sudare şi tensiunea arcului se măsoară cu ampermetrul şi voltmetrul de pe tabloul de comandă, prin apăsarea pe un buton.

Motorul de antrenare a grupului este un motor asincron trifazat de 14 kW şi poate fi legat la tensiunile reţelelor de 220, 380, 440 sau 500 V. Masa totală a grupului este de 420 kg.

Grupul CS-500 este destinat sudării prin mai multe procedee: cu electrozi înveliţi, în mediu de CO2, sub flux etc., în care sens are caracteristici statice reglabile şi poate funcţiona cu caracteristici statice coborîtoare şi rigide orizontale sau urcătoare. În funcţie de poziţia crucii portperii. Pentru caracteristicile coborîtoare, tensiunea de mers în gol variază între 55 şi 80 V. Pentru sudarea sub flux şi în mediu de CO2, ţinînd seamă de durata activă DA 100%, curentul maxim de sudare este de 370 A la tensiunea de 34 V. La funcţionarea cu caracteristici statice rigide, tensiunea în gol poate fi reglată între 20 şi 45 V.

Caracteristicile se schimbă cu un mîner de calare de pe scut în, partea colectorului, care fixează poziţia crucii portperii (fig. 5.14); poziţia între 0,8 şi 1 a caracteristicilor coborîtoare se foloseşte pentru sudarea cu electrozi înveliţi, iar cea între 1 şi 1,2 pentru sudarea sub flux, în care caz caracteristicile sînt mai aplatisate.

Placa de borne pentru curenţi de sudare a generatorului este prevăzută cu patru borne:

— borna-electrod pentru legarea cablului de sudare a cleştelui portelectrod;

— borna 50—500 A pentru legarea cablului de sudare al clamei, pentru sudarea în primele patru domenii;

— borna 350—625 A pentru legarea cablului clamei pentru sudarea în domeniul al cincilea;

30

Fig. 5.9. Vedere de ansamblu şi dimensiunile

de gabarit ale grupului CS-350.

Fig. 5.14. Mînerul de calare pentru reglarea caracteristicilor statice

coborîtoare şi rigide ale generatorului grupului CS-500.

— borna caracteristicii rigide pentru legarea cablului clamei, pentru sudarea în mediu de CO2.Pentru sudarea cu caracteristici rigide-urcătoare, mînerul de calare se aduce în poziţia cu diviziunile 2—3

pentru caracteristica orizontală (O) şi cu diviziunile 3—4 pentru caracteristicile urcătoare (R) obţinîndu-se domeniile de tensiune de 1 O; 2 O şi 3 O, respectiv 1 R, 2 R şi 3 R.

Tensiunile de mers în gol atît pentru caracteristicile orizontale (O), cît şi pentru cele următoare (R), sînt aceleaşi în cele trei domenii, după cum urmează:

1 O şi 1 R 20 . . . 27 V2 O şi 2 R 27 . . . 35 V3 O şi 3 R 35 . . . 45 V

La sudarea cu grupurile CS-350 şi CS-500, folosind electrozi înveliţi sau neînveliţi, curentul maxim de sudare este mai mare decît curentul nominal, corespunzător unei durate de serviciu sub 60%.

Pe platoul de comandă mai sînt dispuse următoarele: un comutator stea-triunghi pentru pornirea si oprirea motorului de antrenare; placa cu borne pentru legarea grupului la reţeaua electrică; un comutator — parchet pentru inversarea curentului de excitaţie, cu ajutorul căruia se schimbă

polaritatea; un voltmetru şi un ampermetru cu un buton de control.

Exploatarea şi întreţinerea convertizoarelor de sudare. După instalarea pe locul de muncă, grupurile trebuie legate la pămînt prin bornele lor speciale. Grupurile se vor pune în funcţiune numai după ce personalul de serviciu şi-a însuşit manevrele necesare. Înainte de pornire, comutatorul stea-triunghi trebuie să fie în poziţia zero, iar cablurile circuitului de sudare să fie legate la bornele plăcii generatorului.

La pornire cu comutatorul stea-triunghi se urmăreşte sensul de rotaţie, dacă este conform indicaţiei de pe plăcuţa fixată pe carcasa grupului, în cazul cînd sensul de rotaţie nu corespunde, se vor schimba între ele două faze.

Comutatorul domeniilor de curent trebuie să fie aşezat pe poziţia necesară înainte sau după pornirea grupului, iar curentul de sudare se reglează cu reostatul de excitaţie. Polaritatea electrodului se stabileşte cu ajutorul butonului comutatorului. Este interzisă manevrarea comutatorului domeniilor de reglare în timpul sudării, dacă cablurile de sudare sînt sub curent.

Manevrarea reostatului pentru reglarea fină a curentului de sudare se poate face atît în gol, cît şi în sarcină, iar a comutatorului pentru schimbarea polarităţii numai în gol.

Regimurile de sudare se vor alege astfel încît să nu fie depăşite limitele prevăzute în cartea maşinii, ţinîndu-se seamă de duratele active ale grupurilor. în cazul cînd sînt necesare intensităţi de curent mai mari faţă de cele prevăzute pentru DA 100% timpii de sudare ai acestora se vor menţine după cartea maşinii.

Legarea în paralel a convertizoarelor de sudare. În cazul sudării cu o durată activă prelungită, cu curenţi mari (de peste 245 A la grupul CS-350 şi peste 370 A la grupul CS-500) nu se dispune de surse speciale se recurge la legarea în paralel a două grupuri. Aceasta este absolut necesar, în cazul sudării cu electrozi cu diametrul de peste 8 mm sau la sudarea semiautomată sau automată sub flux. Prin legarea în paralel a două grupuri CS-350 se obţin — pentru o durată activă, de 100% - curenţi pînă la 490 A, iar la legarea în paralele a două grupuri CS-500 curenţi pentru durata activă de 100; pînă la 740 A.

Se poate recurge şi la legarea în paralel a două grupuri care nu sînt de acelaşi tip, însă, în acest caz este necesar ca tensiunile de gol ale generatoarelor de sudare să fie egale, iar caracteristicile externe ale acestor grupuri să fie de aceeaşi formă, adică coborîtoare, orizontale etc. În figura 5.15 este reprezentată schema de legare în paralel a două grupuri CS-350, cu excitaţie separată şi seria diferenţială, cu bornele de aceeaşi polaritate cu curentul de sudare legate în paralel. Motoarele se pornesc individual cu întrerupătorul J deschis. După pornire, cu voltmetrele V se constată dacă tensiunile în gol ale generatoarelor sînt egale, după care se închide întrerupătorul J de punere a generatoarelor în paralele la reţeaua de sudare. La întrerupere, se scoate întîi întrerupătorul J, după care se opresc motoarele convertizoarelor.

5.3.3. Redresoare de sudare

În ultimul timp în tehnica sudării au început să fie folosite redresoarele de sudare, adică aparate care transformă puterea electrică de curent alternativ în putere de curent continuu. Perfecţionarea fabricării semiconductoarelor a făcut ca aceste aparate să fie tot mai mult folosite la sudare, în special pentru procedee în mediu de gaz protector. Redresoarele au la bază principiul că un semiconductor fixat etanş cu o suprafaţă metalică permite ca curentul electric să treacă numai într-un sens, fiind blocat în sens invers. Pe o placă purtătoare (oţel sau aluminiu) se aşează un strat de semiconductor, iar pe suprafaţa opusă a semiconductorului — o placă contraelectrod (aliaj de diferite metale). La introducerea unui curent alternativ, semiconductorul acţionează ca un ventil electric, astfel încît numai o semiundă va trece în sens direct; în sens invers, semiconductorul practic nu lasă să treacă curent. Ca semiconductoare se folosesc seleniul, şi în special, siliciul şi germaniul, care au un randament mare (94—98%) şi permit o încărcare bună cu pierderi mici, astfel încît necesită spaţii mai reduse.

31

Fig. 5.15. Schema de conectareîn paralel a două convertizoare

CS-350:1 şi 2 - geratoare CS-350; 3 şi 4 —

excitaţiile separate ale motoarelor; 5 şi 6 - excitaţiile serie antagoniste; V — voltmetru;

A — ampermetru; J - întrerupătorul de punere în paralel a reţelei de sudare.

Pentru redresarea curentului, semiconductoarele se montează în scheme de redresoare, în general în puncte trifazate. În figura 5.16 este dată schema unui redresor de sudare. Redresoarele pentru sudare se construiesc brusc coborîtoare sau rigide, precum şi universale cu ambele caracteristici; pot fi pentru unul sau mai multe posturi de sudare.

Redresorul ICET (Institutul de Cercetări Electrotehnice — Bucureşti), realizat în ţară cu ventile de siliciu, are caracteristici coborîtoare; curentul nominal de sudare este de 350 A, cu tensiunea de 34 V la DA 60%. La valori ale curentului între 50 şi 360 A, tensiunea poate varia între 22 şi 34 V. Tensiunea în gol este 70 V. Dimensiunile de gabarit sînt de 100 X 530x800 mm, iar masa de 300 kg.

5.3.4. Transformatoare de sudare

Sursele de curent alternativ pentru sudare sînt transformatoarele de sudare sau grupurile de generatoare de frecvenţă mărită, 150 Hz, 300 Hz etc., cu care faţă de frecvenţa de 50 Hz se obţin arce electrice mai stabile. Transformatoarele de sudare sînt aparate prevăzute în general să funcţioneze cu caracteristici coborîtoare, în acest scop au o inductanţă care asigură decalajul între tensiune şi curent, necesar menţinerii sigure a arcului de sudare. La transformatoarele de puteri mari folosite pentru sudare automată, caracteristica este mai aplatisată. Transformatoarele de sudare modifică parametrii puterii electrice de la o reţea electrică primară cu tensiunea de 220—500 V la tensiunea necesară sudării cu intensitate mare de curent; în general sînt monofazate, însă se execută şi trifazate, pentru alimentarea mai multor posturi de sudare sau pentru sudarea cu arc trifazat.

Decalajul mărit dintre tensiune şi curent asigură, atunci cînd tensiunea trece prin zero, trecerea unui curent destul de mare, ceea ce face să se menţină stabil arcul electric de sudare. Aceasta necesită ca factorul de putere (cos ) să fie redus, de 0,4—0,5, ceea ce este defavorabil, deoarece sînt necesare secţiuni mari de cupru. Un alt inconvenient al transformatoarelor este şi acela că încarcă nesimetric reţeaua primară, deoarece transformatoareie sînt legate la două faze. Avantajul lor constă în faptul că nu au organe de mişcare, astfel încît durata lor de serviciu este mare şi de asemenea nu necesită nici un fel de întreţinere. Un alt avantaj îl constituie randamentul care este aproape de două ori mai mare faţă de convertizoarele de sudare. Au un cost de producţie sub 20% din cel al unui convertizor, iar puterea de mers în gol este de numai circa 0,5 kW faţă de 2—3 kW la un grup de sudare. Transformatoarele de sudare prezintă dezavantajul că nu pot fi folosiţi la sudare electrozii cu înveliş bazic sau cu învelişuri subţiri.

Inductanţa necesară obţinerii decalării dintre tensiune şi curent se realizează fie mărind distanţa dintre înfăşurarea secundară şi cea primară, fie introducînd un miez nobil care modifică fluxul magnetic etc. Transformatoarele de sudare TASM-300 (fig. 5.17), fabricate în ţară de către întreprinderea Electrotehnica Bucureşti sînt prevăzute cu un miez mobil (sunt magnetic) în interiorul miezului transformatorului. Cu ajutorul acestuia, se pot obţine variaţii de curent de sudare în limite mari, cuprinse între 75 şi 480 A. în figura 5.17 se prezintă schema electrică a transformatorului, care are următoarele caracteristici tehnice:

— curentul nominal, în A—300;— durata activă DA, în %—60;— tensiunea de lucru, în V—32;— tensiunea nominală de alimentare, în V—220; 380; 500.

Transformatorul are două trepte de reglare a curentului de treapta I cu 75—230 A şi treapta a II-a cu 220—480 A. Alte caracteristici ale transformatorului sînt:

— puterea aparentă în KVA 19,5— puterea activă consumată, în kW 11— factorul de putere 0,54— randamentul 0,86— masa, în kg circa 215— gabaritul, în mm 845x635x805

În afară de transformatorul de mai sus, întreprinderea Electrotehnica Bucureşti fabrică şi un transformator portabil de greutate redusă (de numai 39 kg), tip TSAP-2, pentru sudarea cu electrozi subţiri de 1,5—4 mm. Transformatorul este indicat lucrărilor pe şantiere 'lucrărilor de reparaţii, pentru ateliere mici, garaje etc.

Caracteristicile transformatorului sînt:— tensiunea primară nominală, în V 220— curentul de mers în gol, în A 2,9— pierderile în gol, în W 45— curentul absorbit la sarcină maximă, în A 48— durata activă DA (la sarcină maximă), în % 15— masa, în kg 30

În prezent, se fabrică şi transformatoare de sudare cu premagnetizare, la care reglarea se face în mod continuu, cu ajutorul unui reostat de telecomandă. Aceste transformatoare sînt lipsite de piese mobile şi de întrefier reglabil. De asemenea, se execută şi transformatoare destinate sudării pentru unul sau mai multe posturi de sudare, de puteri mijlocii şi mari, pentru sudarea automată sub flux, sudare în baie de zgură etc. Caracteristicile acestor transformatoare vor fi 32

Fig. 5.16. Schema unui redresor de sudare;1 — primar; 2 — secundar; 3 — transformator;

4 — redresor; 5 — pachet de dispersie; I, II,III — reţea de alimentare.

descrise la tratarea procedeelor respective.Exploatarea şi întreţinerea transformatoarelor de sudare. înainte de

punerea sub tensiune a transformatorului de sudare, este necesar ca borna de pămînt a transformatorului să fie legată la pămînt, conform schemei din figura 5.17. Această legătură se execută de către electricieni. Tot înainte de punerea sub tensiune a transformatorului se verifică dacă poziţia baretelor de pe placa cu borne pentru treptele respective de sudare sînt corect aşezate şi dacă legăturile cablurilor de sudare la masă şi la cleştele portelectrod sînt corecte, 'în vederea evitării scurtcircuitelor. De asemenea, se verifică dacă şi masa de sudare este legată la pămînt. Se verifică în prealabil dacă sudorul cunoaşte modul de exploatare a transformatorului de sudare, înainte de sudare, sudorul trebuie să fie echipat cu tot echipamentul necesar şi să aibă la îndemînă toate ustensilele de lucru.

La punerea în funcţiune şi la începerea operaţiei de sudare, transformatorul trebuie să producă vibraţii normale cu un zgomot înăbuşit, caracteristic mersului normal. în cazul cînd se produc zumzete puternice cu vibraţii mari ale aparatului, se roteşte roata miezului mobil într-un sens sau în celălalt, pînă se stabileşte zumzetul normal, adică înăbuşit al transformatorului. Nu este permis transportul transformatorului de sudare sub tensiune, chiar şi în cazul unor distanţe foarte mici. Este interzis ca sudorul să execute reparaţii la transformator sau să desfacă capacul acestuia; aceste lucrări se vor efectua numai de către electricieni.

Se recomandă ca transformatorul să nu fie lăsat sub tensiune chiar şi în cazul unor întreruperi de durată scurtă, deoarece mersul în gol al transformatorului are o influenţă negativă asupra factorului de putere al reţelei.

La terminarea lucrului, transformatorul se scoate de sub tensiune. Legarea în paralel a transformatoarelor de sudare. La fel ca la grupurile pentru ,sudare cu curent continuu, şi

la sudarea cu curent alternativ se poate obţine un curent de sudare mărit, prin legarea în paralel a transformatoarelor. Pentru aceasta, este necesar să fie îndeplinite următoarele condiţii:

— să aibă tensiunile primare nominale, egale, iar tensiunile secundare la mersul în gol să fie şi ele egale;— tensiunile de scurtcircuit să fie egale între ele;— bornele omoloage să fie conectate în paralel (la transformatoarele monofazate).

5.3.5. Sudarea cu frecvenţă mărită

Deoarece stabilirea arcului de sudare în curent alternativ cu transformator cu frecvenţa de 50 Hz este dificilă, din cauza schimbării polarităţii şi a dezionizării intervalului arcului menţinerea acestuia poate fi îmbunătăţită prin mărirea frecvenţei, în care caz şi tensiunea de amorsare a arcului poate fi micşorată. La frecvenţe începînd cu 150 Hz, ameliorarea este sensibilă, astfel încît în prezent se construiesc generatoare

sincrone monofazate cu această frecvenţă, antrenate de motoare asincrone alimentate la tensiuni de 220 sau 380 V. Generatoarele se construiesc pentru curenţi de sudare de 120—450 A (la DA 60%) cu frecvenţe de 150, 300 şi 450 Hz. Aceste grupuri sînt mult mai scumpe decît transformatoarele şi, cum în prezent se fabrică electrozi înveliţi corespunzători sudării cu transformatoare, aceste surse de energie pentru sudare sînt folosite pe scară redusă; în comparaţie cu convertizoarele de curent continuu, grupurile cu frecvenţe mărite sînt inferioare.

5.3.6. Alegerea sursei de curent de sudare

La sudarea manuală, alegerea sursei de curent de sudare se face ţinîndu-se seama de calitatea materialelor ce urmează a fi sudate, care determină calitatea electrozilor necesari. La sudarea cu diferite tipuri de electrozi pentru oţeluri cu conţinut mărit cu carbon şi pentru oţeluri aliate, trebuie folosiţi necondiţionat electrozi cu înveliş bazic, la care se întrebuinţează numai curent continuu, adică grupuri de sudare (respectiv convertizoare) sau redresoare de sudare. De asemenea, sursele de curent continuu pot fi folosite şi la sudarea cu electrozi neînveliţi sau cu înveliş subţire, precum şi la sudarea cu electrozi cu inimă, deoarece menţinerea arcelor de sudare cu curent continuu este mult mai stabilă. Pentru sudarea electrică la cald a fontei, la care se folosesc bare de fontă, de asemenea, sînt necesare surse de curent continuu.

În cazul sudării oţelurilor cu conţinut redus de carbon, care permit folosirea electrozilor cu înveliş acid sau titanic, sursele de curent alternativ sînt mai corespunzătoare, deoarece şi ele prezintă avantaje, după cum urmează: costul unui transformator este cu mult mai redus decît al unui convertizor, fiind de 20 ... 25% din costul unui grup; consumul de energie în cazul folosirii transformatoarelor este pînă la 4 kWh pentru 1 kg de metal depus în timp ce

la convertizoare este de peste 6 kWh; randamentul transformatoarelor este de circa două ori mai mare faţă de cel al convertizoarelor, adică de 0,8 faţă de 0,4;

la mersul în gol, puterea este de 0,5 kW faţă de 2 ... 3 kW la convertizoare; transformatoarele de sudare prezintă şi avantajul că au o între ţinere foarte uşoară, neavînd organe în mişcare.

În comparaţie cu convertizoarele de sudare, transformatoarele de sudare prezintă şi unele dezavantaje, cum sînt: nu pot fi folosiţi la sudare electrozii cu înveliş bazic şi electrozii neînveliţi; au un factor de putere foarte mic, de circa 0,5 în sarcină şi numai 0,2 în gol, ceea ce prezintă un dezavantaj mare

33

Fig. 5.17. Schema electrică a transformatorului de sudare TASM-

300:a — înfăşurarea primară; b — înfăşurarea

secundară ;1 — legătura la reţea; 2 — spirele primare; 3 — legătura la cablul de sudare; 4 — înfăşurarea secundară reactivă; I şi 11 — trepte

de reglare.

atît pentru reţea, cît şi pentru faptul că trebuie folosite secţiuni mari ale conductoarelor atît în primar, cît şi în secundar; în cazul 'cînd sînt mai multe transformatoare, sînt necesare şi instalaţii de compensare a factorului de putere;

primarul transformatorului fiind legat numai la două faze, se produce şi o dezechilibrare a reţelei trifazate, ceea ce provoacă dezechilibrări ale reţelelor.

Alegerea mărimii surselor de sudare se face şi în funcţie de grosimea materialului, care determină grosimea materialului de adaos folosit, adică a curentului necesar.

Alegerea surselor de curent pentru procedeele de sudare în mediu de gaz inert, cu electrod nefuzibil de wolfram, şi pentru procedeele de sudare cu sîrme-electrozi subţiri în mediu de gaz activ şi inert, destinate sudării unor metale sau aliaje speciale, este mai dificilă, sursele de curent fiind de o construcţie specială. Pentru sudarea în mediu de gaz protector, în prezent se construiesc surse de curent cu pulsaţii la care curentul variază periodic în timp, avînd cîteva frecvenţe de pulsaţii pe secundă, ceea ce permite o mai bună menţinere a arcului şi o topire uniformă a sîrmei electrod. Cu ajutorul acestor surse pot fi obţinute curgeri mai line ale metalului de adaos la sudarea diferitelor metale sau aliaje.

5.3.7. Cabluri pentru sudarea electrică

Pentru conducerea curentului la portelectrod şi la clema de contact a piesei de lucru se folosesc cablurile flexibile de sudare din CuE, de construcţie multilaterală din sîrme foarte subţiri (0,20 mm), acoperite cu o înfăşurare din fire de bumbac şi izolaţie de cauciuc, peste care se aplică o pînză cauciucată şi o îmbrăcăminte cu manta de cauciuc conform STAS 1020/1 şi /2-77.

Cablurile se livrează în colaci în lungimi de 50—3 00 m, sau multiplu de 50 m. Pentru sudarea cu electrozi pînă la 3,25 mm diametru se folosesc cabluri cu secţiunea nominală de 25 mm 2; petru sudarea cu electrozi pînă la 4 mm diametru, cabluri de 35 mm2, iar pentru electrozi pînă ia 5 mm, cabluri de 50 mm2; lungimea cablului nu trebuie să treacă de 5 m. Pentru lungimi mai mari se vor lua secţiuni mai mari, standardizate.

În tabelul 5.5 curenţii de sudare admisibili pentru secţiunile date sînt pentru lungimi de cablu de 5 m. De îndată ce lungimea este mai mare de 5 m, se va trece la secţiunea imediat superioară, spre a nu avea căderi mari de tensiune, ceea ce duce la încălzirea prea mare a cablului. Temperatura cablului după un timp de sudare de 2 h nu trebuie să depăşească 35°C, ceea ce se poate constata uşor cu mîna.

Legăturile dintre cabluri se execută cu racorduri fixe sau demontabile, special destinate, cu ajutorul cărora se obţin contacte bune, complet izolate. În figura 5.19 se prezintă două racorduri pentru prelungirea cablurilor, fix şi demontabil; pozarea racordului demontabil se face prin rotire în jurul axei, contactul racordului asigurîndu-se cu o canelură şi un con de strîngere. Pentru legarea la cleşte şi clema de contact la masă, cablurile se vor cositori. Contactele acestora se realizează cu şuruburi de presiune.

5.3.8. Accesorii, scule şi dispozitive

În afară de utilajele de energie necesare generării curentului de sudare, pe locul de muncă al sudorului mai sînt necesare o serie de accesorii, scule, ustensile, dispozitive şi materiale de protecţie, astfel încît procesul de sudare să decurgă în cele mai bune condiţii.

Cleştele portelectrod serveşte la conducerea electrodului prins în ei în timpul sudării de-a lungul rostului de sudat. Pentru a feri sudorul de electrocutare sau de producerea de scurtcircuite, chiar dacă electrodul este lăsat din greşeală pe masa de lucru, el trebuie să fie complet izolat. Contactul dintre partea metalică a cleştelui şi electrodul prins în cleşte trebuie să fie complet asigurat; pentru manipulare uşoară, el trebuie să fie cît mai uşor posibil.

În figura 5.20 se prezintă un portelectrod complet izolat, tip II, varianta A, pentru curenţi pînă la 400 A, cu masa de circa 0,4 kg şi la care conectarea cablului se face prin intermediul unui papuc. Pentru sudarea tablelor subţiri cu electrozi pînă la 2,5 mm sînt indicaţi cleşti pînă la 200 g masă şi cabluri de 16 mm2.

Clema de contact serveşte Ia conducerea curentului de la sursa de curent la masa sau Ia piesa de lucru. Ea trebuie să asigure un contact bun cu piesa sau cu masa de care se prinde cu un şurub de presiune rotit cu braţul clemei. În figura 5.21 este reprezentată o clemă pentru prinderea de piese pînă la 50 mm grosime şi pentru curenţi pînă la 400 A.

Ustensilele necesare sudorului sînt: ciocanul de sudor pentru curăţirea zgurii cu un capăt în formă de vîrf de piramidă sau de con, iar cu celălalt

capăt în formă de daltă (fig. 5.22, b); ciocanul cu cap rotund pentru baterea sudurii; ciocan obişnuit şi o daltă pentru în depărtarea stropilor de metal; perie din sîrmă de oţel pentru curăţirea zgurii şi a ruginii din rosturi sau de pe marginile de sudat (fig. 5.22, a).

Pentru curăţirea stropilor din jurul sudurii este indicat ca în locul ciocanului şi al dălţii să fie folosite ciocane pneumatice.

34

Fig. 5.19. Racorduri pentru cabluri de sudare:a — racord fix; b — racord demontabil.

Deoarece în timpul operaţiei de sudare arcul electric degajă o lumină orbitoare împreună cu radiaţii ultraviolete şi infraroşii, cu efect foarte vătămător asupra ochilor şi pielii, şi se produc stropiri violente care pot să producă arsuri sau să aprindă hainele sudorului este necesar ca acesta să fie echipat cu materiale de protecţie corespunzătoare.

Masca şi ecranul de mînă folosesc pentru protecţia ochilor, a feţei şi a gîtului. Masca are o parte care protejează şi un suport (port-mască) pentru fixarea ei pe cap, reglabil ca talie şi înălţime. Ecranul de mînă are un mîner în partea de jos, cu care sudorul ţine ecranul. Masca şi ecranul sînt prevăzute cu o fereastră pentru filtru din sticlă albă în scopul protejării acestuia şi care permite sudorului să observe arcul şi totodată îl protejează contra radiaţiilor (fig.

5.23).Corpurile — al măştii şi a ecranelor — sînt din fibră vulcanizată, din material plastic armat sau alte materiale

rezistente la căldura degajată de flama arcului şi opace la radiaţii. Masa măştii nu trebuie să depăşească 600 g, iar a ecranului 650 g. Filtrele pentru măşti (STAS 2862-67) sînt din sticlă colorată verde-închis.

Pentru sudarea electrică se folosesc numerele: 5 pentru sudarea cu electrozi cu diametrul de 3,25 mm şi la lucrări de poziţie; 6 pentru sudarea cu electrozi cu diametru de 3,25—5 mm la lucrări efectuate în locuri deschise şi în

aer liber (la lucrări de montaj); 7 pentru sudarea cu electrozi peste 3,25 mm diametru în locuri închise (hale, boxe).

În timpul operaţiei de sudare, mai este necesar ca sudorul să poarte: mănuşi, care pot fi cu 5, 2 sau cu un deget, în două mărimi, cu sau fără manşetă; şorţuri, care pot fi cu pieptar, cu umerar şi şorţ scurt în două mărimi; ghetre sau jambiere tip A, în două mărimi.

Aceste materiale de protecţie sînt din piele şi oferă sudorului, în afară de protecţia împotriva radiaţiilor, stropilor, electrocutării, sau arsurilor, şi protecţie contra rănirilor provocate de obiecte tăioase.

Pentru controlul rostului, al prelucrării corecte a marginilor, al denivelărilor pieselor, al marginilor dintre ele etc., ca şi al dimensiunilor sudurilor executate, este necesar ca locul de muncă al sudorului să fie dotat cu o serie de şabloane şi calibre de măsurare. În figura 5.24 se prezintă măsurările în vederea controlului pregătirii înainte de sudare cu ajutorul unor şabloane: a unghiului de prelucrare şi a grosimii neteşite la rădăcina rostului cu un şablon în Y (fig. 5.24, a); a perpendicularităţii tablelor la sudarea de colţ interior sau exterior (fig. 5.24, b); a denivelării marginilor pentru sudarea cap la cap în I, V sau în Y dacă nu întrec abaterea permisă (fig. 5.24, c); a intestiţiului dintre două table suprapuse pentru sudarea pe colţ (în L) sau pentru electronituire (fig. 5.24, d). Pentru măsurarea grosimii sudurii de colţ

35

Fig. 5.21. Clema de contact la masă pentru grosimi de perete

pînă la 50 mm şi curenţi pînă la 400 A.

Fig. 5.22. Ciocan şi periepentru sudori;

a — perie; b — ciocan.

Fig. 5.23. Ecran şi mască de sudor.

Fig. 5.20. Portelectrod complet izolat, tip. II, varianta A:1 — două plăci izolatoare din bachelită la partea de prindere a electrodului; 2 — suport de bac superior din tablă de oţel;

3 — bac superior din fontă Fc25; 4 — patru şuruburi; M6X16; 5 — ax din oţel; 6 — mîner din bachelită textilă; 7 — bucşă izolantă din bachelită textilă; 8 — şurub M6X10; 9 — arc; 10 — ştift filetat cu vîrf plat; 11 — mîner portelectrod izolant din bachelită textilă; 12 — bac inferior din bronz; 13 — şurub cu cap hexagonal M8X14; 14 — piuliţă M8; 15 — inel de

siguranţă; 16 — papuc; 17 — cablu de sudare.

sau a îngroşării sudurilor cap la cap se foloseşte şablonul universal (fig. 5.24, e). Rigla cursorului are o gradaţie de la 0 la 20 mm, cu care pot fi măsurate grosimile sudurilor de colţ cu gradaţiile Ia partea superioară a cursorului (I); pentru mărimea îngroşărilor sudurilor cap la cap, măsurarea se face cu ajutorul gradaţiilor, la partea inferioară (II). Şublerul mai are şi patru ciocuri, de 60, 70, 80 şi 90°, pentru măsurarea teşiturilor unghiurilor de prelucrare a rosturilor în V, Y, X etc.

5.3.9. Locul de muncă al sudorului

Locul de muncă al sudorului poate fi fix (într-o cabină de atelier), mobil (pe fluxul de montaj, într-o hală) sau în exterior (la lucrări pe şantier). Pe locurile fixe, în cabine, se execută, în general, piese şi ansambluri de serie, de dimensiuni reduse; cabinele sau o suprafaţă maximă de 2,5X3,5 m2, sînt neacoperite şi delimitate cu panouri de înălţime maximă de 2,2 m, cu partea inferioară descoperită, astfel încît circulaţia aerului să nu fie împiedicată. În atelierele prevăzute cu instalaţii de exhaustare a fumului deasupra mesei sudorului sînt prevăzute hote de captare a fumului şi a gazelor nocive produse, care sînt evacuate printr-un tub central în afara atelierului. De asemenea, se execută şi construcţii de mese de sudare, la care gazele şi fumul se captează cu ajutorul

unei guri de aspiraţie laterală sau dispusă sub grătarul mesei de lucru. În figura 5.25 este reprezentată o masă de lucru cu captarea fumului şi a gazelor produse la sudarea pieselor în cabină. În hale, unde locurile sudorilor sînt mobile, se prevăd hote de aspiraţie cu guri de captare la 4—5 m înălţime, unde impurificarea cu fum şi gaze este cea mai mare. Pe fluxul de montaj în hale, locul sudorului se îngrădeşte cu panouri uşoare de 1,80X2 m din pînză îmbibată cu substanţe ignifuge.

În cazul lucrului în interiorul recipientelor, ventilaţia trebuie executată în condiţii corespunzătoare, cu introducerea aerului proaspăt în masca de sudare şi cu evacuarea gazelor nocive din interior. Pentru ca sudorul să fie ferit de electrocutări şi de contacte cu masa metalică rece, se prevăd covoare de cauciuc sau grătare de lemn, peste care se aştern covoare ignifuge.

Toate locurile de muncă ale sudorului trebuie bine iluminate, eventual chiar cu reflectoare, deoarece trecerile bruşte de la lumina arcului la o iluminare slabă orbesc ochii sudorului.,

În cazul lucrului în afara atelierelor sau pe şantiere, nu se pun probleme de aerisire sau de iluminare, în schimb în aceste cazuri trebuie asigurată buna desfăşurare a lucrului, în special la înălţimi, pentru care se vor prevedea platforme solide de muncă, precum şi centuri de siguranţe, scaune suspendate etc., în funcţie de natura lucrului şi a locului unde trebuie executate sudurile.

În timpul operaţiei de sudare, sudorii şi ajutorii lor trebuie să poarte ecrane sau măşti de sudori, prevăzute cu filtre de protecţie.

Dacă în cabine, în multe cazuri, este mai indicată folosirea ecranelor, pentru lucru în hale sau la ansambluri mari pe şantiere etc., este mai indicată folosirea măştilor de cap, deoarece acestea feresc mai bine faţa şi capul de împroşcări, ţinînd seamă că în multe cazuri aceste suduri se execută şi la înălţimi.

Lungimile cablurilor trebuie să fie cît mai reduse, adică de 5 m, în special la lucrul în cabine. La lucrări în hale nu se recomandă lungimi mari de 10 m, deoarece în aceste cazuri sînt necesare secţiuni mai mari de cabluri, ceea ce îngreuiază lucrul sudorului.

Păstrarea în bune condiţii a electrozilor pe locul de muncă este de mare importanţă pentru obţinerea calităţii corespunzătoare a sudurilor. Deoarece învelişurile electrozilor sînt formate din substanţe higroscopice, este necesar ca pentru păstrarea lor să fie folosite dulapuri de încălzire, în special pentru electrozii cu înveliş bazic,

La lucrări pe şantiere sau pe cală în şantierele navale etc., la care locul de muncă este la distanţă mare de sursa de curent de sudare, se recomandă să fie folosită reglarea, cu acţionarea de la distanţă a curentului de sudare.36

Fig. 5.24. Şabloane şi calibre pentru controlul dimensiunii rosturilor şi al

sudurilora — şablon pentru controlul unghiului de prelucrare a rostului şi a grosimii neteşite la rădăcină; b — şablon

pentru controlul perpendicularităţii tablelor; c — şablon pentru controlul denivelării tablelor;d — calibru pentru interstiţiul dintre două table

suprapuse; e — şablon universal.

Fig. 5.25. Masa de lucru a sudoruluicu exhaustor de captare a fumului şi

a gazelor.

Locul de muncă al sudorului trebuie să fie bine organizat şi aprovizionat la timp cu toate materialele necesare. în cabine, amplasarea sursei de curent, a mesei de sudare şi a locurilor destinate pieselor nesudate şi de depozitare a pieselor sudate trebuie să fie judicioasă, pentru ca lucrul să decurgă în condiţii optime. Pe un loc de muncă organizat, coeficientul de folosire a aparatului de sudare este de minimum 0,5—0,6 (240—290 min/8 h), ca în locurile bine organizate să treacă de 0,75 (360 min/8 h).

Prinderea pieselor în vederea alcătuirii ansamblurilor se execută în dispozitivele de asamblare. După ce piesele componente sînt introduse în dispozitive şi fixate cu şuruburi, cleme, fixatoare etc., în vederea obţinerii poziţiilor reciproce pentru formarea ansamblului şi după executarea prinderilor de sudură, ele se scot din dispozitive şi se fixează pe dispozitivele de sudare, executîndu-se îmbinările sudate şi ordinea prevăzută în tehnologia de execuţie a ansamblului respectiv. Pentru ca manipularea ansamblurilor în vederea operaţiei de sudare să fie cît mai redusă în funcţie de configuraţia piesei şi de dispoziţia sudurilor, dispozitivele de sudare pot fi cu rabatare, întoarcere, rotire etc., în cazul pieselor mari şi grele, toate întoarcerile necesare se execută mecanizat, fără ajutoare sau cu pierderi mari de timp cu aducerea sudurilor, încît ele să fie realizate în poziţia cea mai comodă pentru sudor, adică în poziţia orizontală, în jgheab etc. În figura 5.26 se reprezintă vederea de ansamblu a unui manipulator modern, pe care pot fi fixate cu şuruburi ansambluri de corpuri cilindrice sau paralelipipedice în vederea sudării, cu mase pînă la 1500 kg. Planşaiba dispozitivului pe care se fixează ansamblurile de îmbinat poate fi rotită sau înclinată pînă la 135° faţă de orizontală,

diametrul planşaibei pentru fixarea ansamblului de sudat este de 900 mm, iar domeniul de rotire este între 0,05 şi 1,2 rot/min, astfel încît şi sudurile circulare pot fi executate în cele mai bune condiţii; în acest caz, piesa este continuu rotită mecanizat cu o viteză constantă corespunzătoare diametrului sudurii de executat, iar capul de sudare se fixează în poziţia de zenit. Ansamblul poate fi ridicat sau coborît cu o roată de mînă, astfel încît liniile de sudat să fie aduse în poziţia cea mai convenabilă. Prin folosirea manipulatoarelor se obţin următoarele avantaje:

îmbunătăţirea calităţii sudurii; uşurarea efortului fizic al sudorului; eliminarea timpilor neproductivi necesari manevrării, ceea ce

con duce la mărirea productivităţii muncii în medie cu 25%.În prezent se fabrică numeroase tipuri de manipulatoare pentru

poziţionarea ansamblurilor de sudat cu mase, ce pot varia în limite foarte largi, de la 50 kg pînă la 60 t. Tipurile mari se execută în construcţie complet automată.

37

Fig. 5.26. Manipulator pentru sudarea pieselor cu masă pînă la 1500 kg

Fig. 5.30. Poziţia normală a electrodului pentru executarea sudurilor orizontale:

a — în jgheab (secţiune); b — în jgheab (vedere); c — în jgheab, la depunerea primului rînd al celui de-al doilea strat; d — la

încărcare.

5.5. TEHNOLOGIA SUDĂRII CU ARC ELECTRIC CU ELECTROZI ÎNVELIŢI

5.5.1. Tehnica sudării în diferite poziţii

Arcul electric, după amorsare, se menţine uşor, dacă lungimea lui este corectă, adică cu ceva mai mică decît diametrul electrodului. În acest scop, pe măsura topirii electrodului, este necesar să i se imprime mişcările de apropiere de piesa de sudat; pentru execuţia rîndului de sudură mai sînt necesare, aşa cum s-a arătat, şi mişcările de oscilaţie (mai late sau mai înguste sau fără aceste mişcări în cazul rîndurilor filiforme), precum şi mişcarea de înaintare de-a lungul rostului de sudat, în cazul rîndurilor" late, mişcările de oscilaţie trebuie să fie însoţite şi de menţineri sau de mici oscilaţii la marginile rîndurilor, în vederea obţinerii pătrunderilor necesare în aceste locuri. în afară de aceste mişcări, înclinarea electrodului sau a piesei influenţează în mare măsură pătrunderea sudurii în metalul de bază, care poate varia în funcţie de necesitate.

Ţinînd seamă că poziţiile de sudare pot diferi, în funcţie de poziţia în spaţiu a axei longitudinale a sudurilor, la execuţia acestora se va ţine seamă de indicaţiile date mai înainte din punctul de vedere al intensităţii curentului de sudare corespunzător diametrului electrodului şi poziţiei; la sudarea a două grosimi diferite, se va ţine seamă că, pentru obţinerea unei îmbinări de calitate, arcul se va menţine timpi mai scurţi pe partea pieselor subţiri, pentru ca acesta să nu se supraîncălzească, ceea ce ar duce la perforări şi curgeri de material. Modul cum trebuie menţinut arcul pentru sudarea diferitelor poziţii se va arăta în continuare, iar modul cum trebuie executate diferite îmbinări, ţinîndu-se seamă de grosimea materialului şi de proprietăţile acestuia, se va arăta la capitolele respective.

Pentru execuţia sudurilor este necesar ca electrodul, după ce a fost aşezat în poziţia corectă de sudare, să i se imprime mişcările în funcţie de lăţimea necesară a rîndului de executat (v. fig. 5.6). Poziţia şi mişcările ce se imprimă electrodului sînt în funcţie de mai mulţi factori, unul din factorii cei mai importanţi fiind poziţia de lucru.

Pentru sudarea în poziţie orizontală (v. tab. 3.9, poz. A), în jgheab sau a sudurilor de încărcare, electrodul se va ţine înclinat conform reprezentării din figura 5.30. Se va ţine seama ca la executarea primului rînd al celui de-al doilea strat la poziţia în jgheab axa electrodului să fie (în secţiune) pe bisectoarea unghiului format între primul strat şi suprafaţa piesei (fig. 5.30, c); aceeaşi poziţie se menţine şi la executarea rîndurilor straturilor de încărcare (fig. 5.30, d). Pentru sudarea în poziţie orizontală a îmbinărilor în V şi Y, pentru primul, al doilea şi al treilea rînd (care în cazul reprezentat formează straturi), electrodului i se vor imprima poziţiile şi mişcările conform figurii 5.31.

Pentru sudarea orizontală de colţ cu un perete vertical sau sudarea orizontală în plan înclinat (tab. 3.9, poz. B), poziţia electrodului va fi aproximativ simetrică faţă de unghiul dintre table, cu tendinţă de menţinere mai mult spre tabla verticală, astfel încît electrodul să formeze cu tabla orizontală circa 40° (fig. 5.32, a), pentru cazul cînd grosimea tablelor este aceeaşi şi asimetrică formînd un unghi mai mare cu tabla mai groasă, în vederea obţinerii pătrunderii necesare (fig. 5.32, b şi c). În sensul de înaintare, electrodul se va înclina cu circa 70°, cu mişcările conform figurii 5.32,d.

La sudarea orizontală pe perete vertical sau sudarea orizontală cu pereţi înclinaţi (tab. 3.9, poz. C) primul rînd (strat) depus (în cazul prelucrării în Y, asimetric, conform fig. 5.33, a) se va executa cu electrodul menţinut la 90° faţă de tabla verticală şi cu înclinare de 70° în sensul de înaintare, iar primul rînd al celui de-al doilea strat, de la bază, cu un unghi de 60° faţă de tabla verticală şi cu aceeaşi înclinare (fig. 5.33, b şi d). Pentru rîndul al treilea, unghiul cu tabla verticală va fi de 100°, iar înclinarea în sensul de înaintare tot de 70°, cu mişcările conform figurii 5.33, d.

La sudarea în cornişă (tab. 3.9, poz. D), unghiul de menţinere a electrodului pentru executarea primului rînd va fi de 60° cu tabla orizontală şi de 70° în sensul de înaintare, iar mişcările electrodului conform figurii 5.34, a. Sudarea primului rînd al celui de-al doilea strat se va executa între rîndul depus şi tabla verticală, menţinîndu-se un unghi de 45° faţă de tabla orizontala cu acelaşi unghi de înclinare de 70° în sensul de înaintare, cu mişcările electrodului, conform figurii 5.34, b. Rîndul al doilea al celui de-al doilea strat care face legătura dintre primele rînduri şi tabla orizontală se va executa cu oscilaţii în plan vertical, între 50 şi 60° faţă de tabla orizontală şi cu înclinarea în sensul de înaintare tot de 70° (fig. 5.34, c).

La sudarea pe plafon (peste cap) (tab. 3.9, poz. E), poziţia electrodului se va menţine simetric în plan vertical şi cu înclinarea de 70° în sensul de înaintare; mişcarea electrodului poate fi fără (1) sau cu îndepărtări (2), repetate, scurte, în cazul supraîncălzirii băii de sudură (fig. 5.35, a). Pentru execuţia primului rînd al celui de-al doilea strat şi a rîndului următor, electrodul se va poziţiona la 120°, respectiv 60°, faţă de suprafeţele orizontale ale pieselor de sudat, adică în bisectoarea unghiului format dintre primul rînd şi peretele rostului, iar mişcările de oscilaţie se vor executa conform figurii.5.35, b (3). 38

Fig. 5.31. Sudară în V şi Y în poziţie orizontală:a — prima trecere cu depunere filiformă; b — stratul al doilea cu arce concave; c — stratul al treilea în zigzag cu opriri la marginile sudurii.

39

La sudarea verticală în colţ (tab. 3.9, poz. V), înclinarea electrodului este în funcţie de sensul de sudare de sus în jos sau de jos în sus. La sudarea de jos în sus cu un electrod cu înveliş titanic, electrodul se va aşeza în bisectoarea unghiului şi înclinat la 60—70° faţă de sudură (fig. 5.36, a). În cazul electrozilor cu înveliş bazic, acesta se va înclina cu 75—80° în sensul de înaintare (fig. 5.36, b). La sudarea de sus în jos (coborîtor), electrodul se va menţine în bisectoarea unghiului înclinat la 60° faţă de verticală în sensul de înaintare, iar după formarea arcului,! la 40° faţă de verticală în sensul de înaintare (fig. 5.36, c). Pentru sudarea coborîtoare sînt indicaţi electrozii cu înveliş organic cu rutil. Diferite mişcări de oscilaţii ale electrodului pentru sudarea verticală-urcătoare şi diferite sorturi de electrozi sînt reprezentate în figura 5.37. Mişcările cu pas mare reprezentate în figura 5.37, f nu se recomandă, în special, la folosirea electrozilor cu înveliş bazic, deoarece se produc porozităţi.

5.5.2. Sudarea tablelor şi a profilelor subţiri

La sudarea tablelor subţiri sub 3 mm grosime de perete este mai avantajoasă sudarea cu curent continuu, polaritate inversă, deoarece în acest caz tabla fiind catod are o temperatură mai joasă şi pot fi realizate cusături mai aspectuoase fără străpungeri, cu viteze mărite de sudare, datorită topirii mai intense a electrodului.

În cazul sudării cu curent alternativ se recomandă transformatoare cu tensiuni mari în gol, în care caz amorsarea şi menţinerea arcului sînt mai bune, astfel încît rezultă suduri mai aspectuoase. Se recomandă folosirea cablurilor de sudare subţiri, cu secţiunea de 16 sau 25 mm2

extraflexibile şi cleşti portelectrod de masă redusă (maximum 200 g) care sînt cei mai corespunzători sudării cu electrozi subţiri de 1,6; 2 şi 2,5 mm diametru.

Tablele şi profilele cu grosimea peretelui sub 1 mm se pot suda cu electrozi înveliţi numai prin suprapunere, cu partea suprapusă aşezată peste o garnitură de cupru şi presată conform figurii 5.38, a. În locul garniturii de cupru poate fi folosită şi o garnitură de oţel, însă în acest caz se pot produce perforări şi lipiri de garnitură, dacă se depăşesc anumite intensităţi de curent.

Tablele de 1—1,5 mm se sudează cap la cap în I fără interstiţiu sau bordurare, aşezate pe o garnitură de cupru (fig. 5.38, b) sau pe o bandă de oţel, aşezată sub rost, care rămîne sudată de table (fig. 5.38, c). Se folosesc: electrozi de 1,6 mm, curent continuu de 30—40 A, polaritate inversă. Tablele cu grosimea de 1,5— 2 mm se sudează aşezate pe masa de lucru fără interstiţiu, cu electrozi de 2 mm diametru, cu curent

40

Fig. 5.35. Sudarea pe plafon:a - înclinarea şi mişcările electrodului la

sudarea primei treceri fără (1) şi cu mişcări de îndepărtare (2); b — înclinarea şi mişcările

electrodului (3) pentru sudarea primului rînd al stratului doi.

Fig. 5.36. Sudarea verticală:a — înclinarea electrodului la sudarea verticală-urcătoare cu electrod cu înveliş titanic; b — înclinarea electrodului la sudarea verticală-urcătoare cu electrod cu înveliş bazic;

c — înclinarea electrodului la sudarea verticală-coborîtoare cu electrod cu înveliş organic cu rutil

Fig. 5.37. Mişcări de oscilaţii pentru sudarea verticală-urcătoare:a — mişcări de oscilaţii în triunghi la sudarea cu electrozi cu înveliş titanic;

b — mişcări de oscilaţii în triunghi pentru electrozi cu înveliş bazic; c — mişcări de oscilaţii în cazul sudurii pe ambele părţi simultan, la sudarea în X;

d — mişcări de oscilaţii pentru stratul de la suprafaţă; e — mişcări de oscilaţii în cazul formării unei băi mari de sudură şi la supraîncălziri; f — mişcări de oscilaţii pentru

obţinerea suprafeţelor plate la suduri de colţ etc.; g — mişcări de oscilaţii pentru suduri de colţ, cu una din laturile care necesită o încălzire mai puternică;

h — sudare verticală-urcătoare nerecomandată din cauza mişcărilor de oscilaţii prea rare.

Fig. 5.38. Sudarea tablelor subţiri cu electrozi înveliţi:a — sudarea grosimilor de 0,3—0,75 mm pe un suport de cupru;

b — sudarea cap la cap în I şi cu marginile răsfrînte pe suport de cupru fără şi cu şanţ de-a lungul cusăturii; c — sudarea pe o

garnitură da oţel; d — diferite dispoziţii de sudare (cu o margine petrecută, cu margini răsfrînte invers şl la sudarea a trei table).

continuu de 40—50 A, polaritate cu curent de 50—60 A. Îmbinarea tablelor subţiri mai poate fi efectuată folosind şi alte rosturi (fig. 5.38, d).

La sudarea cusăturilor de colţ la table suprapuse în L sau în T se vor folosi curenţi de sudare măriţi faţă de cei daţi mai înainte. Pentru tablele cu margini răsfrînte este mai indicată folosirea procedeelor fără metal de adaos (electrozi înveliţi), folosindu-se procedeele cu flacără sau cu electrozi de cărbune. De cea mai mare importantă este pregătirea tablelor; după prindere, ele trebuie ciocănite şi îndreptate, în vederea unei perfecte păsuiri a marginilor lor. Rîndurile de sudură se vor executa în trepte inverse, adică sensul de înaintare a sudurii va fi de sens contrar sensului de execuţie a elementelor de suduri.

În figura 5.39 sînt reprezentate două moduri de sudare, după prindere, a cusăturilor de table subţiri; cu I (la partea superioară) se indică modul de execuţie a sudurilor în trepte inverse (pas de pelerin), în cazul cînd lungimea de sudat nu trece de 0,5—0,6 m şi se începe de la un capăt, sudîndu-se în trepte inverse pînă la celălalt capăt; ultima treaptă se execută în sens direct. Cu II (la partea inferioară) se indică modul de sudare în cazul cusăturilor lungi, unde se începe de la mijloc şi se sudează în sens invers sensului de înaintare conform săgeţilor, în ordinea: 1, 2, 3 etc. Ultimele trepte de suduri la capete se execută în sensul de înaintare a sudării. Prin această ordine de sudare se obţin tensiunile interne şi deformaţiile cele mai mici.

Consumul de electrozi variază în funcţie de grosimea tablei şi de diametrul electrodului folosit. Ţinînd seamă că la electrozii mijlociu înveliţi masa electrodului faţă de masa cusăturii, este cu circa 30% mai mare, iar la cei gros înveliţi, cu circa 40% mai mare, cu aceste adaosuri se deduce şi consumul de electrozi pe metru liniar de cusătură. Cei mai recomandaţi electrozi la sudarea tablelor subţiri sînt electrozii cu înveliş titanic de grosime medie sau gros înveliţi în special pentru sudarea de colţ exterior sau pentru sudarea semicoborîtoare. În ţările dezvoltate industrial se fabrică şi electrozi special destinaţi sudării tablelor subţiri, cu ajutorul cărora se obţin cusături de lungimi duble faţă de lungimea electrodului; de exemplu, la sudarea filiformă cu electrozi de 3,25 mm se pot suda chiar table de 1,5 mm grosime.

5.5.3. Sudarea tablelor şi a profilelor de grosime medie

Tablele cu grosimea de 3 ... 6 mm se sudează: în I (la sudarea bilaterală pînă la grosimea de 5 mm), în V, în Y, 1/2 V (la sudarea în T), de colţ (), la table suprapuse sau în L, pe muchie şi în găuri rotunde sau alungite conform tabelului 3.2. Sudurile se execută pe una din părţi sau bilateral (la sudurile în I) sau cu completarea la rădăcină (dacă se prevede în documentaţie, la sudurile în V, Y, pe muchie etc.). Sudarea cusăturilor se execută în trepte inverse, aşa cum s-a arătat la sudarea tablelor subţiri; în cazul cusăturilor bilaterale, trecerea a doua se execută invers primei, conform reprezentării din figura 5.40. Prima trecere cu sensul 1 se execută de la B la A în trepte de 200—400 mm, în ordinea inversă, 1, 2, 3 etc., iar trecerea în sensul II pe partea opusă după întoarcere, la îmbinări în I, sau la al doilea strat la îmbinări în V, în sensul de la A la B cu treptele inverse 1', 2', 3' etc. Lungimea treptelor se alege în funcţie de calitatea materialului (cu cît oţelul este mai moale, cu atît treptele pot fi mai lungi), de grosimea materialului (pentru materialele mai groase care se execută cu topiri mai adînci se vor alege trepte mai scurte) şi de lungimea sudurii (cu cît sudura este mai lungă, se vor micşora treptele; de exemplu, la lungimi de suduri peste 1,5 m se vor folosi trepte de 200—250 mm). în general, pe faţa opusă sau la executarea stratului de completare în V (stratul II), lungimea treptelor pentru trecerea a doua poate fi mărită faţă de cele executate pentru prima trecere.

În cazul cînd ansamblul de sudat are linii de suduri care se întretaie sau sînt decalate, ordinea de sudare este cea din figura 5.41. Aceste suduri se execută tot în trepte inverse, însă succesiv pe. linii de suduri. După ce se execută cele patru suduri 1 pe cele patru linii de suduri (două în continuare, două decalate), se trece la treptele 2, apoi la cele următoare.

41

Fig. 5.39. Sudarea tablelor subţiri în trepte inverse:

I — sudarea cusăturilor scurte; II — sudarea cusăturilor lungi; 1, 2, 3 ... — ordinea de sudare; săgeţile indică

atît sensul de execuţie a rîndurilor separate, cît şi sensul de sudare.

Fig. 5.40. Sudarea bilaterală a tablelor mijlocii în trepte inverse:

I — sensul de sudare de la B la A pe unadin părţi; 1, 2, 3... — treptele de sudare;

II — sensul de sudare pe partea opusă sau laexecuţia stratului doi de umplere.

Fig. 5.41. Sudarea în trepte inverse a patru table, cu suduri decalate:

1,2,3 etc. — treptele şi sensul de sudare a treptelor.

Cei mai corespunzători electrozi pentru sudarea tablelor mijlocii din oţel cu conţinut de carbon, sub 0,25%, sînt cu înveliş de titaniu, mediu sau gros. La sudarea tablelor cu conţinut de carbon peste 0,25% sau a oţelurilor slab aliate, se recomandă folosirea electrozilor cu înveliş bazic.

5.5.4. Sudarea tablelor şi a profilelor groase

Tablele şi profilele cu grosimea peste 6 mm, fiind groase, se sudează numai cu rosturile prelucrate; în funcţie de grosime, ele pot fi (conform tabelului 3.2 dat după STAS 6662-74): în V cu sau fără suport, în Y, X, K, de colţ, în găuri etc. La sudarea în T sau L, latura în contact executată este de colţ () sau prelucrată, în care caz sudura poate fi cu suprafaţa plană a peretelui, poate fi neprelucrată, în care caz sudura în 1/2 V, 1/2 Y, K etc. La sudarea grosimilor mari, îmbinările sînt formate din straturi multiple, iar straturile la rîndul lor pot fi executate din mai multe rînduri, în special dacă grosimile sînt mari. Sudurile bilaterale 3 în X, dublu U, K etc. sînt simetrice faţă de planul mediu de grosime, astfel încît straturile se execută în aceeaşi ordine ca şi pentru rosturile unilaterale. în măsura posibilităţilor este indicat ca sudurile să fie executate în poziţie orizontală (v. tabelul 3.9, poz. A) sau orizontală în jgheab, acestea fiind cel mai comod de executat, cu productivitate maximă. În vederea prevenirii deformaţiilor se recomandă ca sudurile bilaterale să fie executate prin întoarceri succesive, pe baza indicaţiilor din tehnologie, pentru sudura respectivă. În multe cazuri însă, grosimile mari, în special la sudarea pe şantiere, se execută şi la poziţiile orizontale pe perete vertical, verticale sau peste cap. În figura 5.42 se prezintă îmbinări de rosturi executate în diferite poziţii în spaţiu şi ordinea de execuţie a rîndurilor, respectiv a straturilor de sudură. Rîndul de la baza cusăturii se execută în general filiform, însă bine pătruns pe ambele părţi ale rostului. Rîndurile următoare se execută cu oscilaţii transversale. Este foarte important ca la sudarea unui rînd să se realizeze o bună îmbinare cu materialul de bază şi cu rîndul adiacent sau cu rîndurile adiacente depuse anterior. Rîndurile de umplere a rostului se execută cu lăţimea de maximum 3—4 ori diametrul electrodului folosit. Rîndurile de la suprafaţă, numite şi rînduri de acoperire, pot fi executate cu lăţimea de 4— 6 ori diametrul electrodului (la sudarea în poziţie orizontală). Deşi depunerile late sînt comod de executat la grosimi mari, mai indicate sînt rîndurile înguste, care prezintă avantaje din punct de vedere metalurgic, deoarece în acest caz granulaţia sudurii fiind mai fină, datorită influenţei termice pe care o au rîndurile posterioare asupra celor anterior depuse, tenacitatea sudurilor este mai bună; de aceea, în prezent, nu se recomandă la sudarea grosimilor mari execuţia rîndurilor late decît numai a straturilor de acoperire.

Din cauza multiplelor rînduri, necesare umplerii rosturilor la sudarea grosimilor mari, tensiunile interne şi deformaţiile ce rezultă pot fi şi ele foarte mari şi în multe cazuri se produc fisuri. La capitolul 2 s-a arătat că sudabilitatea unui metal depinde şi de grosimea acestuia; de aceea, pentru sudarea grosimilor mari este indicată, în multe cazuri, preîncălzirea, iar operaţia de sudare se recomandă să fie executată printr-o anumită succesiune a depunerii rîndurilor, corespunzătoare grosimii de sudat. Sudarea în trepte inverse, succesive, arătată la sudarea tablelor şi profilelor de grosime mijlocie se aplică numai pînă la grosimi de maximum 15 mm. Aceasta se explică prin faptul că sudarea în trepte inverse, aplicîndu-se şi pe lungimea rostului, prezintă dezavantajul că sudurile depuse se răcesc, iar sudarea unui nou rînd se execută peste suduri reci. La sudarea grosimilor mari este necesar ca rîndurile posterioare să nu fie depuse peste rîndurile reci, ci acestea să fie cît mai calde, ferind astfel formarea structurilor fragile.

Materialele peste 15 mm grosime se sudează prin alte metode, după cum urmează: metoda în cascadă, la care, după ce s-a depus un rînd de 100— 300 mm, rîndul al doilea se începe la 100

—300 mm de capătul primului rînd, adică la o distanţă cît lungimea rîndului depus, şi se sudează spre el şi peste el pînă aproape de capătul primului rînd; urmează rîndul al treilea depărtat cu acelaşi pas de-al doilea (100—300 mm), sudîndu-se spre rîndurile depuse, şi se trece peste el, pînă aproape de capătul celui de-al doilea rînd depus, continuîndu-se astfel şi cu celelalte rînduri, conform figurii 5.43, a;

metoda în cocoaşă, care constă în executarea unui rînd de 100— 300 mm, după care de la o distanţă de aceeaşi lungime cu rîndul efectuat, dintr-o parte sau alta, se execută un nou rînd spre cel executat anterior, se trece peste ele şi se execută în continuare rîndul pînă ce a fost depăşit cu o aceeaşi distanţă, conform figurii 5.43, b;

metoda în blocuri, folosită în special la sudarea de încărcare la piese groase, care constă din execuţia de blocuri de 80—100 mm lungime, la intervale între ele de 30—40 mm şi care, după ce au fost terminate complet, se sudează între ele, depunîndu-se sudură în intervale (fig. 5.43, c); în general, această metodă se aplică după preîncălzirea piesei, atît înainte de execuţia blocurilor, cît şi înainte de începerea sudării intervalelor dintre blocuri.

42

Fig. 5.42. Sudarea îmbinărilor la table groase şi ordinea de depunere a rîndurilor de sudură:

a - sudarea în poziţie orizontală; b — sudarea orizontală pe perete vertical; c — sudarea peste cap; d — sudarea de colţ şi

în jgheab; 1, 2, 3... — ordinea de depunere a rîndurilor în diferite poziţii.

După cum se constată din descrierea metodelor de sudare a tablelor groase, rîndurile superioare se depun imediat peste cele inferioare, astfel încît sudura nu are timp să se răcească. Lucrul, în general, începe din mai multe locuri, de către mai mulţi sudori deodată. Umplerea cusăturilor rămase sub nivel, la metoda în cocoaşă, se execută imediat ce s-a ajuns la nivelul superior, după care se începe execuţia unei noi cocoaşe în ordinea prevăzută în tehnologie. Este foarte important, de asemenea, ca rîndurile executate să nu fie cu capetele terminate în acelaşi plan, ci declarate între ele, spre a se preveni formarea de cratere marginale în aceeaşi secţiune a sudurii, în care caz nu se produc pori şi fisuri. Lungimea pasului rîndurilor poate fi mărită pînă la 500—600 mm la primele două metode, dacă materialul are o bună sudabilitate, deoarece prin mărirea pasului rîndului depus pînă la depunerea rîndului anterior, sudura nu se răceşte (la sudare materialul de bază să fie preîncălzit). La sudarea în jgheab se recomandă ca grosimile mari să fie sudate cu electrozi groşi, de minimum 5 mm diametru. In cazul cînd la execuţia rîndurilor se produc scurgeri, se trece la electrozi cu diametrul mai mic.

La sudarea verticală şi la sudarea orizontală pe perete vertical, se recomandă ca sudurile să fie executate simultan de către doi sudori, aşezaţi unul de o parte şi celălalt de partea opusă a rostului. La fel, şi în acest caz, se va evita producerea de băi de sudură prea mari, care provoacă scurgeri. La sudarea de poziţie, nu se recomandă folosirea electrozilor cu diametrul peste 4 mm, iar intensităţile de curent se vor micşora faţă de cele folosite la sudarea orizontală. Se vor evita, de asemenea, depunerile cu secţiuni prea mari; secţiunea sudurii se recomandă să nu depăşească de trei ori secţiunea electrodului. La rădăcină, stratul depus nu trebuie să fie de secţiune mare, în schimb să fie bine pătruns şi aliat uniform cu marginile rostului. La suprafaţa exterioară, rîndurile sau straturile depuse pot fi late (pînă la maximum şase ori diametrul electrodului), pentru obţinerea unui aspect corespunzător. Întoarcerile, în vederea execuţiei rîndurilor pe partea opusă, se vor face în conformitate cu prevederile din tehnologie pentru evitarea deformaţiilor, care sînt foarte dificil de îndepărtat, în special în cazul ansamblurilor executate din table groase. Se va da o deosebită atenţie obţinerii unor pătrunderi perfecte cu rîndurile de la rădăcină depuse pe partea opusă.

5.5.5. Ciclul termic şi modificările structurale

Metalele folosite pentru executarea construcţiilor sudate sînt în general aliaje, şi mai rar metale pure. La sudare, acestea sînt supuse unui ciclu termic care constă în încălzirea, pînă la temperatura de topire, în zona unde acţionează arcul electric, după care, pe măsura topirii materialului de bază şi a înaintării arcului, sudura depusă se răceşte: zonele noi învecinate sînt aduse apoi la temperatura de topire în vederea sudării, iar pe măsura îndepărtării arcului, zonele iniţiale topite se răcesc pînă la temperatura mediului ambiant. Atît încălzirea, cît şi răcirea liniei de sudură nu sînt simultane, ci ele se succed în timp, astfel încît liniile cu aceeaşi temperatură (izotermele) variază cu trecerea undei de căldură dezvoltată de arcul electric. Încălzirea succesivă a metalului este cu atît mai mare şi mai rapidă, cu cît căldura degajată de arcul electric este mai mare adică la folosirea curenţilor mari, iar răcirea este cu mult mai intensă, cu cît materialul este mai gros, iar viteza de sudare şi conductivitatea termică a materialului de sudat sînt mai mari. Ţinînd seama că atît încălzirea cît şi răcirea liniei de sudură produc dilatări şi contracţii succesive ale zonelor parcurse, după sudare rezultă tensiuni interne şi deformaţii. În cazul cînd tensiunile interne în unele zone sînt mari, acestea pot provoca fisuri sau chiar ruperi, în special dacă în zonele învecinate, sau în suduri, în timpul răcirii, sau după răcire, se produc structuri fragile. Trebuie, de asemenea, să se ţină seamă că baia de sudură după răcire are o structură de turnare deosebită de aceea a tablelor laminate supuse sudării, cu cristale mari de formă columnară (alungite), de rezistenţă şi tenacitate mai reduse decît ale materialului de bază. Materialul de bază adiacent băii de sudură ajunge şi el la temperatura de topire atunci cînd acţionează arcul electric în zona respectivă, formînd cu sudura o linie de aliere,

43

Fig. 5.43. Sudarea tablelor groase prin metodele:a – în cascadă; b – în cocoaşă; c — în blocuri; 1, 2, 3 ... — ordinea de depunere a rîndurilor; I, II, III etc. - ordinea de

execuţie a blocurilor de sudură.

unde cristalele materialului de bază au fost parţial topite. Pe o grosime de 2—4 mm de-a lungul sudurii, materialul de bază, după răcire, îşi schimbă structura, deoarece a fost puternic influenţat de căldura arcului electric prin băile de sudură succesive, formîndu-se în jurul sudurii o zonă influenţată termic, care în cazul sudării oţelurilor este formată din trei subzone:

supraîncălzită, unde încălzirea s-a produs între temperatura de 1500°C lîngă linia de aliere şi pînă la circa 1100°C, pe o adîncime de 0,5—1,5 mm, subzonă în care se formează structuri cu granulaţie mare;

normalizată, unde încălzirea s-a produs între temperatura de 1100°C, lîngă subzona supraîncălzită, şi pînă la 860°C, pe o adîncime de 0,5—1 mm, subzonă care în materialul de bază urmează după cea supraîncălzită, în care se formează structuri cu granulaţie fină, deoarece aici, datorită temperaturilor atinse şi a timpului scurt de încălzire, se produce normalizarea structurii;

cu transformări parţiale, care urmează după subzona normalizată, unde încălzirea s-a produs între 860 şi 721°C (temperatura de transformare austenitică), pe o adîncime de 1—1,5 mm, şi unde granulaţia variază de la cea normalizată la granulaţia structurii iniţiale a metalului de bază.

La sudarea altor metale şi aliaje, de asemenea, se pot produce în sudură şi în zonele învecinate structuri defavorabile sau arderea unor elemente. Astfel, sudarea fontei nu poate fi executată decît numai prin încălzirea la roşu, pentru că în caz contrar sudurile şi zonele influenţate termic crapă chiar în timpul operaţiei de sudare; la sudarea aliajelor de cupru, unii componenţi cu temperaturi mai reduse de topire se evaporă, producînd o sărăcire în elementul respectiv. De asemenea, la unele metale şi aliaje pătrunderea aerului sau a hidrogenului chiar în cantităţi foarte reduse dăunează mult calităţii sudurii.

5.5.6. Sudarea oţelurilor carbon şi aliate

Procedeul de sudare cu arc electric cu electrozi înveliţi a oţelurilor carbon şi aliate este în prezent procedeul cel mai folosit atît în ateliere, cît şi pe şantiere. Pentru sudarea acestora se fabrică sortimente largi ele sorturi de electrozi, destinaţi celor mai diferite calităţi, încît pentru fiecare marcă de oţel se poate găsi o calitate corespunzătoare de electrozi.

Oţelurile de uz general cu conţinut de carbon 0,22%, adică oţelurile OL 32 ... OL 37, respectiv oţelurile carbon de calitate şi superioare OLC 10, OLC 20, se sudează cu electrozii EL-38 T şi EL-38 A. Pentru oţelurile OL 42 sau OLC 25 cu conţinutul de carbon pînă la 0,30% se recomandă electrozii EL-42A, EL-44T, EL-44C, EL-42TFE, EL-42B şi EL-42BFe. Oţelul OL 00, conţinînd impurităţi, se recomandă să fie suda cu electrozi cu înveliş bazic, de exemplu EL-42B. Oţelurile cu conţinut de carbon peste 0,3% C se sudează numai cu electrozi cu înveliş bazic, mărcile EL-46B, EL-50B, EL-55B şi EL-60B, ultimele două mărci fiind destinate oţelurilor cu conţinut de carbon de 0,45%. Dacă pentru oţelurile cu conţinut de carbon sub 0,2% nu este necesară preîncălzirea, de îndată ce conţinutul de carbon depăşeşte această valoare, se recomandă preîncălzirea între 100 şi 350°C, iar sudura să fie executată în straturi multiple. Temperaturile de preîncălzire variază în funcţie de conţinutul de carbon şi de grosimea tablei, cu cît acestea sînt mai mari, cu atît temperatura de preîncalzire trebuie să fie mai mare. După sudare este necesar ca răcirea să fie efectuată cît mai lent. Aceste măsuri evită formarea structurilor dure şi a fisurilor. Piesele turnate din oţeluri carbon se sudează ca, şi oţelurile carbon laminate, ţinîndu-se seamă de conţinutul de carbon. Înainte de sudare, se recomandă ca piesele turnate din oţel carbon să fie recoapte sau supuse unei operaţii de detensionare, deoarece în caz contrar în zonele sudate se pot produce crăpături în timpul operaţiei de sudare. Piesele turnate se vor suda cu preîncălzire. În cazul cînd conţinutul de carbon din aceste piese este mai mare de 0,45% C, preîncălzirea se execută la 500—600°C. La repararea pieselor sparte sau uzate se vor lua pentru sudare aceleaşi precauţii, după ce locurile defecte au fost scobite şi curăţate la luciul metalic. în multe cazuri, pentru anumite ansambluri sudate se prevăd după sudare şi tratamentele termice de recoacere sau de normalizare.

Oţelurile carbon laminate în table groase pentru cazane şi recipiente sub presiune, mărcile OLK1, OLK2 .. . OLK3 şi oţelurile carbon pentru ţevi, mărcile OLT 32, OLT 35 ... OLT 65 se sudează fără şi cu preîncălzire, cu electrozi cu înveliş titanic sau bazic, în funcţie de conţinutul de carbon al oţelului respectiv, grosimea de sudat etc., la fel ca şi celelalte calităţi de oţeluri carbon arătate.

În industria construcţiilor sudate, o importanţă tot mai mare a căpătat-o în ultimul timp folosirea oţelurilor slab aliate, în care conţinutul de carbon este menţinut la valori reduse (sub 0,20%); prin introducerea de elemente de aliere Mn, Si, Cr etc., în proporţii reduse, oţelurile capătă caracteristici superioare, în special creşte rezistenţa la rupere şi limită de curgere, aceasta conducînd la construcţii de masă şi mai redusă cu un mare efect economic. Pentru sudarea construcţiilor din oţeluri slab aliate este necesar ca acestea să aibă proprietăţi de sudabilitate. Sudabilitatea oţelurilor slab aliate se apreciază cu relaţia sudabilităţii dată în capitolul 2 ţinîndu-se seamă că, în cazul cînd conţinutul de carbon echivalent Ce 0,45%, nu este necesară preîncălzirea oţelului respectiv în vederea sudării. În cazul cînd conţinutul de carbon echivalent depăşeşte această valoare, preîncălzirea se execută după cum urmează:

— între 100 şi 200°C, cînd Ce=0,45 . . . 0,60%;— între 200 şi 350°C, cînd Ce>0,60.Temperaturile de preîncălzire nu sînt limitative şi, în unele cazuri, ele pot fi depăşite, deoarece trebuie să se

mai ţină seamă de solicitările la care este supusă construcţia, de grosimea pieselor de sudat, precum şi de o serie de factori metalurgici, ca: modul de elaborare, elementele modificatoare din oţel, granulaţia etc. În multe cazuri, dacă oţelul este supus unor solicitări dinamice, preîncălzirea trebuie efectuată chiar dacă conţinutul de carbon echivalent este sub 0,45% dacă grosimile de sudat sînt prea mari.

Pentru îmbunătăţirea calităţii oţelurilor slab aliate, în afară de elementele de aliere, se introduc şi elemente modificatoare, ca: aluminiu, vanadiu, bor etc., al căror rol este de a finisa granulaţia. Acest fapt conduce la obţinerea 44

unor caracteristici superioare, precum şi la îmbunătăţirea aptitudinii de sudare; de exemplu, la oţeluri slab aliate complex (cu mai multe elemente de aliere) cu conţinut redus de carbon se obţin valori ale rezistenţei la rupere chiar peste 1000 N/mm2. Oţelurile cu rezistenţă mărită (500—600 N/mm2) şi mare (pînă la 750 N/mm2), se livrează în general normalizate; cele cu rezistenţă înaltă (peste 1000 N/mm2) se livrează îmbunătăţite, adică călite şi revenite. Unele din aceste oţeluri se sudează fără preîncălzire şi nu necesită tratament termic după sudare, deoarece se fabrică sorturi de electrozi corespunzătoare la care, folosindu-se un anumit regim termic (curent si viteză di sudare), se obţin, în sudură şi în zonele influenţate termic structuri corespunzătoare calităţii oţelului respectiv.

În general, oţelurile slab aliate cu conţinut de carbon sub 0,20% şi cu elemente de aliere în proporţie sub 3% se sudează fără preîncălzire, cînd grosimea de sudat nu depăşeşte 10—12 mm. Este necesar însă să fie folosită relaţia carbonului echivalent de la capitolul 2 şi în cazul cînd valoarea aptitudinii de sudabilitate este depăşită, se va recurge la încălziri înainte de sudare.

Cele mai folosite oţeluri cu rezistenţa mărită pentru construcţii sînt oţelurile slab aliate cu Mn, mărcile 19M16, 10M16, 17M13 otelurile slab aliate cu Mn—Si, mărcile 18SM14, 25SM14, noul oţel OL 52-4B şi oţelurile slab aliate cu Mn—V, cu granulaţie fină. Aceste oţeluri se sudează în bune condiţii cu mărcile de electrozi EL-50B, EL-55B şi EL-60B şi, în funcţie de grosimea de sudat, se foloseşte şi o uşoară preîncălzire.

Oţelurile pentru ţevi slab aliate cu Mo şi Cr—Mo, rezistente la temperaturi pînă la 600°C, mărcile OAT1, OAT2 etc. se sudează cu electrozi EL-Mo B, EL-MoCr B etc., fără preîncălzire sau cu preîncălzire la 100-200°C, în cazul grosimilor peste 10 mm.

Oţelurile slab aliate pentru îmbunătăţire, cu conţinut de carbon peste 0,25%, se sudează cu preîncălzire la temperaturi de minimum 200°C, în funcţie de conţinutul de carbon, de elementele de aliere şi de grosimea materialului. După sudare, în vederea obţinerii structurii necesare, oţelurile se supun tratamentelor termice de recoacere-normalizare sau de călire.

Oţelurile de construcţie mediu aliate conţin elemente de aliere în proporţie de 5—10%, iar carbon pînă la 0,35—0,40%; rezistenţa la tracţiune este minimum 550 N/mm2, iar în cazul stării călite-revenite, chiar peste 900 N/mm2. Oţelurile mediu aliate destinate construcţiilor rezistente la foc conţin circa 5% Cr şi pînă la 0,25% C; se sudează cu preîncălzire cu electrozi cu înveliş bazic, folosindu-se curent continuu, polaritate inversă, iar după sudare se supun tratamentului termic. Sudurile se execută prin metoda în cascadă, iar în cazul oţelurilor cu sudabilitate corespunzătoare, prin metoda în secţii, după preîncălzire, la minimum 300°C.

Oţelurile înalt aliate sînt cele cu conţinut de elemente de aliere peste 10% şi care în unele cazuri pot ajunge pînă la 50%. Dintre oţelurile înalt aliate, cele mai dificil de sudat sînt oţelurile inoxidabile feritice, aliate cu crom cu conţinut peste 12% şi unele aliate suplimentar în proporţie redusă cu unul sau mai multe elemente: molibden, titan, niobiu, aluminiu etc.; conţinutul de carbon al acestor oţeluri este de 0,7-0,2%.

Oţelurile feritice se sudează după preîncălzirea prealabilă a pieselor subţiri la 300 ... 400°C şi a pieselor groase la 500 ... 600°C.

După sudare, piesele pot fi supuse diferitelor tratamente termice: de normalizare la 1000 ... 1100°C, cu răcire în aer; de călire în apă de la temperatura de încălzire de 1000 ... 1100°C; de revenire la temperatura de 600 . . . 700°C, în special dacă piesele au fost călite; prin revenire se înlătură

tensiunile interne provocate de călire.Ţinînd seamă de faptul că în timpul sudării se produce o încălzire prea mare a electrozilor din cauza rezistenţei

electrice mari a acestor oţeluri, iar metalul de adaos curge cu debit mare, fără ca eventual metalul de bază să fie încălzit suficient pentru formarea unei băi pătrunse, se recomandă folosirea electrozilor de lungimi pînă la 250 mm. în acest caz, rezistenţa electrică la trecerea curentului prin electrod este mai mică şi nu se produce o curgere prea rapidă. Se vor folosi numai electrozi cu înveliş bazic şi curent redus.

Oţelurile austenitice inoxidabile antiacide au ca elemente principale de aliere: crom în proporţie de minimum 18% şi nichel în proporţie de minimum 8%. Unele oţeluri conţin în proporţie mai redusă molibden, titan, niobiu etc.; conţinutul de carbon este sub 0,1%. Oţelurile inoxidabile refractare (rezistente la temperaturi chiar peste 1000°C) conţin minimum 20% Cr, iar nichel în proporţie ce poate varia de la 4% pînă la peste 20%, în funcţie de destinaţia oţelului. Unele oţeluri inoxidabile refractare sînt aliate suplimentar şi cu siliciu. În general, oţelurile inoxidabile antiacide şi refractare au o bună sudabilitate, în special cele refractare, la care conţinutul de carbon poate depăşi chiar 0,20%. În prezent se fabrică numeroase sorturi de electrozi de compoziţii foarte variate, destinate sudării oţelurilor inoxidabile. în general, electrozii se livrează o dată cu tablele de oţel în cazul cînd compoziţia acestora este cu totul specială.

Sudarea oţelurilor inoxidabile se recomandă să fie executată cu curent continuu, polaritate inversă (polul + la electrod), cu curenţi de sudare reduşi, la fel ca şi oţelurile feritice cu crom. Sînt de preferat compoziţiile care conţin în proporţie de 0,4 ... 0,8% titan sau niobiu, deoarece micşorează sensibilitatea oţelului la sudare. După sudare este necesar ca linia de sudură să fie ciocănită după fiecare rînd depus, ceea ce îmbunătăţeşte calitatea sudurii. După terminare, linia de sudură se polizează, se spală cu soluţie de acizi, se neutralizează şi apoj se spală cu apă.

Oţelurile austenitice manganoase cu conţinut de 12—14% Mn şi 1,2—1,4% C se sudează după ce au fost încălzite la 1000°C;_după sudare, piesele se încălzesc la 1100°C, după care se călesc în apă. În cazul cînd suprafeţele de sudat sînt mici, în locul încălzirii se foloseşte ciocănirea înainte de sudare. Prin aceasta se obţine o deformare a cristalelor care în timpul sudării sînt în contact cu baia de sudură, ceea ce face să nu mai fie necesară încălzirea; contracţiile care se produc după sudare previn fisurarea sudurii şi a zonelor influenţate termic. Oţelurile manganoase se sudează cu electrozii EI-M12Mo şi EI-M13S.

Se recomandă ca, imediat după sudare cînd încă metalul depus este roşu, rîndul încărcat să fie uşor ciocănit cu lovituri dese; în modul acesta, se măreşte compactitatea sudurii şi caracteristicile de rezistenţă. Se mai foloseşte şi

45

călirea fiecărui rînd depus prin răcire cu apă rece, ceea ce măreşte tenacitatea şi rezistenţa sudurii.În cazul sudării oţelurilor înalt aliate cu oţeluri slab aliate sau cu oţeluri carbon, electrozii se aleg în funcţie de

oţelul cel mai aliat, cu condiţia ca sudura care rezultă să aibă caracteristici mecanice corespunzătoare construcţiei, deoarece în timpul formării băii de sudură se produc amestecuri şi dizolvări care pot influenţa negativ calitatea sudurii; este necesar ca în prealabil să fie executate încercări.

5.5.7. Sudarea fontei

Din cauza conţinutului mare de carbon (2,5—4,5%), fontele sînt casante şi nesudabile. În afară de carbon, fontele mai conţin: 1 – 4% Si, 0,5—l,5% Mn, 0,3—l% P şi maximum 0,08% S. Fontele cu conţinuturile de mai sus turnate în piese sînt nealiate; conform STAS 569-79 pot fi maleabile şi conform STAS 568-75, cenuşii (Fc). Fontele de calitate superioară sînt: aliate, modificate sau cu grafit nodular. Fontele aliate conţin elemente de aliere, în funcţie de destinaţia piesei: crom şi crom-nichel pentru piese care lucrează în medii corosive şi temperaturi înalte-siliciu pentru piese rezistente la acizi; fosfor pentru piese ornamentale etc. Fontele cenuşii nealiate sînt fragile; alungirea este sub 3%. Fontele modificate şi cele maleabilizate sînt mai puţin fragile; alungirea poate ajunge pînă la maximum 12%. Piesele care în mod obişnuit sînt supuse operaţiei de sudare sînt piesele din fontă cenuşie, cu rezistenţa la rupere cuprinsă între 120 şi 320 N/mm2 şi alungirea pînă la maximum 3o/o. Fragilitatea mare a fontei se datoreşte separării carbonului sub formă de carbură de fier (cementită — Fe3C) la răcirea normală. Deoarece siliciul împiedică formarea cementitei este folosit ca adaos în vergelele de sudare, astfel încît, după o răcire foarte înceată a materialului depus, rezultă o fontă cenuşie prelucrabilă cu scule aşchietoare.

O îmbinare omogenă a două piese din fontă nu se poate obţine decît prin sudarea la cald, adică după încălzirea pieselor la temperatura de 650—750°C, cu topirea în rostul îmbinării a materialului de adaos, care să fie tot fontă.

Conform STAS 7242-69, în ţara noastră se fabrică două calităţi de vergele de adaos turnate din fontă cenuşie pentru sudare; VT-S 30, cu 3—3,5% Si, şi VT-S 36, cu 3,6— 4,8% Si. Vergelele de fontă mai conţin: 3—3,6% C, 0,5—0,8% Mn şi 0,3—0,5% P. Pentru sudarea pieselor din fontă albă şi care după sudare sînt maleabilizate, se folosesc bare de fontă albă cu conţinut redus de siliciu, avînd compoziţia: 2,2—2,5% C; 0,4—0,6% Mn; 0,7—1,2% Si; maximum 0,2% P şi maximum 0,1% S. Un element favorabil sudării fontelor, care se introduce în barele pentru sudare, este fosforul, deoarece acesta împiedică formarea fontei albe, iar în timpul operaţiei de sudare fluidizează baia de sudură. Vergelele se livrează sub formă de bare de 450—700 mm şi cu diametre de 4—14 mm. Deoarece fonta la atingerea temperaturii de topire (1150 - l300°C) devine brusc lichidă, sudarea ei se execută numai în poziţie orizontală în locaşuri delimitate (băi) cu plăci de grafit.

Piesele cu locurile defecte se prelucrează şi se curăţă de orice fel de murdărie (vopsea, rugină, ulei etc.). După asamblarea şi fixarea pieselor de îmbinat, în jurul rostului se formează marginile băilor de sudură cu plăcuţe de grafit (cu nut şi pană), pentru ca materialul depus în timpul operaţiei de sudare să nu curgă. În general, se recurge la compartimentarea băii de sudură, executîndu-se separat cîteva băi care apoi se sudează între ele. Piesele se încălzesc la temperatura de 650 - 700°C, în cuptoare de încălzire zidite special în jurul lor. Piesele mici nu necesită formări cu plăci de grafit şi încălzirea lor se face în cuptoare obişnuite, după care ele sînt scoase şi sudate în locuri ferite de curenţi de aer.

Piesele mari, după ce locul lipsă a fost format, iar plăcuţele de grafit au fost consolidate cu nisip de formare, se aşează pe profile, lăsîndu-se spaţii între ele şi cuptorul zidit, în care se introduce cărbune de lemn (mangal) aprins, prin încălzirea piesei de sudat la 650—700°C. Piesa formată se mai întăreşte cu o manta din tablă şi cu cingătoare; de asemenea se prevăd ferestre pentru evacuarea gazelor arse în timpul încălzirii şi al sudării, în figura 5.45 se prezintă cuptorul zidit pentru sudarea unui cilindru rupt.

Sudarea se execută cu electrozi de fontă VT-S 30 sau 36 prin umplerea băilor de sudură separate, pînă ce ajunge la nivelul superior. Se scot apoi plăcile care delimitează băile separate, sudîndu-se între ele băile de îmbinare a întregului rost la partea superioară. Umplerea se face la niveluri mai ridicate decît nivelul pereţilor piesei, în vederea prelucrării ulterioare. La sudare este folosit curent continuu, polaritate directă, luîndu-se 70—80 A pentru fiecare milimetru grosime de electrod, în care caz se poate menţine o temperatură a băii destul de mare. în cazul pieselor groase şi dacă băile separate sînt mari, este indicat ca pretopirea fundurilor băilor să se facă cu un electrod de cărbune, după care se începe imediat sudarea cu electrozi de fontă. Procesul de sudare trebuie să fie neîntrerupt şi de aceea se recomandă ca piesele mari să fie sudate de doi sudori. După sudare, în cuptor se adaugă în jurul piesei din nou cărbune de lemn aprins, apoi se astupă cuptorul. Răcirea trebuie să se execute într-un interval de timp de minimum 24 h.

Sudarea fontei cu bare de fontă poate fi executată şi la semicald, adică prin încălzirea piesei la temperatura de 46

Fig. 5.45. Modul de formare a unui cilindru spart în vederea sudării la cald:

1 — cuptor; 2 — cărbune de lemn; 3 — nisip de formare;4 - plăcuţe de grafit cu nut şi pană; 5 — profile din oţel

pentru susţinerea cilindrului; 6 — manta din tablă de oţel; 7 — cingătoare; 8 — ferestre pentru evacuarea gazelor arse;

9 – placă de menţinere a nisipului de formare.

400—450°C. Sudarea la semicald poate fi executată numai atunci cînd forma piesei permite aceasta (de exemplu, o sudură de încărcare la capătul unei piese masive). Este necesar să fie luate măsuri, astfel încît răcirea piesei să decurgă foarte lent. La sudarea la semicald pot fi folosiţi şi electrozi cu vergea de oţel cu înveliş foarte gros, format din grafit şi ferosiliciu, cu care se obţine în sudură fonta cenuşie.

Prin sudarea la cald (sau semicald) se obţin suduri omogene, adică sudura este tot o fontă cenuşie ca şi materialul de bază supus sudării. Sudarea la cald, pe lîngă faptul că este foarte dificilă şi obositoare, necesită un personal special calificat atît pentru formare, cît şi pentru sudare, deoarece cea mai mică greşeală poate duce la rebutarea completă a piesei.

Piesele din fontă pot fi însă sudate şi la rece adică la temperatura mediului ambiant, fără nici un fel de preîncălzire. în acest caz sudura nu se execută cu electrozi de fontă, ci cu electrozi a căror depunere diferă complet de materialul fontei, obţinîndu-se o sudură eterogenă Pentru mărirea rezistenţei îmbinării se recurge şi la consolidarea marginilor de sudat cu şuruburi, scoabe etc., care se sudează de pereţii piesei, respectiv de sudura depusă. Acest mod de îmbinare dă rezultate foarte bune, şi de aceea se aplică în practică pe scară foarte largă. Pentru sudarea la rece se folosesc numeroase sorturi de electrozi: monel (aliaj de nichel-cupru), nichel, feronichel, cupru-oţel, vergele din otel cu înveliş bazic etc. Spre deosebire de sudarea la cald, la sudarea la rece cu tipurile de electrozi menţionate este necesar ca pe linia de sudură să nu se producă încălziri, menţinîndu-se o temperatură cît mai joasă (sub 70°C) prin suduri executate distanţat şi de lungimi reduse.

Electrozii pe bază de nichel, de cupru sau nichel-cupru prezintă avantajul că se aliază bine cu fonta şi nu formează carburi. Pentru evitarea formării zonelor influenţate termic, în care se pot produce fisuri, la sudare se folosesc curenţi reduşi, cu rînduri de sudură de lungimi care să nu depăşească 50 mm, ceea ce împiedică încălzirea marginilor piesei de sudat. După fiecare rînd depus, sudura se îndeasă prin ciocănire cu bătăi dese şi uşoare. STAS 7242-82 prevede pentru sudarea la rece a fontei următoarele sorturi de electrozi înveliţi:

— EF - NiCu cu vergea de monel;— EF - NiFe cu vergea de feronichel:— EF - Ni cu vergea de nichel;— EF - Fe cu vergea de oţel, cu înveliş bazic. Diametrul electrozilor este de 2,5, 3,25 şi 4 mm.La sudarea cu electrozi de oţel EF—Fe se produce zona

de fontă albă de duritate mare, care provoacă fisuri; de aceea, folosirea acestora se recomandă numai pentru straturile de umplere, iar rîn-durile de aliere în contact cu fonta trebuie să fie executate cu electrozi pe bază de nichel. Electrozii înveliţi EF—NiCu, EF—NiFe, EF—Ni, cu vergea din nichel sau aliaj de nichel, prezintă avantajul că sudura nu se fisurează, iar depunerea are o culoare apropiată de a fontei; rezistenţa sudurii la electrozii EF—NiCu este de 150—180 N/mm 2, la electrozii EF—Ni de peste 300 N/mm2, iar la electrozii EF—NiFe de peste 450 N/mm2. Electrozii de oţel sau combinat — electrozi pe bază de nichel cu electrozi de oţel — se folosesc introducînd ancore sau şuruburi-prezoane în găurile filetate, executate în rostul de sudat, conform figurii 5.46 unde se arată modul de execuţie a îmbinărilor la piese de fontă cu grosimea de la 6 la 50 mm.

Straturile cu electrozi pe bază de nichel se execută acolo unde este necesară prelucrarea cu scule după sudare sau se execută straturile în contact cu fonta. Astfel, în figura 5.46 se prezintă cîteva exemple de execuţie a straturilor de la rădăcină sau la partea superioară a rostului în contact cu fonta şi cu straturile de umplere 2 executate cu electrozi de oţel. Se aplică şuruburile-prezoane de oţel, care asigură rezistenţa îmbinării şi care se execută cînd grosimea peretelui este peste 6 mm.

Piesele cu grosimile de 6—10 mm se prelucrează în V la 80—90°, aplicîndu-se cîte un şir de şuruburi-prezoane cu pasul de 12 mm; cele cu grosimile de 10—20 mm se prelucrează în V la 70—80°, aplicîndu-se cîte un şir de şuruburi-prezoane cu pasul între 15 şi 20 mm, iar cele cu grosimile între 20 şi 30 mm se prelucrează în V la 70—80°, aplicîndu-se cîte două şiruri de şuruburi-prezoane în zigzag cu acelaşi pas. Pentru grosimi mai mari se recomandă rosturi în X, acest rost fiind considerat dublul rostului în V, procedîndu-se cu aplicarea şuruburilor-prezoane la fel ca pentru rosturi în V. Diametrele şuruburilor-prezoane, adîncimea înşurubării şi lungimea şurubului ce depăşesc suprafaţa rostului se iau după cum urmează:

grosimea piesei s, în mm 6 – 10 11 – 15 16 – 20 20 – 30 diametrul prezonului d, în mm 5 6 9 10 – 12 adîncimea înşurubării h, în mm 4 – 6 8 – 10 10 – 12 12 – 15 lungimea şurubului peste suprafaţa

rostului l, în mm 2 3 3 3Piesele cu grosimea pînă la 20 mm se sudează cu electrozi de 3,25 mm, iar cele de 20—30 mm, cu electrozi de

4 mm; la grosimi mai mari, pentru straturile superioare ale rosturilor, pot fi folosiţi şi electrozi de 5 mm. În cazurile cînd trebuie executate reparaţii la piese cu grosimea de peste 30 mm şi de greutăţi mari, sudarea la cald a acestor piese devine foarte dificilă. In acest caz, se recomandă sudarea la rece cu electrozi pe bază de nichel pentru părţile în contact cu fonta, iar umplerea sau locurile care nu sînt în contact cu fonta sau nu trebuie prelucrat să fie sudate cu vergele din

47

Fig. 5.46. Modul de sudare combinată a rosturilor pieselor din fontă cu electrozi de monel şi de oţel:a — sudarea la rădăcină şi la marginile superioare ale rostului cu

electrozi de monel; b — sudarea la rădăcină şi a stratului de acoperire cu electrozi de monel; c — sudarea flancurilor rostului cu

electrozi de monel; 1 - suduri executate cu electrozi pe bază de nichel; 2 — suduri executate cu electrozi de oţel

oţel (fig. 5.46).Dacă piesele au grosimi diferite pe lungimea de sudat, se recomandă ca porţiunile cu grosimi pînă la 40—45

mm să fie prelucrate cu un rost în X, simetric la 80 ... 90° (fig. 5.47, a, b), iar porţiunile cu grosimi mai mari, cu un rost asimetric, executîndu-se însă pe grosimile de 40 mm rostul în X simetric, iar în partea groasă rămasă rostul să fie prelungit cu o deschidere mai mică, de 60 ... 65°, după cum se arată în figura 5.48.

Se scobeşte prin dăltuire locul defect, pregătindu-se în X după care se execută găurile filetate şi se introduc şuruburile-prezoane de-a lungul rostului de sudat, cu menţinerea unei lungimi a şurubului de 3 mm peste suprafaţa rostului.

Pentru rostul de 40 mm, se introduc în zigzag prezoane de 8 mm la un interval de 40 mm (fig. 5.47, b), iar în partea cu grosimi mai mar încă două rînduri de prezoane cu diametrul de 12 mm, prevăzute tot intercalat faţă de primele (fig. 5.48). La sudare, se recomandă să nu fie folosiţi electrozi mai groşi de 4 mm, pentru ca să nu se formeze tensiuni interne mari şi crăpături; de asemenea, depunerile rîndurilor sudate nu trebuie să depăşească lungimea de 35 ... 40 mm., Rîndurile se execută întrerupt, iar la depunerea unui rînd nou locul trebuie să fi foarte puţin cald sau rece, încît să poată fi atins uşor cu mîna. Mai întîi se execută acoperirea întregii suprafeţe, inclusiv a marginilor superioare ale rosturilor, conform figurii 5.46, c. Pendulările electrodului nu trebui să depăşească de două ori diametrul electrodului. Numai după ce a fost executată încărcarea întregii suprafeţe, inclusiv a sudurilor de îmbinare a şuruburilor, se trece la sudarea de îmbinare a rostului. Rîndurile de la rădăcina rostului se execută tot cu electrozi monel. Se recomandă ca sudarea să fie executată pe secţii, de la un capăt spre celălalt în trepte inverse şi echilibrat, pe o parte şi pe cealaltă a rostului. Dac în timpul sudării se produc unele mici fisuri, acestea se vor scobi şi apoi resuda. Se va avea grijă ca în timpul sudării temperatura piesei în locul sudat cel mai fierbinte să nu depăşească 75 ... 80°C.

Deoarece electrozii, pe bază de nichel, care se fabrică în ţară, sînt numai monel, pentru lucrări speciale se importă electrozi vergele de nichel pur sau de fier-nichel, care au caracteristici superioare, iar sudura este prelucrabilă cu scule aşchietoare.

Electrozii de nichel pur înveliţi se folosesc la sudarea pieselor cu pereţi subţiri şi mijlocii; rezistenţa sudurii este de 300—350 N/mm2. Electrozii de fero-nichel înveliţi (circa 55% Ni, 45% Fe) se folosesc atît la piese subţiri, cît şi la piese groase; rezistenţa sudurii este de 450—500 N/mm2, astfel încît cu aceşti electrozi pot fi sudate şi piese din fonte speciale cu rezistenţă mare.

Pentru piese, cum sînt, de exemplu, cutiile de ungere ale osiilor la vagoane, la care culoarea sudurii poate diferi de cea a piesei, se folosesc electrozi de cupru-oţel înveliţi. În cazul cînd la sudare partea de cupru vine în contact cu fonta cu care nu formează compuşi duri, se pot obţine suduri corespunzătoare din punctul de vedere al rezistenţei şi etanşeităţii cu materiale de adaos ieftine şi nedeficitare.

Este necesar ca în electrod partea din cupru să fie de 30—85% Cu, iar restul de 15—20% Fe. Electrozii de cupru-oţel se execută fie cu vergea de oţel introdusă într-o ţeava de cupru, fie cu vergea de cupru învelită cu o bandă de oţel sau sub formă de fascicul de electrozi conţinînd vergele de cupru şi de oţel.

Fonta se poate suda şi cu fascicul de electrozi Fe—Cu; se sudează menţinîndu-se fasciculul înclinat la 45°, în sensul de sudare faţă de piesă, cu executarea de oscilaţii rotunjite ale capătului fasciculului, folosindu-se curent continuu şi polaritate inversă, pentru ca piesa să fie menţinută cît mai rece. Pentru un fascicul compus dintr-un electrod de oţel de 4 mm şi două sîrme de cupru de 3 mm, se foloseşte un curent de circa 170 A. Este, de asemenea, important ca, în tot timpul operaţiei de sudare, partea în contact a fasciculului cu fonta să fie vergeaua de cupru. Pentru sudarea fontei se mai folosesc şi electrozi-vergele de bronz cu aluminiu sau staniu, care prezintă însă dezavantajul că dau o culoare diferită de cea a fontei. Cu fascicul de Fe—Cu sau cu vergele de bronz se pot suda numai piesele la care se admite o culoare a sudurii diferită de cea a fontei.

Îmbinarea pieselor de fontă fiind un domeniu cu totul special, lucrările de sudare trebuie încredinţate numai sudorilor din categoriile înalte.

48

Fig. 5.47. Prelucrarea în vederea sudării unui rost de 40 mm grosime, la piesele fisurate

din fontă şi modul cum sînt dispuse şuruburile prezoane pe

lungimea rostului;a – secţiune; b – vedere.

Fig. 5.48. Modul de prelucrare a unui rost la piesa din fontă mai groasă, care sînt în prelungirea rostului crăpat de 40 mm, şi

modul cum sînt dispuse în secţiune şuruburile-prezoane.

5.5.8. Sudarea metalelor neferoase

Metalele neferoase sînt dificil de sudat cu arc electric, deoarece la temperatura înaltă a arcului electric sînt active faţă de acţiunea gazelor, din care cauză se produc uşor oxizi şi pori; de asemenea, zgura pătrunde uşor în baia de sudură, formînd incluziuni. Faţă de aceste dificultăţi este preferabil ca sudarea metalelor neferoase să fie efectuată prin procedeele electrice în mediu de gaz protector.

La metalele neferoase, care au o conductivitate termică mare, este necesar ca sudarea să fie executată cu surse suficient de puternice. Datorită coeficienţilor mari de dilatare se produc deformaţii mari. Sudarea metalelor neferoase prin procedeele cu electrozi înveliţi este mai puţin practicată în industrie şi ea poate fi aplicată numai în măsura în care pot fi procuraţi electrozi corespunzători.

Sudarea aluminiului şi a aliajelor de aluminiu se execută, după preîncălzirea pieselor la 150—400°C, cu electrozi înveliţi, folosindu-se curent continuu, polaritate inversă. În acest mod, tablele de sudat, în special cele subţiri, nu se perforează şi pot fi realizate viteze de sudare suficient de mari. Tablele cu grosimea pînă la 6 mm se sudează în I pe o garnitură de cupru sau de oţel, prevăzută cu un şanţ longitudinal sub rost conform figurii 5.49.

Tablele pînă la 20 mm nu se prelucrează sau, eventual, se execută numai o prelucrare redusă la margini; rostul dintre ele nu trebuie să fie mai mare de 0,5—1 mm. Sudarea se efectuează pe ambele părţi; pînă la 16 mm grosime, rîndul de completare pe partea opusă se sudează fără scobirea rădăcinii. Asamblarea tablelor cu suduri de prindere în vederea sudării se execută cu aceleaşi regimuri ca şi la sudare după o prealabilă încălzire la 200—250°C. Pentru sudare este absolut necesară preîncălzirea, deoarece în caz contrar regimurile de sudare trebuie schimbate în timpul operaţiei de sudare. Pentru prindere si sudare se va respecta o anumită succesiune, în vederea micşorării deformaţiilor După prindere, primul strat se sudează pe partea opusă prinderilor apoi se întoarce piesa, se scobesc prinderile şi neregularităţile create de primul strat depus de pe partea opusă prinderilor. Numai după îndepărtarea nepătrunderilor, a zgurii pătrunse sau a eventualelor străpungeri se sudează primul strat pe partea prinderilor. Înainte de sudare se recurge la preîncălzire, deoarece în caz contrar trebuie să se înceapă sudarea cu un curent mărit cu minimum 10% faţă de curentul normal. Aluminiul se sudează favorabil cu curent alternativ, cu frecvenţă ridicată de 300 sau 450 Hz, cu folosirea generatoarelor monofazate antrenate de motoare electrice.

În timpul sudării, electrodul se ţine aplecat cu maximum 15° faţă de verticală în sensul de sudare, ceea ce permite obţinerea unei pătrunderi. În general, tablele de aluminiu se sudează filiform. La sudarea pieselor cu grosimea mare se pot executa şi mici pendulări. Dacă în timpul sudării se produc perforări, operaţia se continuă şi numai după ce a fost executat întregul rînd de sudură se trece la scobirea locurilor defecte şi la resudarea acestora. Deşi se recomandă menţinerea unui arc cît mai scurt, lungimea arcului nu trebuie micşorată sub 3 ... 4 mm, deoarece se poate produce lipirea electrodului de piesă. Trebuie acordată o deosebită atenţie vitezei de topire a electrodului de aluminiu, care este mai mare decît a electrodului de oţel, ţinînd seamă că viteza de sudare a aluminiului este de circa trei ori mai mare decît a oţelului. De asemenea, este indicat ca la sudarea electrică să se procedeze aşa cum s-a arătat la sudarea oxiacetilenică, astfel că rostul dintre table să fie puţin deschis în sensul de sudare. După sudare, cusătura se ciocăneşte cu bătăi dese şi uşoare la temperatura de circa 300°C; se exceptează această ciocănire la unele aliaje de aluminiu care, la această temperatură, sînt mai fragile. După sudare, cusătura se curăţă atent de zgură şi se spală cu o soluţie de 5% HNO3, apoi cu apă rece şi caldă.

În prezent, se sudează şi aliajele de aluminiu: AlSi, AlMg, AlCu, precum şi piesele turnate din diferite aliaje de aluminiu.

Sudarea cuprului şi a aliajelor de cupru cu electrozi înveliţi este folosită pe scară foarte redusă, deoarece se obţine dificil o sudură de calitate. Cuprul se sudează cu electrozi înveliţi, cu curent continuu, polaritate inversă, folosindu-se arce scurte. Pînă la grosimea de 6 mm, tablele se sudează fără prelucrare pe garnituri de grafit. Tablele mai groase necesită prelucrări în Y sau X. Se foloseşte şi preîncălzirea la 200—300°C, iar la table groase pînă la 700°C. În general, se sudează fără sau cu foarte mici pendulări. Aliajele de cupru, de asemenea, se sudează în măsură foarte redusă cu arc electric cu electrozi înveliţi, şi numai în cazul cînd se dispune de calităţi corespunzătoare de electrozi. Bronzurile de Cu-Si, Cu-Al, Cu-Zn etc. se sudează după preîncălzire la 400—500°C, deoarece sînt foarte fragile. Prin încărcarea cu arc electric se execută lagărele bimetalice, cu corpul de oţel carbon, încărcat în interior cu bronz. Se foloseşte preîncălzirea la 500°C, după care se încarcă cu electrozi de 5—6 mm grosime; după sudare, se lasă ca piesa să se răcească foarte încet în nisip fierbinte. Alama nu se sudează cu arc electric, din cauza evaporării intense a zincului, ceea ce provoacă porozităţi.

În condiţii bune se sudează nichelul şi aliajele de nichel (monel) cu electrozi corespunzători materialului de bază, folosindu-se la sudare curent continuu, polaritate inversă şi viteze mari de înaintare.

În general, sudarea metalelor neferoase prin procedeul cu arc electric cu electrozi înveliţi, cu excepţia nichelului şi a aliajelor de nichel, este folosită pe scară redusă.

5.5.9. Sudarea de încărcare

Încărcarea prin sudare se foloseşte, fie la recondiţionarea părţilor uzate ale diferitelor piese care se încarcă cu un material de adaos de aceeaşi calitate cu a materialului de bază, fie la fabricarea de produse noi, la care suprafeţele părţilor active ale pieselor solicitate sînt încărcate cu materiale special destinate unor condiţii grele de exploatare, ca:

49

Fig. 5.49. Modul de aşezare a tablelor de

aluminiu pînă la 6 mm grosime în vederea sudării:

1 - tablele de sudat; 2 — garnitură din cupru sau din oţel cu

şanţ în dreptul rostului.

uzură, eroziune, cavitaţie, coroziune, temperaturi înalte etc. La aceste piese, sudura încărcată diferă din punctul de vedere al compoziţiei chimice de materialul piesei; piesele astfel obţinute se numesc bimetalice. Pentru încărcări la care materialul depus diferă de materialul de bază este folosit şi termenul de consolidare. în cazul cînd suprafeţele active sînt încărcate cu materiale dure destinate uzurii intense, operaţia se mai numeşte încărcare dură sau blindare (v. şi capitolul 4). Materialele de încărcare, în funcţie de destinaţie, trebuie să îndeplinească diferite condiţii (duritate mare, rezistenţă la foc, la uzură, la coroziune sau la abraziune etc.), uneori simultan la mai multe condiţii de exploatare, în funcţie de destinaţia piesei respective. Pentru încărcare pot fi folosite, în afară de procedeul oxiacetilenic descris la capitolul 4, şi alte numeroase procedee, aplicarea lor fiind în funcţie de numeroşi factori. Datorită faptului că foarte multe materiale de încărcare sînt scumpe şi deficitare, deseori se recurge la materiale de înlocuire ieftine, cu care se obţine o durată de exploatare mai redusă, în multe cazuri fiind necesar ca operaţia de încărcare să fie repetată din timp în timp. Procedeul cu arc electric cu electrozi înveliţi prezintă, avantajul că este comod de folosit; pentru el se găsesc în prezent numeroase sorturi de electrozi destinaţi celor mai diferite aplicaţii.

Procedeul prezintă dezavantajul că la încărcare trebuie folosiţi curenţi mai reduşi, deoarece în caz contrar se obţin procente mari de amestec cu materialul de bază, care depăşesc 20%, astfel încît sînt întotdeauna necesare, la încărcare, minimum două-trei straturi, iar productivitatea nu trece de 2 kg/ha, din care cauză la încărcarea suprafeţelor mari se folosesc procedee mecanizate.

La sudarea cu arc electric cu electrozi înveliţi, suprafeţele active se încarcă în mai multe straturi de sudură, deoarece primul strat depus, aşa cum s-a arătat, este mult diluat de materialul de bază. Materialul depus are în general proprietăţi bune de tenacitate, rezistînd eforturilor mecanice. Prin acest procedeu se execută, de exemplu, matriţele, poansoanele, stanţele etaj care mai înainte se executau integral din oţeluri aliate, încărcarea permite ca întregul corp să fie executat din oţel carbon şi numai suprafeţele active de lucru să fie armate cu sudură cu caracteristici corespunzătoare, adică cu o duritate suficient de mare pentru a rezista solicitărilor la care sînt supuse părţile active în timpul exploatării: de tăiere, de aşchiere, de presare etc., şi uneori la şocuri. În acest scop, grosimea stratului încărcat trebuie să fie de cel puţin 4—6 mm. În alte cazuri, cînd presiunile cu şoc exercitate de către piesele bimetalice sînt mari, pentru a rezista înfundării sudurii în materialul de bază, grosimea de încărcare trebuie să fie chiar mai mare de 10—15 mm.

Electrozii pentru suduri de încărcare se folosesc după cum urmează: grupa 1 este destinată încărcării oţelurilor carbon cu conţinut pînă la 0,45% C şi oţelurilor slab aliate. În cazul

oţelurilor cu conţinut mai mare de carbon, primul strat se va executa necondiţionat cu electrozi cu înveliş bazic. Sortul E 1400 poate fi folosit şi la încărcarea oţelului carbon pînă la 0,65% C;

grupa a 2-a este destinată încărcării matriţelor şi pieselor solicitate uzurii prin tăiere sau presare — astfel sortul E 2.50 pentru prelucrări la cald, iar sortul E 2.52 pentru prelucrări la rece. înainte de încărcare, piesele se vor încălzi la temperaturi de 250 . . . 450°C, temperaturile mai mari fiind pentru încărcarea cu electrozi E 2.52. După încărcare şi prelucrare, piesele se vor supune tratamentului termic de călire, în vederea măririi durităţii;

grupa a 3-a este destinată încărcării armăturilor rezistente la temperaturi ridicate şi la coroziune la cald la temperatura de peste 700°C. Electrodul E 3.50, avînd un conţinut de 7 ... 10% W, este destinat şi sculelor de aşchiere şi tăiere, precum şi încărcărilor termostabile la temperaturi mari;

grupa a 4-a cuprinde electrozi înalt aliaţi cu wolfram, destinaţi încărcării sculelor de aşchiere, de tăiere şi de presare la cald. Electrodul E 4.52, conţinînd şi molibden, este şi termostabil la temperaturi înalte. La sudarea realizată cu electrodul E 4.57, prin călire, duritatea poate creşte pînă la minimum 62 HRC; sudura este rezistentă la aşchiere şi tăiere;

grupa a 5-a cuprinde electrozi înalt aliaţi cu crom, destinaţi încărcărilor de armături pentru gaze, abur etc., adică a oţelurilor termostabile la temperaturi pînă la 600°C. Electrodul E 5.275 este destinat încărcărilor rezistente la temperaturi de peste 600°C;

grupa a 6-a cuprinde trei sorturi de electrozi cu conţinut mare sau înalt de crom şi cu conţinut mediu de carbon, fiind destinată obţinerii încărcărilor dure, rezistente la uzură abrazivă. Sortul E 6.275, cu con ţinut de nichel şi conţinut înalt de crom, este destinat sudurilor rezistente la coroziune prin oxidare la cald, la temperatura de peste 600°C;

grupa a 7-a cuprinde electrozi destinaţi încărcării oţelului austenitic manganos (13 ... 14% Mn); sînt cu înveliş bazic şi sudează favorabil numai în poziţie orizontală. După depunere, sudura are o duritate redusă, care poate fi mărită prin batere la rece cu ciocanul de la 180 ... 271 HB la 450 ... 500 HB;

grupa a 8-a cuprinde electrozi destinaţi încărcării oţelurilor de îmbunătăţire cu rezistenţă înaltă. Prin conţinutul înalt de crom şi nichel, sudura este antimagnetică, rezistentă la coroziune şi la formarea arsurii pînă la temperaturi de 1000°C. După sudare, se recomandă recoacerea de detensionare. Cu aceşti electrozi, se obţine o sudură cu cele mai bune caracteristici de tenacitate şi este amagnetică;

grupa a 9-a cuprinde electrozii cu cel mai înalt conţinut de crom şi nichel; sudura este inoxidabilă şi refractară, rezistentă la temperaturi înalte;

grupa a 10-a cuprinde electrozi cu conţinut mare de carbon şi crom, ceea ce face ca, după călire, duritatea sudurii să crească la peste 60 HRC, respectiv la peste 54 HRC, fiind corespunzătoare încărcării stanţelor de decupat şi matriţelor de presat la rece. Sudura este rezistentă şi la ruginire în aer, apă, abur, datorită conţinutului înalt de crom.

Pentru încărcare se mai folosesc şi electrozi înveliţi cu vergea turnată din aliaje dure, cum sînt sormaitul, leduritul şi stelitul, descrişi la sudarea oxiacetilenică, de aceeaşi compoziţie şi cu aceeaşi destinaţie ca şi materialele pentru sudarea oxiacetilenică; după sudare se folosesc tratamentele termice descrise. La încărcarea cu aliaje dure turnate este necesar ca piesele să fie puternic încălzite, pînă la 600—650°C;

Pentru sudarea cu electrozi de încărcare (El) se recomandă ca piesele de încărcat să fie preîncălzite la 300—50

450°C, în funcţie de grosimea şi de calitatea metalului de bază. Muchiile sau suprafeţele de încărcat se pregătesc conform figurii 5.50. Oţelurile austenitice manganoase se încarcă după preîncălzire la 1000°C; după sudare, întreaga piesă se încălzeşte la 1150°C, apoi se căleşte în apă. Durificarea oţelurilor austenitice se produce prin acţiunea mecanică de uzură în timpul exploatării.

Ţinîndu-se seamă de distribuţia neuniformă a căldurii introduse la sudare şi de tensiunile mari care se produc în piesă, ceea ce poate duce la deformaţii şi în special la crăpături în materialul sudurii, se recomandă ca sudarea de încărcare să fie efectuată în secţii (blocuri), conform figurii 5.51. La sudarea în secţii se execută întîi un bloc complet 1, pe lungimea de 80—100 mm, după care se execută complet blocul 2; se continuă apoi cu execuţia celorlalte blocuri, conform figurii 5.51, a şi b, lăsîndu-se între ele un interval de 30—40 mm nesudat. Spaţiile dintre blocuri se umplu după ce linia sau conturul a fost complet terminat cu toate blocurile sudate; se

sudează în aceeaşi ordine ca şi blocurile. Ultimele intervale goale care se umplu sînt cele din colţuri (I, II, III, IV, fig. 5.51, b). În tot timpul sudării, piesa se menţine la temperatura de preîncălzire de 400—500°C. Matriţele bimetalice pentru lucru la cald şi la rece (stanţat, presat etc.) se execută în următoarea ordine a operaţiilor: alegerea materialului — preferabil să fie

OLC 35 sau OLC30; trasarea, tăierea şi decuparea locaşului

figurii; normalizarea la 850°C, cu răcire în aer

liniştit; prepararea gurii de tăiere sau a locaşului

figurii; preîncălzirea la 400—450°C; încărcarea în secţii (blocuri); recoacerea de înmuiere, în funcţie de

calitatea oţelului de încărcat; prelucrarea sudurii şi a piesei la

dimensiuni finale; călirea urmată de devenire, în funcţie de

calitatea otelului încărcat; rectificarea; eventual, durificarea cu scîntei a sudurii

încărcate, în care caz durabilitatea matriţelor creşte cu peste 20%.

În cazul încărcării suprafeţelor plane în mai multe straturi se recomandă ca depunerea rîndurilor să se execute în următoarea ordine: încărcarea a două straturi — rîndurile stratului al doilea se vor depune în direcţie perpendiculară faţă de rîndurile

primului strat; încărcarea a trei straturi — rîndurile se vor depune decalate la 120°C; încărcarea a patru sau mai multe straturi — rîndurile se vor de pune decalate între ele cu 45° şi în sensurile indicate

conform figurii 5.52. Sudarea electrică de încărcare cu electrozi înveliţi se foloseşte şi la

fabricarea sculelor aşchietoare în construcţii bimetalice; corpul sculei din oţel carbon se încarcă cu electrozi a căror depunere formează un oţel rapid de diferite compoziţii: wolfram-crom-vanadiu, wolfram-crorn-vanadiu-molibden etc. şi care după încărcare şi tratament termic capătă o duritate de peste 60—65 HRC.

Pentru încărcare, de asemenea este necesar să fie folosită preîncălzirea, iar după executarea sculei, tratamentul termic de recoacere, călire etc., conform indicaţiilor uzinelor producătoare de electrozi.

Matriţele, poansoanele, stanţele etc. se execută mai avantajos bimetalice, adică numai cu părţile active din material încărcat, rezistent

la ştanţare, presare, deformare etc., corpul sculei fiind din oţel carbon. In afară de faptul că sculele bimetalice se obţin la un cost mult mai avantajos faţă de sculele executate integral din oţel de scule, mai prezintă şi avantajul că nu sînt sensibile operaţiei de călire, care, de multe ori, duce la fisurarea sculei, operaţie foarte dificilă, în special cînd scula este de volum mare şi grea. Matriţele bimetalice mai prezintă şi avantajul că sînt mai rezistente decît matriţele unimetalice, deoarece materialul de bază este un oţel mult mai tenace şi care poate suporta mai uşor eforturile

51

Fig. 5.50. Forma cavităţilor şi a teşirilor în vederea încărcării sculelor bimetalice:

a — canelură deschisă; 6 — canelură închisă; c — teşire pe muchie.

Fig. 5.51. Sudarea în secţii:a — sudarea a cinci secţii pe o linie; b — sudarea a 28 secţii de contur închis; c — secţiunea A—A;

1, 2, 3 etc. — ordinea de execuţie a secţiilor;I, II etc. — intervale din colţuri care se umplu cu suduri după ce toate secţiile şi intervalele dintre

secţii au fost sudate.

Fig. 5.52. Modul de execuţie a rîndurilorde încărcături de straturi multiple:

I, II, III etc. -— succesiunea decalării rîndurilor şi sensul de execuţie a lor.

combinate la care este supus fără să se spargă. În general, materialul de bază pentru matriţele bimetalice se ia oţelul OLC 30. În figura 5.53 se reprezintă o matriţă bimetalică pentru ştanţarea la cald a unor discuri cu grosimea de 6 mm şi diametrul de 98 mm, la care poansonul şi placa tăietoare au prevăzute, primul pe margine, iar placa la interiorul cavităţii, o canelură deschisă de 10 mm, care a fost încărcată cu electrozi E 2.50. Această calitate este corespunzătoare ştanţării la cald, deoarece electrozii E 2.50 conţin şi molibden. Pentru încărcare, se execută în materialul canelurii adîncituri a=b=12 (fig. 5.50, a), pentru ca după prelucrare să rezulte o grosime a încărcării de 10X10 mm. În poansonul cu diametrul de 100 mm şi în placa tăietoare cu grosimea de 40 mm, după ce se execută o gaură cu diametrul de 97 mm, se prelucrează canelurile respective, ca după încărcare şi prelucrare finală să rezulte dimensiunile conform figurii 5.53. încărcarea se execută cu electrozii E 2.50 cu diametrul de 4 mm, cu curent de 150 ... 160 A, cu un arc scurt, după preîncălzirea pieselor la 300 .. . 350°C. Sudarea se execută pe secţii (blocuri) succesive, diametral opuse, cu lungimi de 60 mm şi cu spaţii între ele de 20 mm pe circumferinţă, conform dispoziţiei din figura 5.51.

După încărcarea secţiilor la grosimea de 12 mm, se încarcă şi spaţiile dintre ele, tot succesiv, în ordinea diametral opusă. După prelucrare, muchiile trebuie să fie lipsite de orice defect, ţinînd seamă că ele formează partea activă a matriţei. După sudare, piesele se supun recoacerii 2 h la 780°C şi 3 h la 650°C, cu răcire în cuptor, pentru ca să poată fi uşor prelucrate la cota finală. După prelucrare, piesele se supun călirii la 850°C în ulei, urmată de o revenire la 350°C, cu răcire în aer liniştit. Duritatea trebuie să fie de minimum 50 HRC. După călire-revenire, piesa se supune rectificării şi este indicat ca, după ultima

rectificare, să fie supusă unei operaţii de durificare cu scîntei electrice, cu carburi dure, care se depun într-un strat de 20 fim; în felul acesta, durata de funcţionare a matriţei poate fi cu mult prelungită.

5.6. PROCESUL TEHNOLOGIC DE EXECUŢIE A CONSTRUCŢIILOR SUDATE

5.6.1. Fazele procesului tehnologic

Procesul de producţie al construcţiilor sudate are loc în cadrul secţiilor sau atelierelor întreprinderii şi este compus din procesul tehnologic şi procesul de muncă. Procesul tehnologic formează totalitatea operaţiilor necesare realizării produsului, cu participarea şi a factorilor energetici, iar procesul de muncă reprezintă activitatea muncitorilor în procesul de producţie.

Procesul tehnologic de execuţie a construcţiilor sudate cuprinde numeroase operaţii, după cum urmează: pregătirea materialului care constă din îndreptare şi debitare la dimensiuni;prelucrarea marginilor prin teşirea rosturilor cu flacără sau mecanic, după care se execută operaţiile de

curbare, găurire, îndreptare etc.;asamblarea în dispozitive sau prin prinderi de suduri, respectînd succesiunea de asamblare prevăzută în

tehnologie;curăţirea atentă a rosturilor de rugină, zgură, impurităţi, ulei etc.;sudarea cu respectarea succesiunii execuţiei sudurilor prevăzute în fişa tehnologică sau în planul de operaţii,

folosindu-se sculele şi dispozitivele prevăzute;prelucrări ulterioare sudării, de îndreptare, de găurire, tratament termic etc.; controlul, recepţia şi verificarea construcţiei sudate; curăţirea, finisarea, vopsirea, recepţia finală, etichetare etc. Fişele tehnologice cuprind în amănunt toată succesiunea operaţiilor cu indicarea locului de muncă şi a

maşinilor cu care se execută operaţia; în cazul cînd în timpul operaţiei de sudare sînt necesare şi alte operaţii de prelucrare, se indică locul unde se trimite produsul, împreună cu operaţia care se va efectua. Tot în fişa tehnologică se prevăd fazele de control care trebuie efectuate şi sculele necesare după fiecare operaţie sau grupă de operaţii stabilite de tehnologul sudor, care ţine seamă de ^condiţiile prevăzute în documentaţie, pentru ca toate cotele realizate după ^sudare să fie în limitele prevăzute. în afară de succesiunea operaţiilor în cazul construcţiilor importante sau al ansamblurilor complexe, fişa tehnologică trebuie însoţită de un plan de operaţii (plan de sudare), prevăzut cu succesiunea de sudare a construcţiei respective. Scopul acestuia este de a stabili ordinea de prindere şi de sudare, în vederea preîntîmpinării apariţiei tensiunilor interne mari, care pot provoca fisuri, ruperi sau deformaţii mari. Se recomandă ca planul de sudare să fie întocmit de tehnologul sudor împreună cu constructorul. Planul se va elabora definitiv după prealabile încercări, din care să reiasă că deformaţiile după sudare sînt cele mai reduse posibil.

Din punctul de vedere al execuţiei pot fi deosebite două moduri de realizare a construcţiilor sudate, folosite în funcţie de caracteristicile produsului, seria de fabricaţie, precizia de lucru etc.

Primul mod este acela în care construcţia se sudează după ce toate reperele componente au fost asamblate.Al doilea mod, cel mai folosit la lucrările de serie, este împărţirea produsului pe ansambluri şi subansambluri,

52

care după ce au fost asamblate şi sudate trec la operaţia de asamblare generală, unde după prindere urmează sudarea ansamblurilor între ele. Acest mod de lucru permite folosirea a numeroase dispozitive chiar şi pentru subansamblurile cele mai mici; prin aceasta se asigură o precizie mare de lucru şi o calitate superioară produsului sudat.

În cazul lucrărilor pe şantierele de lucru sau al unicatelor, acest mod de lucru nu poate fi aplicat, însă, în multe cazuri, este recomandabil ca ansamblurile transportabile să fie executate în ateliere, iar pe şantiere să predomine numai lucrările de asamblare şi sudare care nu pot fi efectuate decît la locul de montare a construcţiei.

Este foarte important ca, după executarea prinderilor sau după ce piesele au fost introduse în dispozitivele de asamblare, să fie executat un control foarte atent, pentru a se constata dacă rosturile prevăzute în documentaţie sînt corecte, adică dacă unghiul rostului, interstiţiul dintre table şi denivelarea marginilor sînt corecte şi nu depăşesc limitele admisibile.

5.6.2. Sudarea diferitelor construcţii metalice

În funcţie de specificul lor, construcţiile sudate pot fi: construcţii de maşini, construcţii metalice, construcţii din table, construcţii din ţevi (conducte), mecanică fină, electrotehnică, electronică etc.

În industria construcţiilor de maşini, ansamblurile şi produsele sudate se execută din table şi profile laminate, separat sau împreună cu piese turnate. Ansamblurile se execută în ateliere de sudare, apoi se transportă în halele de montaj, pentru montarea şi sudarea în ansambluri generale, în vederea realizării maşinii sau a produsului respectiv.

Ansamblurile sudate în construcţiile de maşini pot fi: roţi dinţate, roţi alergătoare, roţi de curea, console,

suporturi, butuci, came, excentrice, pîrghii, arbori cotiţi, articulaţii etc. În figura 5.54 se reprezintă cîteva îmbinări sudate la tambure, la care sînt folosite suduri de colţ. Pentru tambure solicitate la eforturi puternice, se recomandă îmbinările date în figura 5.54, a, b, care sînt suduri de colţ pătrunse pe întreaga grosime a tablelor. În figura 5.55, a se reprezintă o tavă sudată pentru aşchii, iar în figura 5.55, b piesele din care este executată tava. După prinderea pieselor în vederea realizării ansamblului, primele suduri se execută pe partea opusă prinderilor, începînd de la mijlocul îmbinărilor spre capete, succesiv de o parte şi de cealaltă, în trepte inverse, conform figurii 5.40; apoi, se întoarce piesa şi se execută sudurile pe partea prinderilor, tot în trepte inverse.

În figura 5.56 se reprezintă modul de asamblare a diferitelor roţi alergătoare, de curea, de antrenare etc., cu butuci şi coroane sudate de discuri. Sudurile pot fi: pătrunse de colţ, pentru eforturi mari (fig. 5.56, a, b), nepătrunse de colţ (fig. 5.56, c), în găuri (fig. 5.56, d) şi de colţ şi în găuri (fig. 5.56, e). În general, sudurile pe muchie se execută după sudurile de colţ interioare.

În figura 5.57 se reprezintă un suport lagăr asamblat (fig. 5.57, a) din piese tăiate cu flacără şi oxigen şi piese matriţate (fig. 5.57, b). Pentru sudarea acestui ansamblu se procedează aşa cum s-a arătat adică se execută mai întîi prinderile cu suduri, apoi primele suduri în trepte inverse pe părţile fără prinderi, şi ulterior sudurile pe părţile cu prinderi.

Suporturile de lagăr sudate, pentru o aceeaşi sarcină, faţă de suporturile turnate au o masă cu peste 50% mai mică.

Construcţiile metalice sînt construcţii rezistente la eforturi mari, alcătuite din piese metalice asamblate între ele. Tipurile cele mai folosite de construcţii metalice sînt: fermele, podurile, scheletele de aparate şi de maşini; se execută din oţeluri carbon sau aliate şi piese turnate. Construcţiile din oţeluri aliate sau înalt aliate permit executarea construcţiilor anticorozive, rezistente la foc etc. În prezent, se execută şi construcţii metalice din aluminiu şi aliaje de aluminiu, care permit realizarea unor construcţii uşoare.

Construcţiile metalice sudate pot fi:—cu inimă plină, adică fără spaţii libere între ele, care se realizează din tablă, platbandă şi profile;—construcţii din zăbrele, adică distanţate cu spaţii libere între ele, executate din profile laminate.Elementele cele mai importante ale construcţiilor sudate sînt grinzile şi stîlpii. La construcţiile cu inima plină,

sudarea grinzilor se execută cap la cap. În figura 5.58 se reprezintă diferite îmbinări. În toate cazurile, întîi se sudează inima grinzii şi apoi tălpile. În figura 5.58, a se reprezintă modul de îmbinare cap la cap a unei grinzi în I, iar în figura 5.58, b, c şi d îmbinările grinzilor executate din table sau platbenzi, la care se execută mai întîi sudarea inimii, apoi sudarea tălpilor şi la urmă sudurile de colţ dintre inimă şi tălpi. Sudarea inimii se execută mai întîi pe partea opusă prinderilor şi apoi pe partea prinderilor. La grinzile cu inimă de peste 250 mm, sudarea inimii se recomandă să fie executată numai de la mijloc spre capete, în care caz tensiunile interne şi deformaţiile rezultate după sudare sînt mai reduse.

53

Fig. 5.55. Îmbinarea prin sudare a unei tăvi de aşchii:

a - tava asamblată înainte de sudare; b –piesele componente ale tăvii.

Fig. 5.54. Sudarea tamburelora şi b – cu suduri de colţ pătrunse; c – cu suduri de colţ nepătrunse.

Pentru executarea grinzilor în I din table sau platbenzi, ordinea de execuţie se reprezintă în figura 5.59.Sudurile se execută în trepte inverse, aşa cum s-a arătat la punctul 5.5.4. La sudarea grinzilor mari şi groase se

vor folosi metodele în cascadă sau în cocoaşă.

Sudarea grinzilor mari pline executate din table şi prevăzute cu nervuri de rigidizare, se execută compartimentat, după cum urmează (fig. 5.60): se execută prinderile atît ale tălpilor, cît şi ale nervurilor de rigidizare la întreaga grindă; primele suduri se execută în compartimentul din mijloc; se sudează o nervură, apoi sudurile

dintre inimă şi talpă, urmate de sudurile celeilalte nervuri, în ordinea 1, 2, 3 etc., indicate în figura 5.60;

se întoarce grinda şi se sudează al doilea compartiment II pe partea opusă simetric faţă de linia de mijloc şi se sudează în aceeaşi ordine ca şi compartimentul I;

se întoarce din nou grinda şi se sudează compartimentul III, aşezat simetric faţă de linia de mijloc cu primul compartiment sudat I;

se continuă la fel cu celelalte compartimente, conform indicaţiilor din figura 5.60.Grinzile-cheson sînt, de asemenea, larg folosite în construcţii metalice. Ele pot fi

prevăzute cu suduri de colţ pătrunse (fig. 5.61, a) — pentru grinzi supuse la eforturi puternice, cu suduri de colţ nepătrunse (fig. 5.61, b) — pentru solicitări medii, iar în cazul grinzilor din table mai subţiri, cu suduri cap la cap (fig. 5.61, c).

Baza stîlpilor de construcţii prezintă o deosebită importanţă şi ea se execută în diferite variante, conform figurii 54

Fig. 5.56. Roţi sudate cu suduri de colţ, cap la cap şi în găuri:

a şi b — suduri de colţ şi cap la cap pătruns; c — suduri de colţ; d — suduri în găuri; e — suduri de colţ

şi în găuri; 1 — ax; z — manşon; 3 — rondea; 4 — coroană.

Fig. 5.57. Suport de lagăr:a — prins pentru sudare; b — piesele

componente ale suportului.

Fig. 5.58. Sudarea grinzilor cap la cap:a — profil; b — profil sudat din platbande cu îmbinarea cap la cap realizată în acelaşi plan; c — profil sudat din platbande cu îmbinările tălpilor decalate ale inimii; d — profil sudat din platbande cu înclinarea inimii oblice la 45°, iar îmbinările tălpilor în acelaşi plan; 1 — sudura inimii; 2 şi 3 — sudurile tălpilor;

4 — sudurile între talpă şi inimă.

Fig. 5.59. Ordinea de sudare a

grinzilor în I din table şi platbande.

5.62: cu stîlpul şi baza executate separat (fig. 5.62, a, 6), la care cornierele de prindere ale bazei sînt sudate de

stîlp şi apoi prinse de placa de bază, care se execută separat: cu stîlpul sudat de placa de bază (fig. 5.62, c) pentru buloanele de fixare, placa fiind găurită înainte de

sudare.

Construcţiile de grinzi cu zăbrele sînt folosite pe scară foarte largă la ferme, piloni, stîlpi, turnuri etc., fiind economice din punctul de vedere al consumului de materiale. Forma construcţiilor cu zăbrele poate fi: triunghiulară, trapezoidală, cu talpa superioară şi inferioară paralele etc. Îmbinarea zăbrelelor poate diferi în funcţie de construcţie, şi anume:

— cu zăbrele sudate de inima tălpii;— cu zăbrele sudate de guseu, îmbinat de talpă.În figura 5.63 se reprezintă cele două moduri constructive de

îmbinare a nodurilor grinzilor cu zăbrele.Construcţiile sudate din table sînt folosite pe scară foarte

largă în numeroase domenii tehnice, în această categorie fiind cuprinse: rezervoarele pentru lichide şi gaze, cisternele, cazanele de abur, recipientele de presiune, vagoanele, navele fluviale şi maritime,

carcasele de furnale, conductele de diametru mare etc. Pentru execuţia acestora se folosesc table eu grosimi de la sub 1 mm pînă la peste 100 mm. Materialul folosit este în funcţie de destinaţia construcţiei — de la oţelul carbon nealiat. Pînă

55

Fig. 5.60. Succesiunea de sudare a grinzilor din table şi platbenzi prevăzute cu nervuri de rigidizare:I, II, III.. .XII — succesiunea de sudare a compartimentelor; 1, 2, 3... 8 — succesiunea

de sudare a fiecărui compartiment

Fig. 5.61. Grinzi cheson cu suduri:a - de colţ pătrunse; b - de colţ nepătrunse; c – cap la cap.

c — cap ia cap.

Fig. 5.62. Nodul de execuţie a bazei stîlpilor:

a şi b — cu cornierele de fixare sudate de stîlp şi cu placa de bază separată; c — cu stîlpul sudat de placa de

bază

Fig. 5.63. Noduri de ferme cu zăbrele îmbinate prin sudare:

a — cu zăbrele sudate de inima tălpii; b — cu guseu sudat de zăbrele şi de talpă.

la oţelul înalt aliat sau metale neferoase, unele cu destinaţie specială, în funcţie de condiţiile de exploatare sau de mediul în care lucrează construcţia respectivă. Sudurile de îmbinare a acestor construcţii trebuie să asigure pe lîngă rezistenţa necesară şi o etanşeitate totală, deoarece unele construcţii sînt destinate presiunilor mari şi temperaturilor înalte.

Ţinînd seamă că, după sudare, construcţiile trebuie să fie cu cît mai puţine tensiuni interne şi să nu se producă deformaţii mari, în figura 5.64 se reprezintă două dispoziţii de îmbinare din tablă groasă şi din tablă subţire în două variante, din care varianta I recomandabilă, iar varianta a II-a nerecomandabilă. La table groase (fig. 5.64, a), prin faptul că în nervura de rigidizare s-a executat o decupare, aceasta face ca cele trei linii de suduri să nu se mai întretaie şi deci să nu se mai formeze tensiuni interne tridimensionale, foarte periculoase construcţiilor, încît la cel mai mic efort sau chiar în timpul operaţiei de sudare se pot produce crăpături. La sudarea tablelor subţiri, se recomandă ca îmbinarea adaosurilor să nu producă legături prea rigide (fig. 5.64, b varianta a II-a), care, de asemenea, conduce la formarea crăpăturilor.

Fundurile recipientelor de înaltă presiune sau din tablă groasă nu se recomandă să fie drepte, ci presate la cald, pentru ca îmbinarea sudată să poată fi executată pe partea cilindrică a recipientului cu suduri cap la cap in V sau în X. La fundurile cazanelor sau recepientelor de presiune înaltă, se recomandă ca, înainte de îmbinare, partea cilindrică pe o distanţă de minimum 2,5 s (s fiind grosimea părţii cilindrice), să fie subţiată la grosimea părţii cilindrice, astfel încît tensiunile interne să se repartizeze uniform pe cele două părţi (fig. 5.65).

La rezervoare, fundurile se îmbină cu partea cilindrică în unghi sau cap la cap, în funcţie de destinaţie, de mărimea rezervorului şi de grosimea tablei. La tablele de grosimi mijlocii, fundul poate fi executat cu folosirea unui adaos bombat cu suduri cap la cap (fig. 5.66, a). În cazul tablelor groase, fundurile pot fi executate pe suprafeţe plane cu suduri de colţ cu sau fără prevederea unor întărituri interioare sau exterioare conform figurii 5.66, b, c, d.

Fundurile rezervoarelor sînt amplasate pe fondaţii de beton sau pe paturi de nisip. Ele se execută plane sau bombate. Tablele fundului se sudează cap la cap sau cu marginile suprapuse (fig. 5.67), în care caz se execută suduri în unghi. La sudarea cap la cap, marginile pot fi neprelucrate sau prelucrate în V, aşezate pe plat-bande de 4 ... 5 mm grosime sau pot fi cu marginile suprapuse pe o lăţime de 30 mm, cu partea suprapusă fasonată. La marginea rezervorului, partea suprapusă se va tăia pentru asigurarea planeităţii necesare primei virole a părţii cilindrice a rezervorului. Fundurile se execută cu sau fără inel pe margine (fig. 5.67, a, b). în funcţie de mărimea şi de modul de îmbinare, tablele fundului se execută cu suduri de prindere sau cu dispozitive de prindere, în care caz permit mici deplasări, încît pot fi compensate contracţiile care se produc. Sudurile se execută după prindere de o parte şi de alta a tablei de mijloc şi cu atenţia necesară, pentru a nu se produce deformaţii mari, care ar putea lărgi sau îngusta rosturile de sudare. Sudarea se execută pe porţiuni, începînd de la mijlocul benzii celei mai mari, succesiv, de o parte şi de cealaltă, în trepte inverse. După sudarea primelor două rînduri, se trece la sudarea benzii cu benzile următoare, tot succesiv şi în trepte inverse, de la mijloc spre margine, de o parte şi de alta.

Tablele fundului se sudează în mai multe etape, după tehnologia de execuţie întocmită pentru rezervorul respectiv. Înainte de sudare, se execută o curăţire atentă — pînă la luciu metalic — a marginilor rosturilor de sudat, pe o lăţime de 20 mm. În continuare se va da pe scurt tehnologia de execuţie a fundurilor în cinci etape.

În etapa I se execută sudurile transversale, începînd de la mijlocul fundului spre margine, cu excepţia

56

Fig. 5.64. Construcţii din tablă:a — tablă groasă; b — tablă subţire; I — construcţie

recomandată; II — construcţie nerecomandată în special la sarcini de oboseală.

Fig. 5.65. Sudarea fondurilor de cazane de presiune:

a — cu prelucrarea unei înclinaţii pentru obţinerea aceleiaşi grosimi; b — fără prelucrarea înclinaţiei;

Fig. 5.66. Îmbinarea fundurilor de rezervoare cu partea cilindrică: a — cu adaos bombat şi suduri cap Ia cap; b — cu suduri de colţ; c — cu cornier

interior şi suduri de colţ; d — cu întăritură exterioară şi sudură de colţ.

cusăturilor marginale. Capetele acestor cusături, care sînt acoperite de suprapunerea fîşiilor, se vor suda primele, prin ridicarea fîşiilor, iar după sudare, convexităţile sudurilor create se vor dăltui astfel încît între table să nu fie un rost mai mare de 1,5 mm.

În etapa a II-a se sudează cusăturile longitudinale, începînd cu cele de la mijloc, sudarea executîndu-se în trepte inverse de la mijlocul fundului spre capete. La sudarea în straturi, se va avea grijă ca craterele formate la sfîrşitul topirii electrozilor să fie decalate. Sudurile se execută pînă la o distanţă de 700 . . . 800 mm de margine, aceste capete urmînd a fi sudate în ultima etapă de sudare.

În etapa a III-a se execută sudurile cap la cap ale tablelor marginale, începînd de la marginea fundului, pentru obţinerea planeităţii necesare primei virole cilindrice a rezervorului, după care se montează tolele acestei virole a rezervorului.

În etapa a IV-a se execută sudarea primei virole de fundul rezervorului. Se recomandă ca sudarea să fie efectuată de 6 ... 8 sudori, decalaţi între ei, şi care vor suda în acelaşi sens în interior şi la exterior.

În etapa a V-a se verifică jocurile rămase între panoul central al fundului sudat şi tablele marginale, care, dacă sînt prea mici, se dăltuiesc. Se sudează apoi cusăturile longitudinale rămase nesudate în etapa a II-a, apoi cele marginale transversale.

Corpurile rezervoarelor cilindrice sînt din virole late de 1500 . . . 2000 mm, cu tablele sudate între ele cap la cap, în V sau în I, pe ambele părţi dacă tablele sînt cu grosimea sub 6 mm. Rîndurile de virole, în cazul tablelor de grosime mijlocie, se aşează cap la cap, însă pot fi aşezate şi telescopic sau suprapuse în trepte, în care caz se execută suduri de colţ; suprapunerea trebuie să fie de minimum 25 mm, însă nu mai mare de patru ori grosimea tablelor. Această dispoziţie este folosită la rezervoare mari din tablă groasă. În figura 5.68 este reprezentat modul de aşezare a tablelor pentru executarea părţilor cilindrice. Toate sudurile se execută în trepte inverse după un plan de sudare, cu mai mulţi sudori care lucrează mai multe porţiuni în acelaşi timp.

Acoperişurile rezervoarelor se execută sudîndu-se peste fermele radiale ale acoperişului, învelişul din tablă, format din sectoare trapezoidale circulare. Fermele se sprijină pe partea cilindrică a rezervorului, iar la mijloc pe inelul central aşezat la un nivel mai ridicat decît marginea rezervorului, conform figurii 5.69.

Din tablă groasă se mai execută tambure de cazane de înaltă presiune, corpurile cuptoarelor rotative pentru ciment, recipiente pentru gaze la presiune înaltă etc. Fundurile acestor recipiente se execută cu marginile bordurate presate la cald, după care — pentru sudarea cu partea cilindrică — marginile se prelucrează prin teşire în V, X, U etc. Este necesar ca bordura cilindrică a fundului să aibă o lăţime de cel puţin 2,5 ori grosimea fundului. In figura 5.65 s-a arătat modul corect de sudare a fundurilor de cazane cu partea cilindrică. În cazul cînd fundul este mai gros decît partea cilindrică, se recomandă ca bordura să fie prelucrată cu o înclinaţie, astfel încît capătul să fie de aceeaşi grosime cu a părţii cilindrice. Înclinarea trebuie să fie de circa 12°, raza de îndoire a fundului de cel puţin 5 ori grosimea materialului, iar lăţimea bordurii de cel puţin 2,5 ori grosimea. În cazul prelucrărilor în V sau Y, este absolut necesar ca, după sudarea în interior, să se execute o scobire a rădăcinii, după care ea se completează, ceea ce asigură rezistenţa şi etanşeitatea corespunzătoare.

Ţevile de fum şi ţevile fierbătoare ale cazanelor se îmbină de plăcile tubulare prin suduri în unghi, conform figurii 5.70, a şi cu rezultate mai bune dacă ele au fost răsfrînte asupra plăcii tubulare, conform figurii 5.70, b.

57

Fig.5.67. Funduri plane de rezervoarea – cu inel pe margini; b – fără inel.

Fig. 5.68. Modul de execuţie a părţii cilindrice la rezervoarele de înmagazinare:

a — vedere; b — virole sudate cap la cap; c — virole dispuse telescopic; d — virole dispuse în trepte; e — cusături transversale ale virolelor in I şi în V asimetrie; f — cusături

transversale ale virolelor dispuse telescopic sau în trepte cu suduri de colţ; g — cusături longitudinale cap la cap în I şi în V ale tablelor virolelor; 1 — cusătură transversală; 2 —

cusătură longitudinală.

Fig. 5.69. Acoperiş de rezervor:

a — vedere de sus; b — vedere laterală; L — deschiderea fermei.

Fig. 5.70. Sudarea ţevilor de placa tubulară cu suduri în

unghi:a — drept; b — cu răsfrîngere.

Racordurile şi flanşele pentru cazane se execută în mai multe variante, cele mai bune rezultate obţinîndu-se cu racorduri ambutisate, în care caz sudurile de îmbinare se execută cap la cap (fig. 5.71, c); aceste îmbinări sînt cele mai rezistente şi etanşe. Se pot executa însă şi racorduri îmbinate cu suduri în unghi sau în 1/2 V (fig. 5.71, a) sau cu inele de întărire (fig. 5.71, b). În figura 5.71, d se reprezintă succesiunea de sudare în cazul sudării unei flanşe groase cu trei rînduri de suduri.

5.6.3. Sudarea conductelor

Conductele se execută din oţel, fontă, metale neferoase etc.; se realizează din laminate (table şi benzi), din ţevi laminate sau din tuburi turnate, în funcţie de destinaţie, de calitatea materialului, de dimensiune şi de modul de fabricaţie. În general, ţevile laminate şi tuburile turnate nu sînt pentru transportul sau vehicularea lichidelor şi gazelor de debit mare sau în cantităţi prea mari. în ţară, se fabrică ţevi laminate fără sudură, ţevi sudate pe generatoare şi tuburi turnate. Pentru cazane cu abur cu temperaturi de exploatare de peste 400°C şi presiuni de peste 40 at, se folosesc numai ţevi laminate din oţeluri aliate Cr-Mo şi Mo. Pentru transportul gazelor la distanţe mari, se folosesc ţevi sudate în spirală, executate din benzi laminate, care, de asemenea, se fabrică în ţara noastră, unele cu diametrul de peste 1 m. De asemenea, se folosesc şi conducte din ţevi sudate pe generatoare. Lungimile de fabricaţie sînt de 6 ... 12 m.

Conductele principale pentru transportul gazelor naturale se execută din ţevi sudate în spirală, care se sudează cap la cap în tronsoane de 60— 120 m; se coboară în şanţ (se pozează), unde se sudează tronsoanele (sudurile 1 şi 2 urcător), după care ţeava se roteşte şi se sudează prin rotire, iar în şanţuri fără rotire. La îmbinarea ţevilor cu diametrul sub 200 mm, se recomandă ca atunci cînd nu este posibilă rotirea, sudarea să se înceapă din partea cea mai de jos, de o parte şi de cealaltă, conform figurii 5.72, a. Dacă este posibilă rotirea, sudurile se execută urcător, începînd de la mijlocul ţevii, iar ţeava este rotită astfel încît sudarea să fie executată numai urcător (fig. 5.72, b); se obţin suduri pătrunse şi sigure pentru exploatare.

În cazul ţevilor în poziţia fixă, cu diametrul de peste 200 mm, sudarea se execută pe porţiuni în poziţia urcătoare şi peste cap, conform figurii 5.73, a, iar în cazul cînd este posibilă rotirea numai urcător, adică se sudează sudurile 1 şi 2 urcător, după care ţeava se roteşte şi se sudează tot urcător sudurile 3 şi 4 (fig. 5.73, b). Trebuie notat că este absolut necesar să se obţină o pătrundere perfectă şi totală aliere la capetele sudurilor, unde se formează craterele.

Conductele cu diametrul de peste 500 mm şi cu peretele gros se sudează în mai multe straturi; sudarea cu posibilitatea de rotire a conductelor se face conform figurii 5.74. Primul strat de la rădăcină se execută urcător în patru 58

Fig. 5.71. Sudarea racordurilor şi flanşelor:a — cu suduri în 1/2 V; b — cu inel de întărire sudat în colţ pe ambele părţi; c – cu racorduri ambutisate şi suduri cap la cap; d — ordinea de sudare la îmbinarea unei flanşe groase; 1, II, III — succesiunea de sudare a rîndurilor; 1, 2, 3...19 —

succesiunea secţiunilor de sudare.

Fig. 5.72. Sudarea ţevilor cu diametrul sub 200 mm:a — pe poziţie fixă a ţevii; 1 — prima sudură; 2 — sudura a doua;

b — cu rotirea ţevii; 1 — sensul de sudare; 2 — sensul de rotire.

Fig. 5.73. Sudarea ţevilor cu diametrul mai mare de 200 mm:a — în poziţie fixă; b — cu rotire; 1, 2, 3, 4 — ordinea de sudare.

Fig. 5.74. Sudarea cap la cap a ţevilor cu rotire:a — ordinea de execuţie a primului strat înainte şi după rotirea cu 90c; b —

ordinea de execuţie a celui de-al doilea strat înainte şi după rotirea cu 90°; c — ordinea de execuţie a celui de-al treilea strat înainte şi după rotirea cu 90°.

lungimi de suduri, cu sudurile 3 şi 4 executate după o rotire cu 90° (fig. 5.74, a). Stratul al doilea şi al treilea (fig. 5.74, b, c) se execută în opt lungimi, toate executate numai urcător. La sudare trebuie să se ţină seama ca începutul şi sfîrşitul sudurilor să fie decalate, pentru ca sudurile celor trei straturi să nu coincidă pe o aceeaşi rază, recomandîndu-se o decalare între ele de cel puţin 100 mm. Nerespectarea acestor recomandări face ca eventualele cratere formate la sfîrşitul sudurilor sau a nepătrunderilor de la începutul sudurilor prin suprapunere să rezulte suduri defecte. Decalarea capetelor cu minimum 100 mm face ca sudurile executate peste cratere sau nepătrunderile rămase peste suduri să prevină neetanşeităţile.

Conductele forţate, folosite la alimentarea turbinelor de apă, se execută din tablă laminată cu grosimea de minimum 10 mm. Sudarea se execută cap la cap în V sau X în funcţie de diametrul şi grosimea tablei. Tablele după cilindrare şi prindere se sudează în tronsoane, care, apoi, sînt sudate după pozare. Deoarece aceste conducte au în general un diametru mare, ele pot fi sudate şi în interior la rădăcina sudurii (în cazul rosturilor în V sau Y), spre a asigura securitatea necesară exploatării; la sudare, se va ţine seamă de indicaţiile date mai înainte.

5.6.4. Recondiţionarea şi repararea organelor de maşini

Sudarea este un procedeu larg folosit la recondiţionarea şi la repararea pieselor şi ansamblurilor defecte. Prin recondiţionare se restabilesc caracteristicile de funcţionare şi dimensiunile iniţiale ale unui sistem tehnic (organ de maşină, maşină, aparat etc.), uzat sau deteriorat, în vederea refolosirii acestuia, iar prin reparare se înlătură defectul de uzură sau se îndepărtează avaria. Locurile defecte se scobesc sau se decupează, după care se fixează prin sudură un material nou în locul decupat sau se încarcă direct cu sudură locul defect scobit.

Pentru recondiţionare şi reparare se folosesc atît sudarea cît şi procedeele conexe sudării, cum sînt tăierea oxiacetilenică pentru decupare şi lipirea (brazarea), pentru repararea pieselor din metale sau aliaje neferoase, uneori chiar din oţel sau fontă. Se recondiţionează sau se repară:

— piese turnate defecte din fontă sau din oţel;— uzuri locale şi crăpături la piese din oţel şi fontă;— piese defecte din aliaje de aluminiu, aliaje de cupru etc.Materialul de adaos se alege în funcţie de caracteristicile materialului supus reparării, precum şi în funcţie de

solicitările la care este supusă piesa de recondiţionat sau de reparat. în multe cazuri, materialul de adaos folosit diferă de materialul de bază, în special la folosirea lipirii. Pregătirea pieselor în vederea reparării este foarte importantă. Teşirea muchiilor la piesele din oţel se execută la 70 ... 75° iar a pieselor din fontă la 90°. Se recomandă totuşi să nu fie folosite rosturi mari, pentru a nu se crea după sudare deformaţii şi tensiuni remanente mari.

După prelucrare, înainte de sudare, piesele se curăţă de impurităţi, în special pe marginile rostului de sudat. La repararea prin sudare a pieselor de grosime mare, după decuparea locului defect, se recomandă să se intercaleze lamele suprapuse care au drept scop micşorarea deformaţiilor şi a tensiunilor interne.

În figura 5.75 se reprezintă modul de reparare a unei piese groase, la care partea decupată este refăcută prin sudarea de lamele suprapuse pînă la obţinerea grosimii necesare. Prima lamelă se sudează pe o placă suport după care se execută îmbinarea celorlalte lamele prin sudarea atentă a marginilor lamelelor de piesă, ţinîndu-se seamă de diferenţa de grosime dintre cele două piese de sudat. Sudura executată trebuie să fie lipsită de discontinuităţi.

În figura 5.76 se prezintă modul de reparare a unei roţi dinţate rupte, la care după îndepărtarea defectului se prelucrează locul de îmbinat prin fixarea marginilor într-un dispozitiv. Se va ţine seamă ca, la prinderea piesei în dispozitiv, în dreptul rupturii, pasul dintre dinţi să fie luat cu circa 2 mm mai mare din cauza

contracţiilor care se produc după sudare. Dacă pasul dinţilor este mai mic de 30 mm, completarea cu sudură se va face în general pe întregul interval dintre dinţi, după care se execută prelucrarea respectivă. În cazul cînd pasul este mai mare de 30 mm, încărcarea se face pînă la nivelul necesar cu ajutorul unor şabloane indicatoare de nivel.

Recondiţionarea arborilor şi a osiilor uzate se execută prin sudare, în cele mai bune condiţii. Prin procesul de

59

Fig. 5.75. Repararea pieselor de grosime mare prin intercalarea de lamele suprapuse sudate:

1 — piesa de sudat; 2 — lamelă; 3 — placă-suport; 4 — sudură.

Fig. 5.76. Repararea prin sudare a unei roţi dinţate mari cu folosirea unui dispozitiv de fixare:

1 — roata dinţată de reparat; 2 — dispozitivul de fixare; 3 — locul defect de sudat.

Fig. 5.77. Modul de încărcare a fusului arborelui:

1 şi 2 — sudurile circulare de la marginile fusului; 3, 4, 5 etc. — ordinea de depunere a sudurilor diametral opuse.

uzare, fusurile şi pivoţii arborilor şi osiilor capătă jocuri sau fisuri la suprafaţă. Ţinînd seamă că acestea, în general, sînt supuse tratamentelor termice, se îndepărtează mai întîi stratul de la suprafaţa fusurilor şi pivoţilor, după care se încarcă partea cilindrică respectivă. Sudarea se execută prin rînduri de sudură executate diametral opus, conform figurii 5.77. Înainte de sudare, se recomandă o preîncălzire a fusului pînă la circa 350°C. încărcarea se va executa numai cu un electrod corespunzător materialului de bază, a cărui analiză trebuie cunoscută. În cazul arborilor turnaţi din oţel sau din fontă, sudarea se execută la cald. Pentru sudare se vor executa mai întîi două suduri circulare la capetele fusului după care se vor executa sudurile longitudinale diametral opuse.

5.7. METODE PRODUCTIVE DE SUDARE CU ELECTROZI ÎNVELIŢI

5.7.1. Productivitatea de sudare

Productivitatea de sudare este masa de metal depus într-o oră de lucru efectiv, în kilograme, sau numărul de metri de sudură executaţi pe oră, pentru o anumită grosime de metal. Cu cît acestea sînt mai mari, cu atît productivitatea de sudare este mai bună. Pentru aceasta, se recurge fie la folosirea electrozilor, care în acelaşi timp de lucru, depun o cantitate mai mare de metal topit din electrod, fie la metode de sudare, care dau posibilitatea de a se depune cantităţi mai mari de metal, folosindu-se intensităţi mai mari de curent; ca urmare sudura se formează mai mult din metalul de bază topit, ceea ce permite o viteză mai mare de înaintare.

Sudarea cu arc electric cu electrozi înveliţi, deşi este un procedeu larg folosit în toate domeniile tehnice, nu constituie un procedeu de mare productivitate, deoarece:

este un procedeu manual; distanţa dintre punctul de alimentare cu curent a electrodului pînă la locul de formare a arcului este destul

de mare, ceea ce nu per mite folosirea densităţilor mari de curent; electrozii trebuie schimbaţi la intervale de timp scurte, iar capă tul depunerii, în vederea amorsării arcului,

trebuie curăţat de zgură, ceea ce creează timpi morţi; intervine oboseala sudorului, care trebuie să fie tot timpul atent la execuţia depunerii, iar căldura intensă

degajată de arcul electric şi emanaţia de raze provoacă o oboseală suplimentară.Ţinîndu-se seamă de comoditatea procedeului în aplicare, s-a căutat ca prin diferite mijloace să fie mărită

productivitatea depunerii, fie prin mărirea masei de material depus pe oră (în kg/h) la piese groase, fie prin mărirea vitezei de sudare la îmbinarea pieselor subţiri, adică realizarea unui număr cît mai mare de metri pe oră (m/h) de cusături sudate.

Metodele de realizare a unei productivităţi mărite sînt multiple şi acest sens se pot menţiona: mărirea coeficientului de utilizare a sursei de energie, adică dintr-un total de 480 min/schimb, durata de menţinere a

arcului să fie cît mai mare. În cazul unei bune organizări a lucrului, prin aprovizionarea la timp cu piese de lucru, menţinerea arcului poate chiar depăşi valoarea de 380 min, ceea ce echivalează cu un coeficient de utilizare a sursei de 0,8;

folosirea de densităţi de curent mărite, în care caz durata de topire a electrodului se micşorează, ceea ce conduce la topirea mai multor electrozi în unitate de timp. Pentru aceasta, se vor utiliza electrozi cu înveliş acid, urmaţi apoi de cei cu înveliş titanic. Nu trebuie însă folosite intensităţi de curent mai mari peste limitele maxime prescrise, deoarece se produc pierderi mari prin stropire şi se înrăutăţeşte chiar cu electrozi obişnuiţi, ca şi cu electrozi special destinaţi densităţilor mărite de curent, care se vor expune în continuare;

folosirea electrozilor cu diametrul cit mai mare, însă să nu de păşească anumite limite care să provoace străpungeri sau alte defecte; de asemenea, pentru aceşti electrozi trebuie îndeplinită şi condiţia ca sursa de energie să suporte în regim continuu puterea necesară;

folosirea electrozilor cu coeficient mare de depunere, în primul rînd cu pulbere de fier în înveliş, în care caz cu unele sorturi se obţin coeficienţi de depunere de peste 29 g/Ah;

realizarea de cusături cu pătrundere mărită, cu care se obţine o aceeaşi rezistenţă a cusăturii, deşi cantitatea de metal depus este mai mică, deoarece este topită o cantitate mai mare de metal de bază; metoda se aplică la sudurile de colţ la care, pentru o aceeaşi rezistenţă sudurile sînt de grosimi mai reduse sau pot fi sudate table mai groase în I, fără să fie necesară prelucrarea marginilor;

folosirea dispozitivelor care permit realizarea de suduri, la care sudorul are rolul numai de a pregăti procesul şi de a amorsa arcul, depunerea realizîndu-se în mod automat;

folosirea arcului trifazat, la care topirea se obţine simultan la doi electrozi; folosirea fasciculului de electrozi etc.

Posibilităţile indicate mai înainte, de mărire a productivităţii, la sudarea cu electrozi înveliţi, pot fi asociate între ele; de exemplu, pot fi folosiţi electrozi de dimensiuni mai mari (diametru şi lungime) şi densităţi mărite de curent. Fiecare metodă însă are un domeniu limitat de sudare, fiind în funcţie de grosimea materialului de sudat, de poziţie, de lungimea cusăturii etc.

Cele mai folosite metode de mărire a productivităţii operaţiei de sudare cu electrozi înveliţi se vor trata în continuare.

5.7.2. Sudarea cu fascicul de electrozi

Sudarea cu fascicul de electrozi constă din folosirea unui fascicul format din 2, 3 sau mai mulţi electrozi, care, introduşi în portelectrod, fac posibilă sudarea la fel ca şi cu un singur electrod. Fasciculul poate fi format din electrozi 60

înveliţi sau combinat, adică electrozi înveliţi cu electrozi neînveliţi. Amorsarea arcului are loc la electrodul cel mai apropiat de piesă. Menţinerea lui este continuă, deoarece arcul, pe măsura topirii, trece de la electrodul în curs de topire la electrodul din fasciculul cel mai apropiat de piesă.

În figura 5.78 se reprezintă modul de trecere a arcului de la un electrod la altul la un fascicul compus din doi electrozi, iar în figura 5.79 diferite fascicule de electrozi şi modul de aşezare în fascicul a electrozilor înveliţi (fig. 5.79, a), sau fascicule combinate cu electrozi înveliţi sau neînveliţi (fig. 5.79, b). De remarcat că în cazul folosirii şi a electrozilor neînveliţi, este necesar ca electrodul învelit să fie cu un înveliş gros, pentru ca zgura topită din electrodul învelit să poată acoperi şi metalul provenit de la electrozii neînveliţi.

Metoda prezintă avantajul că pot fi topiţi mai mulţi electrozi fără să fie necesare desele întreruperi şi schimbări ale electrozilor prin aruncarea fiecărui capăt. De aici rezultă şi micşorarea timpului necesar pentru înlocuirea electrozilor proporţional cu numărul lor din fascicul. Un alt mare avantaj constă în faptul că electrodul din fascicul, în timp ce se topeşte, încălzeşte ceilalţi electrozi din fascicul, astfel încît prin încălzirea lor topirea se face mai repede; de asemenea, curentul de sudare trecînd de la un electrod la altul, sînt evitate supraîncălzirile electrozilor, care dau naştere la împroşcări şi pierderi prin ardere. Pierderile de căldură prin radiaţie sînt mai mici, deoarece în timpul topirii unui electrod el încălzeşte ceilalţi electrozi, pregătindu-i pentru o topire mai rapidă. Densitatea de curent într-un electrod nu este continuă, deoarece curentul trece succesiv de la un electrod la altul. Fasciculele de electrozi combinate care conţin şi electrozi neînveliţi (sîrme) se leagă la periferie cu o sîrmă subţire.

Este necesar ca la realizarea fasciculului să fie corect executate sudurile de prindere între electrozii din fascicul, deoarece trecerea curentului de la portelectrod la fascicul se face tot printr-un singur electrod. La sudare este necesar ca axa fasciculului să fie pe mijlocul cusăturii, pentru ca depunerea să fie uniform repartizată în rost.

Sudarea cu fascicul de electrozi oferă posibilitatea obţinerii unei productivităţi mărite chiar cu peste 100%, în funcţie de mărimea fasciculului folosit. Avînd în vedere că un electrod din fascicul nu este tot timpul sub acţiunea curentului, pot fi folosiţi curenţi mai mari de sudare, faţă de curenţii folosiţi la sudarea cu un singur electrod, astfel încît se poate suda cu densităţi de curent mărite. Dacă la sudarea cu un singur electrod densitatea de curent este de 12... 14 A/mm2, în cazul folosirii unui fascicul cu aceeaşi dimensiune a electrozilor densitatea poate fi mărita la peste 20 A/mm2. De exemplu, dacă un electrod cu diametrul de 4 mm se sudează cu 175 A, adică cu o densitate de circa 14 A/mm 2, cu Un fascicul de trei electrozi de aceeaşi calitate şi dimensiune se poate suda cu un curent de 350 A, adică cu o densitate de două ori mai mare. Timpul de topire a unui electrod trece de la circa 52 s la un timp de topire a întregului fascicul de trei electrozi la 76 s, adică circa 25 s pentru fiecare electrod şi deci cu o productivitate de peste 100%. Regimul de sudare pentru fasciculul respectiv se stabileşte în funcţie de grosimea materialului de sudat, a modului de prelucrare, a înclinării tablelor de sudat etc.

Sudarea cu fascicul de electrozi poate fi folosită şi la sudarea oţelurilor aliate, folosindu-se fascicule din electrozi corespunzători, precum şi la sudarea cu arc înecat. Rezultate bune se obţin la sudarea construcţiilor metalice şi a construcţiilor de volum mare.

5.7.3. Sudarea cu arc înecat

Sudarea cu arc înecat constă în folosirea electrozilor cu înveliş gros cu pătrundere mare, de tip acid, sudarea executîndu-se prin rezemare pe piesă, înclinînd electrodul în sensul de înaintare cu 70—75° (fig. 5.80). Vergeaua electrodului, datorită învelişului gros (peste 40% din masa vergelei), se topeşte mai repede, arcul menţinîndu-se înfundat în învelişul încă netopit, ceea ce conduce la o pătrundere mărită faţă de electrozii obişnuiţi. Cu aceşti electrozi folosindu-se curenţi măriţi cu 10—20%, se obţin viteze de sudare mai mari cu 150—200% faţă de sudarea cu electrozi obişnuiţi. La folosirea electrozilor cu diametrul de 6 mm şi a curenţilor de sudare de 230—250 A pot fi îmbinate cap la cap în I tabele şi profile de 4—6 mm, cu interstiţiu între ele de 0,1—0,15 s, cu viteze de sudare de 350—400 mm/min. La sudarea de colţ interior, prin topirea şi pătrunderea mai mare a băii de sudură în materialul de bază se obţin, cu o cantitate mai redusă de electrozi, cusături de aceeaşi rezistenţă, cu viteze de sudare mai mari.

Din figura 5.80, c rezultă diferenţa dintre o sudură executată cu arc înecat, I, la care topirea metalului de bază este mai adîncă, sudura fiind de aceeaşi rezistenţă cu sudura II, realizată cu electrozi obişnuiţi, care însă, necesită o cantitate de metal de adaos depus mult mai mare. Pentru sudarea obişnuită cu un electrod cu diametrul de 5 mm, folosind un curent de 210 A şi o viteză de sudare de 12,5 cm/min, se obţine o sudură de colţ cu grosimea de 4,2 mm, iar la sudarea cu arc înecat, cu un electrod de tip acid de aceeaşi dimensiune încă cu un curent de 250 A şi o viteză de sudare de 30 cm/min, se obţine o sudură de colţ adîncă de aceeaşi rezistenţă, însă cu grosimea de 3,5 mm. Aceasta

61

Fig. 5.78. Trecerea arcului de la un electrod la altul la un fascicul de doi electrozi.

Fig. 5.79. Fascicul de electrozi:a — cu doi, trei sau patru electrozi;

b — fascicule combinate cu electroziînveliţi şi neînveliţi.

înseamnă o productivitate cu peste 240% mai mare, faţă de sudarea obişnuită. Sudarea cu arc înecat dă rezultate bune şi

la sudarea cap la cap în I, deoarece pot fi obţinute pînă la grosimi de 8 mm suduri pătrunse, fără să fie necesară vreo prelucrare; tablele mai groase pot fi sudate cu o prelucrare mai redusă, de unde rezultă productivitatea acestei metode de sudare.

5.7.4. Sudarea cu electrozi cu pătrundere adîncă

Sudarea cu pătrundere adîncă se bazează tot pe topirea în adîncime a materialului de bază, însă este necesară folosirea de electrozi speciali cu înveliş gros, care conţin şi materii organice. Aceşti electrozi, în afară că pot suporta curenţi cu 20—25% mai mari, necesită pentru menţinerea arcului şi tensiunii cu circa 100% mai mari (faţă de electrozii obişnuiţi) —45—55 V, în care caz topirile din arc se produc cu puteri de peste 100% mai mari faţă de cele cu electrozi obişnuiţi.

În conformitate cu indicaţiile I.I.S. (Institutul Internaţional de Sudare), aceşti electrozi trebuie să satisfacă următoarele condiţii:

folosindu-se un electrod cu diametrul d mm la sudarea unui rost în I cu grosimea tablelor de 2d + 2 mm să se poată realiza o îmbinare complet pătrunsă din două treceri, cîte una pe fiecare parte (fig. 5.81, a); interstiţiul dintre table nu trebuie să depăşească 0,25 mm;,

folosindu-se un electrod cu diametrul d mm la sudarea de colţ interior a două table cu grosimea de minimum 2 d, pătrunderea p în interstiţiu să nu fie sub 4 mm (fig. 5.81, b); interstiţiul dintre table nu trebuie să depăşească 0,25 mm.

Cu electrozi cu pătrundere adîncă se obţin viteze de sudare de 30— 40 cm/min. Metoda se aplică la tablele cu grosimea de peste 6 mm asamblate cap la cap, fără prelucrare sau cu o prelucrare redusă; pînă la 12 mm se sudează fără prelucrare cu rostul în I şi un interstiţiu pînă la maximum 1,5 mm, iar table mai groase, între 12 şi 20 mm, se sudează cu rostul în Y (fig. 5.82, a) sau cu prelucrarea unui arc de cerc (fig. 5.82,5), menţinîndu-se o grosime neteşită de 10 mm. Modul de sudare a cusăturilor cap la cap este reprezentat în figura 5.82, c. Pentru sudarea cu electrozi cu pătrundere adîncă a cusăturilor de colţ este favorabilă poziţia în jgheab. Pentru cusăturile de colţ este necesar ca în documentaţia produsului să fie prevăzute astfel de cusături, deoarece în acest caz grosimea sudurilor este mai redusă.

Sudurile se realizează după ce au fost executate prinderi la distanţe de 150 mm, păstrîndu-se un rost absolut constant pe întreaga lungime a cusăturii. Piesele din oţel cu grosimi între 8 şi 12 mm se sudează cu electrozi cu diametrul de 4 mm şi curenţi de 230 . . . 250 A; la grosimi de 12. . . 16 mm se sudează cu electrozi cu diametrul de 5 mm şi curenţi de 280 . . . 320 A. Vitezele de sudare variază între 30 şi 40 cm/min. La sudarea în unghi cu un perete vertical (poziţia ) electrodul se aşează cu un unghi înclinat între 30 şi 40° faţă de tabla orizontală, unghiul mai mic fiind pentru tablele mai groase, pentru ca pătrunderea să fie cît mai mare.

5.7.5. Sudarea mecanizată cu electrozi înveliţi

Sudarea cu electrozi înveliţi poate fi mecanizată, dacă se folosesc anumite dispozitive care să permită o aşezare convenabilă a pieselor de sudat, urmată de topirea electrodului, astfel încît procesul de sudare propriu-zis să se desfăşoare fără participarea directă a sudorului. Sudorul execută operaţiile de pregătire, de aşezare a electrodului în 62

Fig. 5.80. Sudarea cu arc înecat prin rezemarea electrodului pe piesă:a - înclinarea electrodului în sensul de înaintare la sudarea cap la cap în I; b — poziţia electrodului în plan

transversal direcţiei de sudare şi pătrunderea mare care se obţine; 1 — electrod; 2 — zgura; 3 — sudura pătrunsă; 4 — piesa da sudat; 5 — sensul de sudare; c — secţiuni de cusături de egală rezistenţă executate;

I — cu arc înecat; 11 — cu arcobişnuit.

Fig. 5.81. Condiţiile de realizare a sudurilor cu

electrozi cu pătrundere adîncă:a — sudură cap la cap (s=2d+2 mm;

b=0,25 mm); b — sudurăde colţ interior (s=2d+2 mm; b=0,25

mm; pV4 mm).

Fig. 5.82. Modul de prelucrare şi de sudare a tablelor de 12—18 mm cu electrozicu pătrundere adîncă:

a — cu rost în Y; b — cu teşirea unui arc de cerc; c — sudarea bilaterală în trei treceri; 1, 2, 3 — ordinea execuţiei trecerilor.

dispozitiv şi de amorsare a arcului electric, iar în timpul topirii electrodului el urmăreşte desfăşurarea procesului de sudare, care se desfăşoară de la sine. După sudare, sudorul scoate capătul de electrod din portelectrod, după care repetă operaţiile în vederea efectuării unei alte suduri. Metodele de sudare mecanizată cele mai folosite sînt cele semiautomate cu electrod culcat sau cu electrod rezemat. Pentru sudare, electrozii cei mai corespunzători acestor metode mecanizate sînt electrozii cu înveliş titanic. a) Sudarea cu electrod culcat este folosită pentru îmbinarea tablelor cap la cap, a tablelor suprapuse, la suduri de colţ

etc. Peste electrodul depus pe linia rostului se aşează o bară de cupru cu o degajare necesară menţinerii electrodului. Cuprul fiind amagnetic, după amorsarea arcului se produce un suflu spre rostul de sudat şi, o dată cu topirea succesivă a electrodului de la un capăt la altul, se obţine cusătura pătrunsă, de aceeaşi lungime cu a electrodului, care poate avea lungimi chiar şi peste 1 m. În figura 5.83 se reprezintă modul de aşezare peste rost a electrozilor şi a barelor de cupru, la sudarea a două table cap la cap, a două table suprapuse şi a două cusături de colţ la o îmbinare în T. Arcul se amorsează la un capăt cu ajutorul unui electrod de cărbune sau cu o sîrmă iar la celălalt se lasă în afară vîrful neînvelit al electrodului, care se prinde în cleştele portelectrod. Între electrod, piesa de sudat şi bara de cupru se intercalează o hîrtie izolantă, ceea ce previne formarea scurtcircuitelor.

b) Sudarea cu electrod rezemat constă în fixarea capătului dezvelit a electrodului într-o bucşă alunecătoare sau cu articulaţie a unui dispozitiv de sudare cu electrod rezemat; la celălalt capăt în contact cu piesa de sudat se amorsează arcul electric conform figuri 5.84. Dispozitivele sînt formate din stative prevăzute la bază cu plăci izolate. Procesul de sudare decurge automat, arcul electric fiind menţinut prin greutatea proprie a electrodului şi a bucşei pînă la topirea electrodului.

Dispozitivele cu electrod rezemat sînt de două feluri: cu menţinerea constantă a unghiului de înclinare a electrodului (fig. 5.84, a); cu mărirea unghiului de înălţime (fig. 5.84, b).Stativele în care se fixează electrozii sînt prevăzute cu placă izolantă. La sudare se folosesc electrozi cu

diametre mari 6; 8 sau 10 mm şi cu lungimi care uneori depăşesc 1 m.c) Sudarea cu electrozi înveliţi poate fi executată şi automat cu capetele de sudare Kyellberg 511. Amorsarea,

menţinerea, înaintarea şi oscilaţiile transversale ale electrozilor sînt executate cu un cap de sudare deplasabil pe şine de ghidare de-a lungul rostului de sudat. Sudorul introduce numai electrozi în clemele de contact. Productivitatea sudării automate cu electrozi înveliţi este redusă, deoarece nu pot fi folosite densităţi mari de curent; costul instalaţiei fiind mare, sudarea automată cu electrozi înveliţi este folosită pe scară foarte redusă.

Metodele descrise se folosesc cu rezultate bune la lucrări de serii mici sau medii. Avantajele metodelor constau în faptul că, după stabilirea regiunilor corecte, calitatea sudurilor este uniformă, iar munca sudorilor este mult uşurată, nefiind necesară urmărirea procesului de sudare prin ecran de protecţie. Rezultatele cele mai productive se obţin cînd un sudor deserveşte mai multe dispozitive, pregătind succesiv pentru sudare piesele şi electrozii necesari pentru unele dispozitive, în timp ce sudarea decurge în celelalte dispozitive. În felul acesta productivitatea poate fi mărită cu peste 100% faţă de sudarea manuală.

5.7.6. Sudarea cu arc trifazat

Metoda de sudare cu arc trifazat constă în menţinerea a trei arce de sudare fie între trei electrozi, fie între doi electrozi şi piesa de sudat, schema fiind aleasă în funcţie de caracterul lucrării. Dacă sudarea se execută cu trei electrozi, se formează trei arce între electrozi, iar dacă se execută cu doi electrozi, o fază este legată la piesa de sudat şi arcele se formează unul între cei doi electrozi, iar celelalte două între cei doi electrozi şi piesa de sudat. Aceasta din urmă este schema cea mai folosită în practică. Pentru sudarea cu arc trifazat, este necesar un transformator trifazat mai puternic decît transformatoarele obişnuite bifazate de sudare, adică de o putere de 40 ... 45 kVA. Cantitatea de căldură în zona de sudare fiind mai mare, viteza de topire a electrozilor şi adîncimea de topire a metalului de bază sînt şi ele mai mari, deşi densitatea de curent din fiecare electrod este mai mică. Sudarea cu arc trifazat se foloseşte la îmbinarea oţelurilor slab aliate şi aliate de grosimi medii şi mari, la încărcări cu aliaje dure, la repararea defectelor pieselor turnate etc. în figura 5.85, se reprezintă schema sudării cu arc trifazat cu doi electrozi separaţi (a) sau cuplaţi (b).

Sudarea cu arc trifazat prezintă avantajul că menţinerea arcelor se obţine foarte uşor, deoarece se produce o ionizare puternică a distanţelor electrod-piesă de sudat, fără să se producă întreruperi în timpul procesului de sudare. Nu sînt necesare nici tensiuni mari în gol ale transformatoarelor, deoarece influenţa reciprocă a arcelor de sudare oferă posibilitatea unei menţineri stabile a acestora.

Un alt avantaj al sudării cu arc trifazat este şi acela că cele trei faze ale reţelei electrice sînt echilibrate şi deci dispar inconvenientele transformatoarelor de sudare obişnuite bifazate, care dezechilibrează reţeaua electrică. Totodată,

63

Fig. 5.83. Dispoziţia de sudare cu electrod culcat: a – cap la cap: b - table suprapuse; c — de colţ;

1 — table de sudat; 2 — electrod; 3 — bară de cupru; 4 — hîrtie izolantă.

Fig. 5.84. Schema sudării cu electrod rezemat:a — cu electrod rezemat menţinut sub un unghi a constant; b — cu electrod

rezemat, cu creşterea unghiului de înclinare ; 1 — electrod; 2 — dispozitiv de prindere a electrodului; 3 — stativ; 4 — placă izolantă; 5 — piesa de sudat;

6 — sudură; 7 — articulaţie.

factorul de putere, care la transformatoarele de sudare bifazate este de circa 0,45, la transformatoarele trifazate se măreşte la 0,7. În figura 5.86 este reprezentat un cleşte portelectrod pentru sudarea cu arc trifazat cu doi electrozi cuplaţi (5), care în secţiune au un înveliş comun.

Pentru sudarea cu arc trifazat se folosesc electrozi cu diametrul de 4 mm sau mai mari.Sudarea cu arc trifazat este o metodă productivă de sudare, care prezintă şi alte avantaje, ca: factori de putere măriţi la 0,7; consum de energie micşorat cu 25 ... 30% faţă de sudarea cu arc bifazat pentru o aceeaşi cantitate de metal

depus; măreşte viteza de topire a electrozilor, iar productivitatea de sudare creşte cu 200 . .. 250% faţă de sudarea

cu arc bifazat.Metoda dă rezultate bune la sudarea tablelor cap la cap, fără prelucrarea marginilor, la suduri de colţ, în jgheab,

la suduri de încărcare etc. Cele mai bune rezultate se obţin cînd sînt necesare depuneri mari de metal.

5.8. SUDAREA CU ARC ELECTRIC ÎN APĂ

Pentru repararea navelor, a docurilor plutitoare sau a construcţiilor metalice aflate în apă, care pentru a fi sudate în aer necesită instalaţii complicate de ridicat, poate fi aplicată sudarea în apă cu electrozi înveliţi. Pentru sudare, sînt necesare aceleaşi sorturi de electrozi ca şi la sudarea în aer, cu condiţia ca aceştia să fie impermeabilizaţi cu un strat de: parafină, celuloid dizolvat în acetonă, nitrolac, bitum dizolvat în benzină etc., care se depune peste învelişul electrodului. De asemenea sînt necesare scule şi accesorii complet etanşe faţă de apă, în primul rînd un cleşte portelectrod cu legătura la cablu şi contactul la electrod complet etanşe. Sudorul trebuie să fie echipat cu un consum de scafandru, în figura 5.87 se arată modul cum se sudează în apă. La sudare, în jurul arcului, se formează o bulă de gaze protectoare faţă de apă, formată din hidrogen, oxigen şi gaze provenite din descompunerea învelişului şi a stratului impermeabil; în imediata apropiere de arcul electric, ascendent se formează nori de tulbureală de culoare galbenă-brună, din cauza oxizilor de fier formaţi în urma combinaţiei intense dintre oxigen şi stropii incandescenţi de oţel.

Se sudează cu curent continuu sau alternativ, cu intensităţi mărite cu 15—20% faţă de cele folosite în aer; la sudare nu se folosesc electrozi cu diametrul sub 4 mm. Tensiunea arcului trebuie să fie, de asemenea, mai mare din cauza presiunii apei; de exemplu, la adîncimea de 20 m sînt necesare tensiuni de peste 30 V.

Caracteristicile mecanice ale sudurilor executate în apă sînt inferioare celor executate în aer, deoarece oxigenul degajat în contact cu picăturile de metal din electrod şi cu sudura incandescentă influenţează negativ caracteristicile mecanice, în special cele de tenacitate ale sudurii, alungirea şi rezilienţa. Din cauza mediului rece în care se execută operaţia (apa răcind intens metalul), structura sudurii este nefavorabilă; de asemenea, zona influenţată termic este foarte redusă şi cu constituenţi de călire. De aceea, sudarea în apă se recomandă numai în cazuri de urgenţă. Productivitatea operaţiei este redusă, coeficientul de depunere variind între 6 şi 8 g/Ah. Prin folosirea procedeelor în mediu de gaz protector (argon sau CO2) pot fi obţinute rezultate mai bune; de aceea, în prezent aceste procedee sînt folosite mai larg pentru sudarea în apă.

64

Fig. 5.85. Schema sudării cu arc trifazat:

a - cu electrozi separaţi; b — cu electrozi cuplaţi; 1 şi 2 — electrozi; 3 — piesa de

sudat.

Fig. 5.86. Cleşte portelectrod pentru electrod cuplat folosit la sudarea cu arc trifazat:

a — cleşte; 1 şi 2 — electrozi; 3 — izolaţie; 4 — contacte de curent la electrod; 5 — mîner; b — electrod cuplat.

Fig. 5.87. Sudarea în apă cu arc electric cu electrozi înveliţi.

5.9. MĂSURI DE TEHNICĂ A SECURITĂŢII MUNCII

Nerespectarea măsurilor de tehnică a securităţii muncii la sudarea cu arc electric pot produce numeroase accidente, ca: electrocutări, incendii, arsuri cauzate de scîntei şi picăturile de metal şi zgură, îmbolnăviri ale ochilor, arsuri ale pielii provocate de radiaţiile arcului electric, intoxicări cu gazele şi fumul degajat etc.

Toate locurile de sudare trebuie protejate cu paravane, iar la intrări se va scrie „SE SUDEAZĂ", „PERICOL DE ORBIRE" etc. (v. punctul 2.6).

Tensiunile reţelei electrice şi în unele cazuri şi tensiunile surselor de curent de sudare fiind periculoase, sudorul trebuie să poarte echipamentul de protecţie necesar, descris la punctul 5.3, mănuşi, şort, bocanci şi ghete din piele sau jambiere. Acestea asigură paza contra electrocutărilor şi totodată protecţia necesară contra stropilor de metal şi de zgură. Şorţul de piele, mănuşile şi ghetrele-jambiere protejează pieptul, mîinile şi picioarele sudorului. Pantalonii (fără manşete) trebuie să acopere bocancii sudorului, pentru ca să nu pătrundă stropii de metal şi de zgură. Echipat cu acest echipament, împreună cu casca de cap sau masca de mînă, sudorul este protejat şi contra radiaţiilor arcului.

Toate aparatele, după instalarea lor pe locul de muncă, trebuie legate la borna de pămînt. Aceste legături se execută de către electricieni o dată cu instalaţia electrică.

Înainte de punerea în funcţiune a grupului, a redresorului sau a transformatorului de sudare, sudorul, echipat, verifică dacă nu sînt scurtcircuite, dacă legăturile din circuitul de sudare şi toate contactele sînt corecte. Sudorul trebuie să cunoască instrucţiunile de folosire a aparatelor care lucrează şi să menţină locul de muncă într-o perfectă ordine şi curăţenie. Capetele cablurilor trebuie să fie cositorite în papuci şi numai după aceea se strîng la bornele aparatului, la cleşte sau la clema de contact.

Cablurile de sudare trebuie să fie în stare perfectă, fără fire legate iar toate legăturile izolate cu bandă de cauciuc; pentru prelungirea cablurilor se vor folosi numai racorduri fixe sau demontabile, conform figurii 5.19. Cleştele de sudare trebuie să fie perfect izolat. Sudorului nu-i este permis să desfacă capacele aparatelor, să execute lucrări de reparaţii sau legături la reţea; toate aceste operaţii se execută numai de către electricieni.

La producerea scînteilor la colectorul generatorului, sudorul va anunţa organele superioare, fără ca el personal să intervină la înlăturarea defectului din aparat şi a legăturilor de la reţeaua electrică. Singurele defecte pe care el este dator să le înlăture sînt de la cablul de sudare.

Arcul electric, după amorsare, emană intense radiaţii luminoase, însoţite de radiaţii ultraviolete şi infraroşii. Radiaţiile luminoase au un efect orbitor, cele ultraviolete provoacă insolaţii, arsuri ale pielii şi inflamaţii ale ochilor cu dureri mari, iar razele infraroşii produc în timp cataracte la ochi. De aceea, sudorul, înainte de amorsarea arcului, trebuie să pună ecranul pentru protejarea capului contra tuturor radiaţiilor şi contra stropilor de metal şi zgură. De asemenea, sudorul trebuie să poarte şi ochelari de protecţie cu vizoare din sticlă albă, nefiind permisă curăţirea zgurilor şi a picăturilor de metal de pe piesele sudate fără ei.

La terminarea lucrului, aparatele se vor scoate de sub tensiune, la fel şi la părăsirea locului de muncă. Transportul aparatului este interzis să se facă dacă aparatele sînt legate de reţea.

Deoarece sudorii lucrează cu iluminări foarte puternice ale arcului electric, este indicat ca locurile de muncă din cabinele sudorilor să fie luminate cu faruri sau becuri puternice, nefiind indicat să se producă o bruscă diferenţă între iluminarea arcului şi locul întunecos din jurul arcului. Aceste bruşte treceri au o puternică influenţă negativă asupra productivităţii şi calităţii lucrului efectuat, provocînd totodată oboseala ochilor şi orbirea în timp.

Pentru înlăturarea fumului şi a gazelor arse, se vor folosi exhaustoare, ventilatoare, suflări cu aer comprimat, măşti speciale etc., în funcţie de felul lucrărilor.

Contra incendiilor, la locul de muncă se prevăd stingătoare cu spumă. In cazul producerii unui incendiu, sudorul întrerupe alimentarea cu curent de la tabloul de distribuţie şi stinge incendiul format cu stingătoare cu spumă; nu se va folosi apa, deoarece se deteriorează aparatele electrice.

La folosirea dispozitivelor de manipulare a pieselor, se va asigura fixarea pe ele a pieselor de sudat, deoarece alunecarea sau căderea lor pot produce accidente foarte grave.

Cablurile de sudare trebuie să fie bine întreţinute şi verificate cel puţin o dată la trei zile, în special cele pentru intensităţi mari de curent, de peste 600 A. Cablurile de sudare mobile, folosite pe liniile de montaj, se vor introduce în tuburi de cauciuc, în vederea prevenirii defectării mecanice.

Se vor înlătura contactele sau legăturile proaste care provoacă formarea arcelor electrice şi se vor înlocui toate piesele defecte cu piese noi.

Părţile metalice ale instalaţiilor şi bornele circuitelor secundare ale transformatoarelor de sudare se vor lega la pămînt.

Sudarea cu arc electric cu electrozi înveliţi nu este un procedeu tehnologic vătămător sau periculos, dacă se respectă regulile de tehnică a securităţii muncii. Prin nerespectarea lor se pot produce următoarele accidente:

electrocutări; incendii cauzate de scînteile împrăştiate de arcul electric; îmbolnăvirea ochilor şi arsuri ale pielii provocate de radiaţiile arcului electric; răniri şi arsuri provocate de scîntei, picături de metal şi picături de zgură; intoxicări provenite de la gazele şi fumul degajat; explozii în cazul unor recipiente cu materiale inflamabile etc. Sudorul fiind în permanenţă în contact cu piese sub tensiune, care în condiţii de umiditate pot provoca

electrocutări, trebuie să lucreze numai pe covoare de cauciuc sau pe grătare de lemn şi îmbrăcat cu echipament de protecţie. De asemenea, nu este permis lucrul în apropiere de substanţe inflamabile sau sudarea pieselor vopsite, deoarece se pot provoca incendii. Pentru sudare sînt recomandaţi cleşti portelectrozi complet izolaţi, care, chiar dacă din

65

neglijenţă sînt lăsaţi pe masa de lucru, nu provoacă scurtcircuite. După terminarea operaţiei sau la oprirea lucrului pentru orice perioadă de timp, sudorul va deconecta aparatele de la priza de curent.

Gazele şi fumul, formate din oxizi de azot, oxid de carbon, compuşi ai fluorului etc., degajate în timpul operaţiilor de sudare, se vor elimina prin amenajarea la locurile de sudare fixe a unor guri de aspiraţie, iar în cazul locurilor mobile, a unor guri cu conducte de aspiraţie flexibile. De asemenea, este necesar ca atelierul să aibă o bună ventilare naturală sau artificială, care se obţine prin prevederea unor guri de aspiraţie la înălţimea de 4 m.

La lucrul în interiorul cazanelor sau în spaţii închise, se vor amenaja sisteme de ventilaţie transportabile, sau eventual se vor folosi suflări cu aer comprimat printr-un tub legat la un orificiu din peretele interior al măştii cu pereţi dubli, care să elimine gazele formate: dacă este necesar, se vor utiliza căşti de protecţie, cu alimentarea de aer din exterior, în cazul cînd se produc substanţe toxice. Pentru protecţia contra electrocutării se vor folosi covoare de pîslă, tăblii de cauciuc sau rogojini. Sînt interzise lucrările de sudare la recipiente sub presiune, iar recipientele care au conţinut produse petroliere sau chimice, înainte de sudare se vor spăla cu apă caldă şi abur; acestea se vor suda cu toate orificiile deschise şi în plus se va asigura o ventilaţie abundentă.

La sudarea pe şantiere sau pe cală (în şantierele navale) în locuri .periculoase, sudorii vor purta centuri de siguranţă sau vor lucra aşezaţi pe scaune suspendate; contra precipitaţiilor atmosferice se vor folosi corturi sau umbrele.

în ateliere, la folosirea manipulatoarelor, piesele de sudat montate pe acestea vor fi bine strînse cu şuruburi, spre a se evita alunecarea sau căderea lor, iar la sudarea pieselor mari, poziţia acestora pentru sudare se va asigura contra răsturnărilor sau a prăbuşirilor.

În vederea prevenirii incendiilor provocate de împrăştierea scînteilor şi a picăturilor de metal şi de zgură, se vor lua măsuri ca între punctul de sudare şi materialele inflamabile (sau explozive) să fie o distanţă de minimum 5 m, materialele acoperindu-se cu pînze ignifuge. Nu se vor suda table vopsite, dacă vopseaua nu a fost îndepărtată pe o lăţime de cel puţin 100 mm de-a lungul rostului de sudat, deoarece se pot produce incendii.

VERIFICAREA CUNOŞTINŢELOR

1. Cum se previne practic suflul arcului electric?2. Ce zone se formează după depunerea unui strat de sudură?3. Care este diferenţa între sudarea cu curent continuu şi sudarea cu curent alternativ?4. Cum se execută legarea în paralel a două surse de curent de sudare? 5. Care este durata activă de sudare a aparatului, dacă timpul de topire a unui electrod este 115 s, iar timpul pentru

îndepărtarea zgurii şi schimbarea electrodului 65 s?6. Care sînt domeniile de folosire ale electrozilor ţinînd seamă de felul învelişului?7. Care sînt valorile coeficienţilor de topire şi de depunere a electrozilor şi ce caracterizează aceşti coeficienţi?8. Cum se sudează cu arc electric cu electrozi metalici tablele subţiri de 1... 2,5 mm grosime? Care este cantitatea de

electrozi necesară şi timpul de sudare pe m liniar?9. Care sînt datele tehnologice pentru sudarea eu electrozi metalici a table lor de oţel de grosime mijlocie, între 3 şi 5

mm?10. Care sînt datele tehnologice pentru sudarea cu electrozi metalici a table lor de oţel cu grosimea între 6 şi 20 mm?11. Să se determine cantitatea de electrozi şi timpul de sudare necesare executării unei cusături de colţ cu grosimea de

6 mim şi lungimea de 3 m.12. Care este cantitatea necesară de electrozi şi în cît timp se poate executa încărcătură cu lăţimea de 10 mm, grosimea

de 4 mm şi lungimea de 1000 mm?13. Cum se sudează oţelurile înalt aliate, feritice, austenitice şi refractare?14. Cum se sudează cap la cap ţevile din oţel cu diametrul de 406 mm şi grosimea peretelui de 12 mm?15. Care este tehnologia de sudare a unui ax din oţel OLC 55, cu diametrul de 30 mm, cu un disc de fontă maleabilă cu

diametrul de 70 mm şi grosimea de 25 mm?16. Care este timpul de topire a unui electrod cu diametrul de 4 mm, dacă se sudează cu un electrod şi cu un fascicul de

doi şi de trei electrozi?17. În ce cazuri se foloseşte sudarea cu arc înecat?18. Ce avantaje prezintă sudarea cu arc trifazat?

66

6. SUDAREA CU ELECTROD NEFUZIBIL DE CĂRBUNE

6.1. ARCUL ELECTRIC LA SUDAREA CU ELECTROD DE CĂRBUNE

Procedeul cu arc electric produs între un electrod de cărbune şi piesa de sudat este folosit astăzi la sudarea tablelor subţiri de oţel cu margini răsfrînte fără metal de adaos, la sudarea tablelor de oţel subţiri sau de grosime mijlocie cu material de adaos aşezat de-a lungul rostului, la sudarea la cald a pieselor de fontă etc. Procedeul se aplică şi la sudarea metalelor şi aliajelor neferoase din aluminiu sau cupru unde, în funcţie de grosimea metalului, pot fi folosite metodele spre stînga sau spre dreapta, de la sudarea cu flacăra de gaze. Se folosesc electrozii de cărbune grafitat sau de grafit pur cupraţi la exterior, în care caz se obţin rezultate mai bune, deoarece prin cuplare electrozii devin mai rezistenţi la curenţi mai mari. Electrodul de cărbune fiind greu fuzibil, consumul de electrozi este redus. Procedeul este economic pentru executarea anumitor suduri. Sudarea se execută cu curent continuu, polaritate directă, în care caz se menţine corect arcul ca şi vîrful electrodului de formă conică necesar sudării. Tensiunea necesară amorsării este de minimum 50 V, iar în timpul sudării tensiunea se menţine între 25 şi 35 V, în funcţie de intensitatea de curent.

Intensitatea de curent necesară sudării cu electrod de cărbune este mult mai redusă decît la sudarea cu electrozi metalici înveliţi sau neînveliţi. Limitele curenţilor de sudare pentru diferite grosimi de electrozi de sudare sînt date în tabelul 6.1.

La fel ca şi la sudarea cu flacăra de gaze, metodele folosite la sudarea cu electrod de cărbune pot fi: spre stînga, conform figurii 6.1, a, şi spre dreapta, conform figurii 6.1, b, unde sînt indicate înclinările atît ale electrodului, cît şi ale sîrmei de adaos, faţă de piesa de sudat. Metodele se folosesc în funcţie de natura şi grosimea metalului de bază, ultima metodă fiind folosită la materialele mai groase de 4 mm.

Pentru ca sudarea să decurgă în condiţii mai bune, se mai recomandă ca la portelectrod să fie prevăzută o bobină suflătoare, formată din 10 ... 12 spire. Bobina se amplasează centric faţă de electrod, fapt care micşorează cu mult efectul de suflu al arcului (fig. 6.2). Contactul pentru aducerea curentului la electrod trebuie să fie cît mai aproape de vîrful unde se produce arcul electric, ceea ce evită încălzirea inutilă a electrodului.

6.2. SUDAREA METALELOR FEROASE

Sudarea cu electrod de cărbune este folosită la sudarea tablelor subţiri de oţel (fig. 6.3, a), cu margini răsfrînte sau pe muchie fără metal de adaos. Sudarea ,se execută cu rostul în poziţie orizontală şi cu electrodul înclinat la circa 80°, în sensul de înaintare. Ţinînd seamă că detaşarea unor mici cantităţi de carbon din electrod produce local carburări, cu puncte dure, sudura devine relativ sensibilă la răciri intense, ceea ce influenţează negativ calitatea sudurii. În cazul tablelor mai groase, sau cînd nu este posibilă răsfrîngerea marginilor, sudarea se execută prin aşezarea materialului de adaos sub formă de sîrmă sau fîşii de-a lungul rostului (fig. 6.3, b). Procedeul se aplică cu succes la îmbinarea fundurilor drepte la butoaie, unde pe marginea răsfrîngerilor se aşează şi un profil de întărire, iar sudura se execută pe muchie (fig. 6.3, c).

Procedeul se aplică şi la sudarea la cald a fontei, arcul fiind folosit la topirea marginilor pieselor de îmbinat, la topirea metalului de adaos, precum şi pentru menţinerea băii lichide de metal.

În timpul operaţiei de sudare, se va ţine seamă ca, după topirea metalului de bază şi după desprinderea picăturii de metal din sîrma de adaos, picătura desprinsă să fie

67

TABELUL 6.1

Curenţii de sudare pentru diferitediametre de electrozi

Diametrul electrodului

[mm]

Curentulde sudare

[A]

3,2 20— 404,8 50—1206 120—1808 160—22010 180—26012 220—320

Fig. 6.1. Metodele de sudare cu electrod de cărbune:

a — spre stînga; b — spre dreapta; 1 — electrod de cărbune; 2 — sîrmă de adaos; 3 — baia de metal topit;

I şi II — sensul de sudare

Fig. 6.2. Schema sudării cu arc electric cu electrod de cărbune şi cu bobină suflătoare:1 — piesele de sudat; 2 — electrod de cărbune; 3 — bobina

suflătoare; 4 — mînerul portelectrodului

Fig. 6.3. Sudarea tablelor de oţel cu arc electric cu electrod de cărbune:

a — cu margini răsfrînte sau pe muchie; b — cu metal de adaos prins de-a lungul rostului de sudat; c — pe muchie, cu întăritură din oţel semioval.

fluidizată pînă la completa realizare a pătrunderii, după care se desprinde picătura următoare. Procedeul de sudare la cald a fontei cu electrod de cărbune este folosit pe scara redusă, deoarece are o productivitate mică. În locul vergelelor de adaos din fontă, pot fi folosite şi aliaje de cupru, în care caz culoarea sudurii diferă, obţinîndu-se o lipitură tare (brazură).

6.3. SUDAREA METALELOR NEFEROASE

Sudarea cu arc electric cu electrod de cărbune se foloseşte cu rezultate satisfăcătoare la sudarea metalelor şi a aliajelor neferoase din cupru, aluminiu etc. Suduri corespunzătoare se obţin la (sudarea tablelor şi profilelor subţiri, cînd există posibilitatea de sudare a rosturilor cu margini răsfrînte sau pe muchie, astfel încît sudura să fie realizată fără metal de adaos (fig. 6.3, a).

Aluminiul şi aliaje de aluminiu cu grosimea între 2 şi 3 mm se sudează cap la cap în I, iar cele cu grosimea între 3 şi 8 mm se sudează în I şi cu aşezarea metalului de adaos deasupra rostului sau în rost, conform figurii 6.3, b.

Piesele de grosimi mai mari se sudează cu rostul teşit în V la 60— 70° prin metoda spre dreapta. La sudare, electrodul se menţine înclinat cu 70—80° faţă de piesă în sensul de înaintare, iar materialul de adaos la 35—40° faţă de sudură (fig. 6.1, b). Este foarte important ca înainte de sudare marginile să fie absolut curate, lipsite de orice murdărie şi de grăsimi, care se îndepărtează prin ştergere cu acetonă. Este necesară şi preîncălzirea pieselor, care Ia table cu grosimea peste 6 mm trebuie executată la 300°C. La sudare se folosesc necondiţionat fluxuri pe bază de cloruri şi fluoruri de sodiu, potasiu şi litiu, presărate deasupra rostului. Pentru sudarea aluminiului, sîrma de adaos se ia din aluminiu pur, iar pentru piese turnate, din aliaje de aluminiu cu siliciu, care au o bună fluiditate. Aliajele de aluminiu cu alte elemente se vor suda cu sîrmă din aliaje corespunzătoare. Sudarea se execută pe garnituri de oţel, cupru sau de grafit.

În cazul întreruperilor, craterul trebuie curăţat prin scobire şi numai după resudarea acestuia se trece la sudarea în continuare. în general, operaţia trebuie executată fără oscilaţii sau numai cu oscilaţii foarte reduse, în care caz rezultă o sudură compactă fără defecte. După sudare este absolut necesară curăţirea sudurii şi spălarea de fluxuri a pieselor sudate; în caz contrar, se produc coroziuni.

Cuprul şi bronzurile cu fosfor, staniu-siliciu-mangan etc. pot fi sudate cu sîrme de adaos corespunzătoare, folosindu-se fluxuri pe bază de borax şi acid boric. La sudarea tablelor de cupru este necesară preîncălzirea la cel puţin 300°C, folosindu-se pentru sudarea pieselor cu grosimi de 2—10 mm electrozi cu diametrul de 6—10 mm şi curenţi de 200—500 A. Se recomandă forjarea sudurii prin batere cu ciocanul la temperaturi de 350—400°C, apoi încălzirea pieselor la 550° şi introducerea lor în apă.

6.4. ALTE PROCEDEE DE SUDARE CU ELECTROZI DE CĂRBUNE

Procedeul de sudare cu doi electrozi de cărbune care formează un arc independent de piesa de sudat, cunoscut sub numele de procedeul Zerener (fig. 6.4, a), este folosit cu rezultate bune la sudarea tablelor din aliaje de aluminiu, de cupru şi plumb, precum şi încărcarea aliajelor dure. La acest procedeu, arcul de sudare se obţine între doi electrozi de cărbune, independent de piesa de sudat, iar între ei se află o bobină suflătoare, care dirijează arcul asupra rostului de sudat; se folosesc sîrmă de adaos şi fluxuri. Procedeul este mai greoi, portelectrodul fiind mai dificil de manipulat şi de aceea este rar folosit.

O altă variantă a procedeului de sudare cu arc electric cu electrod de cărbune este sudarea automată şi semiautomată Fusarc, la care electrodul de grafit şi baia de sudură sînt protejate de un suflu de gaz de oraş. Cu acest procedeu se obţin suduri de calitate mai bună, deoarece suflul de gaz oferă o protecţie bună.

Un alt procedeu pentru sudarea tablelor subţiri din aluminiu şi alamă, răsfrînte pe o lăţime de 2,5— 3 mm este sudarea cu doi electrozi de cărbune fără arc electric, care cuprind marginile răsfrînte (fig. 6.4, b). Folosind un curent alternativ de circa 200 A la o tensiune joasă de 4 - 8 V, răsfrîngerea este topită prin rezistenţa electrică de contact şi marginile sudate, pe măsură ce electrozii sînt conduşi pe linia de îmbinare. Se sudează table pînă la 2 mm grosime, iar în cazul cînd tablele sînt aşezate cap la cap fără răsfrîngere, se fixează de-a lungul rostului o sîrmă, care este prinsă în cleşte şi apoi sudată de margini, la fel ca la tablele răsfrînte. La sudare se folosesc necondiţionat fluxuri.

VERIFICAREA CUNOŞTINŢELOR

1. Ce îmbinări se recomandă să fie executate prin procedeul de sudare cu arc electric cu electrod de cărbune?2. Cum se sudează metalele neferoase prin procedeul de sudare cu arc electric cu electrod de cărbune?

68

Fig. 6.4. Sudarea aluminiului cu doielectrozi de cărbune:

a — procedeul Zerener de sudare cu arc electric, între doi electrozi, independent de piesa de sudat; 1 şi 2 — electrozi de cărbune; 3 — sîrmă de adaos; 4 — piesele de sudat; 5 — bobina suflătoare; 6 — procedeul de sudare cu doi electrozi

fără arc electric; 1 şi 2 — electrozi de cărbune; 3 şi 4 — piesele de sudat cu margini răsfrînte; 5 — flux de protecţie.