2011Sfaturi de utilizare aparate de sudare MMA - SEI model invertor

Radu Zaporojan SC SAM Robotics SRLReproducerea sau utilizarea acestui material sau a oricarei parti a sa, prin orice mijloace de multiplicare sau copiere este permisa doar cu aprobarea scrisa in original, a SC SAM Robotics SRL sau ing. Radu Zaparojan

[Type text]

4/16/2011

Page 0

Sfaturi de utilizare aparate de sudare MMA SEI model invertor.CUPRINS 1. Scurt istoric process de sudare 2. Prezentare proces sudare MMA 3. Prezentare material de adaus 4. Prezentare facilitate utilizare invertor versus transformator, convertizor 5. Utilizarea invertorului caz general in procesul de sudare MMA 6. Utilizare invertor caz general in procesul de suadre TIG/WIG 7. Recomandari 8. bibliografie

Acest material nu inlocuiste si nu incearca sa inlocuiasca scolarizarea in domenius sudurii in unitati sau forme de invatamint acreditate si nu inlocuieste normle de utilizare, scolarizarea si documentatiile de utilizare si mentenata ale producatorilor echipamentelor si materialelor utilizate in activiatea de sudura.

Acest material are un caracter informativ

1

1. Scurt istoric process de sudare

Scurt istoric al sudarii la inceputuri...Biblia menioneaz Tubal-Cain, "..uitati toate tipurile de instrumente din bronz i fier." El poate s fi fost unul dintre primii care au reusit s uneasca metalele cu procesul de forjare. Flacara lui a fost intr-o vatr deschis n care el a plasat metalele care urmeaz s fie nclzite la temperatura de forjare. (De interes, n sudarea prin forjare materialul nu se topeste. El devine foarte moale la temperaturi cu mai multe sute de grade mai mici dec it temperatura de topire. Procesele cele mai recente si inovatoare care unesc prin frecare, de asemenea, nu se topesc metaleacestea doar devine moale si plastice!.) n 1892 Morehead i Wilson au descoperit accidental modul de a fabrica acetilena. Sa constatat c acetilen combinata cu oxigen a produs cea mai tare temperatura flcrii 5720 grade F 3160 grade C. Deoarece acesta este mult peste punctul de topire ale celor mai multe metale, procesul de sudare oxiacetilenic se va dezvolta foarte curnd. n 1881, un inventator rus Benardos, a demonstrat posibilitatea utilizarii electrodului de carbon in procesului de sudare. Un arc a fost format, ntre un electrod consumabil de carbon i materialul de lucru. O tij metalica a fost adugata pentru a oferi posibilitatea adaugarii de metal suplimentar. Oscar Kjellberg n 1904 n Suedia,

2

fondatorul ESAB, a inventat i brevetat electrod invelit. Acest proces de sudura electrica cu electrod invelit - a permis realizarea de suduri de o calitate excelent,intr-un timp foarte scurt. (Foto dreapta) O invenie semnificativ a fost brevetata de Alexander,care a depus in decembrie 1924 (numarul brevetului 1746207) o cerere de brete pentru ceea ce a ajuns s fie cunoscut sub numele de SUDAREA CU HIGROGEN ATOMIC. Se aseamana ca proces de sudura cu MIG, dar utilizeaza ca gaz de protectie hidrogenul care asigura , de asemenea si un surplus de caldura suplimentara, deoarece arde in jurul arcului electric .O inovaie major a fost descris ntr-un brevet (US Patent numrul 2043960), care definete procesul de sudare sub strat de flux, proces inventat de Jones, Kennedy i Rothermund. Acest brevet a fost depus n octombrie 1935 i atribuita companiei Linde Division of UCC. Urmtoarele a fost extras dintr-un articol scris de Bob Irving n Jurnalul de sudur; "Importana proceslui de sudare a fost subliniat la nceputul rzboiului cnd preedintele Roosevelt a trimis o scrisoare prim-ministrului britanic Winston Churchill, care se spune c a citit-o cu voce tare. (partial), "Aici a fost dezvoltata o tehnica de sudare (referindu-se la sudarea sub strat de flux de sudare), care ne permite s construim nave comerciale standard cu o vitez fr egal n istoria transporturilor maritime comerciale."

Russell Meredith working at Northrop Aircraft Company in 1940 -1941 invented the TIG process. This new process was called "Heliarc" as it used an electric arc to melt the base material and helium to

3

shield the molten puddle. Mr. Jack Northrop's dream was to build a magnesium airframe for a lighter, faster warplane and his welding group invented the process and developed the first TIG torches. The patents were sold to the Linde Division of UCC who developed a number of torches for different applications and sold them under the brand name Heliarc. Linde also developed procedures for using Argon which was more readily available and less expensive than Helium In a January 1990 Welding Journal article Gus Manz interviewed one of the key inventors of the MIG process (US Patent Number 2,504868- January 1949), Glen Gibson. Mr. Gibson indicated he had observed the demonstration of a manual submerged arc process by Lincoln Electric and had the vision to define the process using and inert gas shield. He had been working on TIG welding in the Development Lab at Airco at the time. He indicates although he went on to be the owner of a very successful business; "..the greatest single day in his life was the day Steve (Steve Sullivan worked with Glen at the Lab) and I cranked up the first (MIG) welding gun."

On July 26, 1955 Robert Gage (my old boss) filed US Patent Number 2,806,124 for Plasma, entitled "Arc Torch and Process." This was the first Plasma Torch and Process patent. It had 29 claims. One of the patent figures is shown on left. Although usable for welding it has gained wide acceptance as the process of choice for thermal cutting. Bob Gage, photo right, was a brilliant Physicist and a great boss. Although tough, he always made you think, often with a critical

4

statement such as; "Your solving a problem not know to exist using a method known not

to work!" Bob managed Welding R&D for the Linde Division of UCC (in all US facilities)for many years.

"ATENTIONARE:-

"utilizati material de protective adecvate in timpul procesului de sudare"

5

GeneralitiPrin sudare se nelege unirea, mpreunarea a dou obiecte, din materiale de obicei metalice sau termoplastice, utiliznd cldura sau presiunea - cu sau fr ajutorul unor materiale de adaos. Atunci cand mbinarea este realizat n urma schimbrii de faz (topirii) a materialului, procesul se numete sudare prin topire. Sudrii prin topire i este specifica apariia unei zone denumite zona influenat termic (ZIT), n care pot aprea modificri microstructurale ce conduc la reducerea rezistenei produsului metalic sudat. Se recomand ca aceast zon sa fie ct mai mic pentru a nu afecta proprietile mecanice ale celor doua materiale ce trebuie mbinate prin sudare. mbinarea este asigurat de cordonul de sudur, care este un volum de material solidificat care realizeaz continuitatea structurii cristaline a celor dou materiale.

Materiale utilizate la sudareMateriale supuse procesului de sudare sunt materialul de baz (MB) i material de adaos (MA), care este opional. De obicei materialul de adaos este prezent n operaia de sudare doar atunci cnd rostul (spaiul dintre componente) care trebuie umplut este mare sau cnd materialele ce trebuie mbinate nu sunt compatibile metalurgic. Trebuie astfel ales un material care s interacioneze (formeze soluii solide sau constitueni nefragili) att cu un material, ct i cu cellalt material, astfel nct materialul de adaos s realizeze puntea de legtur ntre cele dou materiale. Materialul din care se confecioneaz electrodul (ME) este un alt factor important care afecteaza operaia de sudare. Alegerea acestui material depinde de natura materialelor utilizate n proces i de caracteristicile pe care trebuie sa le aib cordonul sudat. Aceste caracteristici pot privi duritatea, tenacitatea, rezistena la coroziune amd.

6

Procedee de sudare

Procedeul de sudare electric cu arc

Sudarea electric cu arc definete toate procedeele de sudare electric prin topire (temperatur ridicat, presiune redus), la care cordonul sudat se formeaz prin solidificarea comun a materialelor de baz i a materialului de adaos.

Procedeul SEI (Sudarea cu Electrod nvelit) - este de fapt procedeul tradiional de sudare i mai este ntlnit sub denumirea de sudare manual electric.

Sudarea efectiv este realizat cu ajutorul unei surse de tensiune/curent. Aceast tensiune este aplicat unui electrod. Piesa ce urmeaz s fie sudat este conectat la masa sursei de tensiune. Prin apropierea electrodului de piesa legata la mas, se nchide circuitul electric prin intermediul unei scntei. Intensitatea curentului este reglabil i este cea care determin ct de tare va fi ptruns materialul de sudat. La acest procedeu materialul de adaos folosit este furnizat de ctre electrodul de sudare. Sudarea cu electrod (iniial de crbune) a fost mbuntit de Kjellberg n 1902 ajungndu-se la sudarea cu electrod nvelit.

Procedeul de sudare automat sub strat de flux - este o metod automatizat de sudare prin energie electric la care nveliul pulverulent existent pe suprafaa electrodului este nlocuit cu o pulbere fin, denumit flux ce se presar nainte de trecerea electrodului pe suprafaa materialului. Procedeul MIG/MAG - este o mbuntire a procesului de sudare SEI. Cu toate c procesul de sudare este asemntor, totui aparatele de sudare precum i pistoletul de sudare se deosebesc semnificativ.

7

Diferena majora o const introducerea de gaz protector la locul sudrii care nlocuiete nveliul electrodului. Gazul protector, cum reiese i din denumirea lui, are rolul de a proteja zona de sudare efectiv (arcul electric i baia metalic). Deoarece majoritatea metalelor reacioneaz cu aerul formndu-se oxizi, care deterioreaz grav caracteristicile mecanice ale mbinrii, este necesar ca n imediata vecinatate a procesului de sudare s nu fie aer. Acest lucru se realizeaz prin intermediul gazului protector. Acest gaz poate fi de dou tipuri MIG (Metal Inert Gas) sau MAG (Metal Activ Gas). Gazele inerte, de exemplu Argonul, Heliul sau amestecuri ale lor se folosesc la sudarea metalelor i aliajelor reactive cum sunt cuprul, aluminiul, titanul sau magneziul. Gazele active se folosesc la sudarea oelurilor obinuite, de construcii sau nalt aliate. n cazul proceselor de sudare MIG/MAG electrodul folosit este aa-numita srm de sudur. Aceasta este mpins n baie de ctre un sistem de avans. n vecintatea bii, nainte de contactul mecanic ea trece printr-o diuza de curent de la care preia energia electric a sursei de curent necesar creerii arcului i topirii materialului. Diuza de curent este poziionat n interiorul diuzei de gaz. Astfel prin orificiul dintre cele dou diuze va curge gazul protector. Tensiunea aplicat arcului electric este cu mici excepii continu, cu form de und staionar sau pulsat Rata de depunere ajunge n aplicaiile industriale curente la 3 - 4 kg/h.

Procedeul WIG/TIG - (Wolfram Inert Gas) sau sudarea cu electrod nefuzibil in mediu de gaz inert este o alta varianta derivata din sudarea SEI.

La acest procedeu arcul arde intre un electrod de Wolfram si piesa care se sudeaza (de unde si denumirea Wolfram Inert Gas). Acest electrod are doar rolul de electrod si nu are un rol de material de adaos; ca atare se uzeaza foarte lent in comparatie cu un electrod invelit. Prin procedeul WIG se realizeaza topirea celor doua componente ce urmeaza a fi sudate. Eventual, in unele cazuri, este necesara folosirea unui material de adaos pentru a realiza o imbinare cu geometrie si caracteristici mecanice mai bune . Avantajul procedeului WIG este ca poate fi folosit la majoritatea materialelor sudabile (otelurile carbon si aliate, aluminiul, cuprul, nichelul si aliajele acestora). In unele cazuri mai speciale se foloseste la sudarea materialelor cu afinitate mare la gaze ca titanul,

8

tantalul si zirconiul. Pentru a suda astfel de materiala este nevoie de un spatiu inert n care nu poate patrunde aer (o atmosfera controlata de argon de exemplu) sau duze de gaz protector cu design special.

Sudarea cu plasm - este o dezvoltare a procedeului WIG, destinat sudrii mecanizate a materialelor extrem de subiri (topire progresiv) sau groase, pn la 8 mm (tehnica n gaur de cheie)

Procedeul de sudare cu flacr oxi-acetilenic - este un procedeu de sudare care face parte din categoria procedeelor de sudare prin topire.

Sursa de cldur este o flacr oxi-gaz. Uzual, cele dou gaze sunt acetilena i oxigenul. Acetilena este obinut din reacia a doi constitueni chimici: carbidul i apa i se poate produce in-situ, n generatoare, sau livrat n butelii. Acetilena este un material inflamabil, cu vitez ridicat de ardere. Pentru sudare se folosete flacra primar (nucleul flcrii). Temperatura ridicat a flcrii este asigurat de arderea cu oxigen.

Procedeul de sudare cu fascicul de electroni - este un prodeceu de sudare prin topire la care sursa de energie este un fascicol de electroni.

Acesta se realizeaza prin descarcarea intr-un spatiu vidat, denumit tun de electronic, a unei energii sub forma unui fascicul de electroni, comandata cu ajutorul unor lentile electromangnetice necesare pentru focalizarea si deplasarea fascicolului de electroni pe suprafata materialelor de sudat.

Procedeul de sudare cu fascicul de fotoni, denumit netiinific Sudarea cu laser. Procedeele de sudare prin presiune - sunt o familie de procedee de sudare la care activarea energetic a procesului de sudare este realizat preponderent prin aplicarea unor presiuni de contact ridicate.

Sudarea electric prin pressiune poate realiza in puncte sau in linie.

9

Sudarea electric prin presiune n puncte - Imbinarea sudata se realizeaza prin trecerea curentului intre electrozi si piesele de sudat. Nucleul punctului sudat se formeaza la suprafata de separatie dintre cele doua (sau mai multe) materiale de sudat.

Sursa de putere poate fi unul sau mai multe transformatoare sau mai nou, invertoare. Strangerea electrozilor se poate face mecanic, pneumatic sau hidraulic. Prin acest procedeu se pot suda o gama larga de materiale (table, sarme, etc.), de diferite tipuri de otel sau neferoase. In functie de tehnologie si dimensiunile produselor se proiecteaza (alege) masina.

Sudarea electric prin presiune n linie - mbinarea sudata se realizeaza prin trecerea curentului intre dou role - electrod si piesele de sudat. Se formeaz o serie de nuclee (puncte) sudate care se pot suprapune (sudur etan) sau nu la suprafata de separatie dintre cele doua (sau mai multe) materiale de sudat.

Sursa de putere poate fi unul sau mai multe transformatoare sau mai nou, invertoare. Strangerea electrozilor se poate face mecanic, pneumatic sau hidraulic. Prin acest procedeu se pot suda o gama larga de materiale (table, sarme, etc.), de diferite tipuri de otel sau neferoase. In functie de tehnologie si dimensiunile produselor se proiecteaza (alege) masina. Gama de echipamente se intinde de la clesti de sudare portabili de putere mica 2 kVA si 11 kg pana la masini stationare de 630 kVA si sute de kilograme.

10

2. Prezentare proces sudare MMA1. Operare

Pentru aprinderea arcului electric, electrodul este adus n contact cu suprafaa de lucru, avnd loc un scurtcircuit, i apoi retras uor, lund natere arcul electric care cauzeaz topirea pariala a componentelor de sudat i a electrodului, lund natere baia de metal topit, iar n urma solidificrii acesteia rezult cordonul de sudur. n timp ce electrodul se topete, fluxul care acoper electrodul ajuta la formarea unui gaz protector a bii de metal topit iar fluxul din baia de metal plutete la suprafaa protejnd baia de metal topit, implicit i cordonul de sudura pe perioada solidificrii de aciunea mediului nconjurtor. Pe parcursul procesului de sudare sudorul se oprete periodic pentru scoaterea restului de electrod din portelectrod i nlocuirea lui cu unul nou. Activitatea de sudare, mpreuna ndeprtarea zgurii reduc considerabil timpul consumat de sudor pentru depunerea unui cordon de sudur, fcnd astfel ca SMEI s fie unul dintre cele mai eficiente procedee de sudare. Tehnica actuala de sudare utilizat depinde de electrodul folosit, compoziia materialelor ce urmeaz a fi sudate, tipul rostului i poziia de sudare. Alegerea electrodului i a poziiei de sudare determin viteza de sudare.

11

2. Calitatea sudurii

Cele mai dese probleme privind calitatea mbinrii sudate sunt: incluziuni de gaz, pori, neptrundere, supranclzire, cratere marginale. Aceste defecte determina calitatea finala a mbinrii sudate i pot fi uor evitate prin alegerea corect a parametrilor i a regimului de sudare, nsa n cea mai mare msur, calitatea finala a mbinrii sudate, depinde de calificarea i ndemnarea sudorului.

DEFECTE POSIBILE LA SUDURAPROBLEMA POROZITATE CAUZE Electrod cu invelis acid pe otel cu continut ridicat de sulf Pendularea electrodului este excesiva. Distanta dintre piesele de sudat este prea mare Piesa de sudat este rece Materialul de sudat este murdar (de exemplu cu ulei, FISURI vopsea, rugina, oxizi). Curent insuficient. PATRUNDERE SLABA Curent mic. Viteza de sudare prea mare. Polaritate inversata. Electrod inclinat in pozitie opusa fata de miscarea sa. STROPIRE INTENSA PROFILUL SUDURII DEFECTUOS ARC INSTABIL ELECTRODUL SE TOPESTE OBLIC Parametrii de sudare incorecti. Viteza de sudare nu este aliniata cu parametrii sudare. Inclinarea electrodului nu este constanta pe parcursul operatiei de sudura. Curent de sudare prea mic. Electrod care nu are miezul centrat. Fenomen de suflaj magnetic. Verificati starea electrodului si impamantarea. Schimbati electrodul. Conectati doua cabluri de masa pe partile opuse ale piesei de sudat. Respectati principiile de baza ale sudurii. Inclinare a electrodului excesiva. Faceti corectiile necesare. REMEDIERE Folositi un electrod bazic. Reduceti rostul. Pozitionati marginile de sudat mai aproape una de cealalta. Sudati cu viteza mica si depunere mare. Reduceti enelrgia liniara introdusa Micsorati curentul de sudare. Curatarea componentelor inainte de sudare este un principiu fundamental pentru a obtine imbinari sudate de calitate. Cresteti curentiul de sudare, adecvati grosimea lectrodului la grosimea piesei Reglati parametri de sudare si asigurati-va ca materialele de sudat sunt bine curatate.

12

3. Sigurana n operare

Sudarea manual cu electrod nvelit, ca i celelalte procedee de sudare, poate fi periculoas dac nu sunt luate msurile corespunztoare de siguran. Procedeul utilizeaz un arc electric deschis care poate provoca arsuri de aceea sudorul trebuie protejat cu echipament complet de protecie (mnui, salopeta). Totodat arcul electric produce o luminozitate foarte mare care poate provoca rnirea retinei, i o emisie de ultraviolete care de asemenea poate afecta ochiul uman dar si pielea, de aceea sudorul trebuie sa foloseasc o masc de sudare pentru protecia mpotriva radiailor emise de arcul electric.4. Aplicabilitate i materiale

Sudarea manual cu electrod nvelit este unul dintre cele mai rspndite procedee de sudare la nivel mondial, in unele ri depind procentul de 50%, fiind aplicat cu succes n industria de fabricaie, ntreinere i reparaii, i n domeniul construciilor sudate. Totui, datorit costului mic al echipamentului necesar desfurrii procedeului i a largii aplicri, procedeul va rmne, probabil, printre cele mai utilizate, mai ales n rndul amatorilor i a micilor ntreprinderi unde procedeele de sudare neeconomice nu sunt necesare. Sudarea manual cu electrod nvelit este uzual folosit pentru sudarea oelurilor carbon, oelurilor slab i nalt aliate, oelurilor inoxidabile, fontelor. Dei nepopular procedeul poate fi aplicat i la sudarea nichelului, a cuprului i, n cazuri rare, a aluminiului. Se pot suda grosimi de material ncepnd cu 1,5mm; i n funcie de ndemnarea sudorului procedeul poate fi aplicat n toate poziiile de sudare.

13

5. Echipament

Echipamentul tipic pentru sudarea manual cu electrod nvelit este format din: o sursa de curent continuu, cabluri electrice, clem de mas, port electrod i mas de lucru.6. Sursa de curent

Sursa folosit la SMEI are un stabilizator de curent asigurnd meninerea constant a curentului chiar i la variaii ale distanei arcului sau a variaiei curentului. Acest lucru este important deoarece majoritatea aplicaiilor SMEI sunt efectuate manual, sudorul neputnd ine constant lungimea arcului. Alegerea polaritii depinde direct de tipul electrodului i de proprietile dorite asupra mbinrii sudate. La sudarea n curent alternativ polaritatea se schimba de 100 de ori pe secund, crend o distribuie bun a cldurii i conferind o balan ntre rata de topire a electrodului i ptrundere. Tipic, sursa folosita la SMEI e compus dintr-un transformator cobortor de tensiune i un rectificator pentru modele de curent continuu, pentru convertirea curentului alternativ n curent continuu. Deoarece n mod normal sursa de curent este alimentat prin curent alternativ de nalt tensiune, transformatorul este utilizat pentru a reduce curentul i a mri intensitatea. Ca rezultat, n loc de 220V la 50A de exemplu, puterea oferita de transformator poate fi n jur de 17-45V la o intensitate de pn la 600A. Sursa folosita poate fi de tip

14

transformator, invertor sau redresor.7. Electrodul

Alegerea electrodului pentru SMEI se face n funcie de mai muli factori, cum ar fi: tipul materialului de sudat, poziia de sudare sau proprietile dorite a mbinrii sudate. Electrodul este nvelit cu un strat de flux care confer protecie bii de metal i cordonului de sudur sub forma de gaze protectoare i zgur. n general compoziia electrodului este asemntoare cu cea a materialului ce urmeaz a fi sudat. nveliul electrodului putnd fi rutilic, bazic, pentru majoritatea aplicailor, pentru aplicaii speciale folosinduse electrozi cu nveli corespunztor aplicaiei (celulozic, titanic,). Electrozii sunt standardizai conform AWS, EN, DIN.

15

3. Prezentare material de adausSubstantele care intra in compozitia invelisului electrodului sunt: -substante ionizante -substante zgurifiante -substante dezoxidante -substante fluidizante si fondante -substante gazeifiante -lianti -plastefianti -substante de aliere si de adaos SUBSTANTE IONIZANTE-la temperaturi ridicate se ionizeaza usor,asigurand aprinderea usoara a arcului electric si mentinerea lui.Ex.de substante:carbonatul de calciu,bioxidul de titan,carbonati de potasiu,oxizi si saruri ale metalelor alcaline. SUBSTANTE ZGURIFIANTE-produc o zgura abundenta care protejeaza baia de actiunea aerului inconjurator,asigura racirea lenta a cusaturii.Ex.de substante:minereurile de titan,mangan,siliciu si silicati naturali,carbonati naturali. SUBSTANTE DEZOXIDANTE-intra usor in combinatie cu oxigenul si compusii acestuia dand combinatii care nu afecteaza calitatea si trec in zgura.Ex.:feroaliagele,siliciu,grafitul. SUBSTANTE FLUIDIZANTE SI FONDANTE-separa zgura si impuritatile din metalul topit.Ex.:carbonatul de sodiu,calcarul,boraxul,dolomitul. SUBSTANTE GAZEIFIANTE-produc gaze in spatiul electric impiedicand patrunderea aerului in zona materialului topit.Ex.:carbonatii de calciu,de magneziu,substante organice. LIANTI-substante care asigura rezistenta,elasticitatea si mentinerea invelisului pe sarma.Ex.:silicati de sodiu si potasiu,dextrina,lacul de bachelita.

16

PLASTEFIANTI-plastifica invelisul.Ex.:bentonita,amidonul. SUBSTANTE DE ALIERE SI DE ADAOS-se adauga pentru a compensa pierderile de elemente care se ard in arcul electric. Dupa tipul nvelisului electrozii de sudare pot fi: oxidanti acizi titanic-rutilici celulozici bazici. Alegerea electrozilor se face pe baza a doua criterii principale: a) compozitia chimica sa fie ct mai apropiata de cea a materialului de baza; b). caracteristicile mecanice sa fie cel putin egale cu cele ale materialului de baza (limita de curgere, rezistenta la rupere, alungirea, rezistenta la ncovoiere prin soc). In functie de diametrul si invelisul electrozilor se poate utiliza informativ urmatorul tabel:

electrozi rutilici bazici

1,6 30-55 50-75

2 40-70 30-60 60-100

2,5 50-100 40-80 70-120

3,25 80-130 70-120 110-150

4 120-170 100-150 140-200

5 150-250 140-230 190-260

6 220-370 200-300 250-320

celulozici 20-45

Toate materialele de adaus sunt standardizate conform AWS, EN, DIN si se recomanda a se respecta instructiunile de utilizare furnizate de producator.

17

4. Prezentare facilitate utilizare invertor versus transformator, convertizorCalcul comparativ eficienta economica utilizare convertizoare rotative invertoare

La calculul costurilor ce privesc energia electrica, se va avea in vedere ca energia termica necesara pentru topirea unui kg de electrod, este aceeasi, indiferent de tipul sursei folosite la generarea energiei necesare. Relatia de calcul utilizata pentru costul specific de energie Cw (lei/kg) este data de relatia:

1 unde r reprezinta randamentul sursei Pw reprezinta puterea masurata la bornele de iesire ale sursei de curent Td este timpul necesar pentru a topi un kg de electrod

Ad rata de depunere, kg/h Cwe este costul unui Kwh (lei/Kwh) Po reprezinta puterea absorbita la mersul in gol a sursei (se aplica numai in cazul convertizoarelor de sudare) Ts este timpul de sudare

18

Fo factor operator Cunoscind ca, in cazul sudarii cu electrozi inveliti, valoarea factorului operator Fo este 25% (Fo = 0,25), relatia (1) devine: (2) Din analiza relatiei (2) rezulta ca prin inlocuirea convertizoarelor rotative cu invertoare statice, costurile specifice Cw vor scadea foarte mult, din urmatoarele motive: randamentul total al invertoarelor este 0,9.. 0.95, in timp ce convertizoarele rotative au un randament global scazut, sub 0,4; Puterea de mers in gol Po in cadrul invertoarelor este nula.

Facind raportul celor doua cheltuieli Cwconv, respectiv Cwinv, in scopul compararii lor obtinem:

(3) unde: Cwconv cheltuieli de energie specifica in cazul convertizoarelor Cwinv cheltuieli de energie specifica in cazul utilizarii invertoarelor

Folosind relatia (3) intr-un caz concret, la sudarea cu electrozi bazici SUPERBAZ, cu d=4 mm si un regim de sudare caracterizat de un curent de sudare Is=170A, tensiunea arcului Ua = 20V si Ad = 1,66 kg/h, va rezulta o putere Pw = 3,4 Kw. In urma inlocuirii valorilor randamentelor rconv = 0,4, respectiv rinv = 0,95 si Po = 3 Kw in relatia (3), se obtine raportul celor doua cheltuieli Cwconw/Cwinv=4,8 Kw

19

Acest calcul dovedeste ca in cazul folosirii convertizoarelor rotative, cheltuielile cu energia sunt de 4,8 ori mai mari, fata de cazul in care aceste echipamente ar fi invertoare. Daca un post de sudare cu invertor consuma intr-o ora ( ) o cantitate de energie electrica

egala cu 2,275 Kwh, atunci pentru acelasi regim de sudare, un convertizor rotativ va consuma 10,92 Kwh. Pe durata unui an, considerindu-se ca timp de lucru perioada de 2000 de ore de functionare, convertizorul rotativ va consuma 21.840 Kwk, timp in care un invertor va consuma numai 4.550 Kwh. Economia anuala pentru un singur post de sudare va fi de 17.290 Kwh. De aici rezulta ca economia anuala pentru un singur post de sudare va fi deosebit de insemnata mai ales la costurile actuale de energie.

Concluzii: 1. Prin inlocuirea convertizoarelor rotative cu invertoare, la sudarea manuala se obtin insemnate economii de energie electrica. In situatia actuala aceste economii reprezinta peste 50 milioane lei annual pentru fiecare post de sudura. 2. Economiile realizate ca urmare a inlocuirii convertizoarelor rotative, justifica cheltuielile de investitii aferente costurilor invertoarelor, deoarece printr-o folosire intensiva, respectiv prin cresterea orelor de utilizare de la 2.000 la 3.000 ore pe an, un invertor de 180 A se amortizeaza intr-un interval de mai putin de un an. 3. Prin inlocuirea convertizoarelor cu invertoare, la economiile realizate din reducerea costurilor cu energia electrica se mai adauga si cele rezultate ca urmare a reducerii cheltuielilor de intretinere fiind cunoscut ca datorita pieselor in miscare de rotatie, la convertizoare se uzeaza in mod special periile colectoare si rulmentii. 4. Folosirea invertoarelor permite sudarea si prin procedeul WIG, ceea ce in cazul intreprinderilor mici si mijlocii duce la reducerea cheltuielilor de investitie pentru achizitionarea unei instalatii WIG 5. Proprietatile dinamice si comanda electronica, permite o amorsare sigura si usoara la inceputul cordonului si elimina pericolul lipirii electrodului de piesa de sudat.

20

De asemena un rol deosebit de important il are: - modul de reglare a procesului de sudare, -facilitatile greutatii scazute a invertorului - corectia de factor de putere absorbit de la retea ( modul introdus la toate echipamentele de sudare serioase de pe piata), - posibilitatea sudarii cu toate tipurile de electrodi si a sudarii tuturor materialelor metalice in conditiile prescrise de furnizorii de materiale de adaus.

21

5. Utilizarea invertorului caz general in procesul de sudare MMA Pentru conectarea la retea se pot folosi si prelungitoare cu respectarea anuitor conditii:TABELE PENTRU LUNGIMI SI SECTIUNI Trebuie sa fiti tot timpul conectati la o sursa de alimentare care furnizeaza puterea necesara. In unele aplicatii cablul de alimentare trebuie extins pentru a ajunge la zona de lucru. Functie de sectiunea si de lungimea conductorilor, va rugam sa folositi tabelele urmatoare pentru o functionare eficienta a sursei. ELECTROZI DE SUDURA CU DIAMETRUL DE PANA LA 2,5 mm. (100A) 20 mt. 30 mt. 50 mt. . NOTA: pentru lungimi diferite, sectiunea cablului de alimntare se adapteaza proportional. Tote dispozitivele folosite pentru reglarea parametrilor de sudare sunt plasate pe sursa de sudura. - Conectati unitatea de putere la racordul de retea (230V sau 380v conform manulaului de utilizare a producatorului noi ne vom referii la alimentarea la 220V) si asigurati-va ca este realizata impamantarea. - POZ. 1 5 Borna pozitiva si borna negativa de iesire sunt pentru conectarea cablului de masa si a cablului cu clestele portelectrodului la terminalele de iesire Electrozi rutilici si celulozici solicita conectarea electrodului la borna (-) pe cind electrozi cu invelis basic solicita conectarea la borna (+). In orice caz se aplica instructiunile existente pe ambalajul pachetului de electrozi. - POZ. 4 Comutatorul invertorului. - POZ. 3 LED care indica oprirea aparatului datorita supraincarcarii termice sau tensiunii prea mici. 2,5 mm2 4 mm2 6 mm2 ELECTROZI DE SUDURA CU DIAMETRUL DE PANA LA 3,25 mm (140A 160A) 10 mt. 20 mt. 30 mt. 2,5 mm2 4 mm2 6 mm2

22

- POZ. 2 Potentiometru care permite reglarea curentului de sudare.

In principal toate firmele producatoare, respecta mai mult sau mai putin panoul de conectica si reglaj alaturat. Valorile de regalre a potentiometrului de putere permite regalrea curentului de sudare pentru diverse valori in functie de diametrul electrodului si procesul de sudare. Un table informative al valorilor minime si maxime a curentului de sudare in functie de diametrul electrodului este dat in tabelul alaturat 1,60 mm electrozi : 2,00 mm electrozi : 2,50 mm electrozi : 3,25 mm electrozi : 4,00 mm electrozi : 5,00 mm electrozi : 6,00 mm electrozi : curent minim 25 A curent minim 40 A curent minim 60 A curent minim 100 A curent minim 140 A curent minim 210 A curent minim 260 A curent maxim 50 A curent maxim 70 A curent maxim 110 A curent maxim 140 A curent maxim 180 A curent maxim 280 A curent maxim 350 A

- Introduceti capatul neinvelit al electrodului in clestele portelectrod. - Legati la masa piesa de sudat. - Atingeti si sgiriati fin electrodul peste piesa de sudat pentru a amorsa arcul electric; -Pentru a incheia operatia de sudura si pentru a intrerupe arcul ridicati electrodul de pe piesa de sudat. Atentie la modul de conectare a Cablurilor port electrod. Se indica a se folosi recomadarile producatorului de elcetrozi pentru obtinerea unei sudri de calitate. Astfel: polaritatea direct nseamn punerea cablului cu portelectrod la borna minus (DC-) i polaritatea invers nseamn punerea portelectrodului la borna plus (DC+)

23

Polaritate directa -piesa la polul pozitiv; electrodul la borna minus (DC-) patrundere mai mare datorita bombardamentului electronilor. Polaritate inversa - piesa la polul negative; electrodul la borna pozitiva (DC+) patrundere mai redusa. Utilizarea electrozilor bazici ridica probleme suplimentare ca: Electrozii bazici se folosesc in general cu surse de curent continu pentru ca in invelis nu au dioxid de titan. Aceasta substanta ajuta la stabilizarea arcului atunci cind curentul de sudare trece prin 0 (zero). Electrozii bazici trebuie calcinai n mod obligatoriu timp de dou ore la 250-350 grade Celsius,el fiind higroscopic adic are proprietatea nedorit de a atrage moleculele de ap din mediul nconjurtor. Aceste molecule de ap nu fac altceva dect s creasc cantitatea de hidrogen remanent din custura sudata si creste riscul aparitie fenomenului de fisurare la rece

24

6. Utilizare invertor caz general in procesul de sudare TIG/WIG lift-arc (fara HF)

Sursele de sudura ale seriilor NOVASTICK au fost proiectate pentru sudura cu electrozi inveliti (MMA) si pentru sudura WIG cu amorsare prin atingere (strip-start). In Fig. 1 este prezentata schematic compozitia unei surse de sudura NOVASTICK: A) Surse de curent B) Cablu port electrod C) Pistolet de sudura WIG -optional. D) Cablu de 4 metri, cu clema de masa. - Conectati sistemul la 230V si asigurati-va ca alimentarea este prevazuta cu impamantare. - Puneti butelia de gaz intr-un loc sigur si asigurativa ca este bine fixata. - Conectati intrarea tubul de gaz pistoletului WIG la reductorul de gaz, urmand instructiunile producatorului care insotesc reductorul de gaz. Gazul de protectie este ARGON 100% cu un debit de 6-8l/min. - POZ. 1 Borna pozitiva pentru cablul de masa. - POS. 5 Borna negativa pentru cablul de alimentare al pistoletului WIG. - POS. 2 Potentiometru care permite ajustarea curentului de sudura.

25

- Deschideti valva de gaz, apropiati varful electrodului de piesa de sudat si apoi ridicati-l usor 2-3mm fata de piesa pentru a amorsa arcul electric; Ridicati electrodul de pe piesa de sudat pentru a intrerupe arcul electric si pentru a incheia operatia de sudare, lasati gazul sa curga inca 6-8 secunde pentru a preveni oxidarea electrodului, asteptati pana cand electrodul s-a racit si inchideti valva de gaz.

Alegerea tipului (mrcii) electrodului se face n funcie de materialul de baz, natura curentului, procedeul de sudare, domeniul produsului sudat. n C.A. se folosesc cel mai frecvent electrozi de W pur. n C.C. se folosesc electrozii aliai cu Th. n ultimul timp se pot utiliza electrozii aliai cu Ce att n curent continuu ct i n curent alternativ. Electrozii aliai cu Zr se utilizeaz n domeniul nuclear

26

Sinbolizarea electrozilor nefuzibili pentru procedeu WIG/TIGOxid Impuritati de Cerium

Tip oxid Simbolizare scurta electrod Culoare cap

Oxid de Lantanium

Oxid de thoriu

Wolfram pur

Oxid de Zirconiu

WL-10

Negru

1,00%

WL-15

Auriu

1,50%

WL-20

Albastru

2,00%

WT-10

Galben

1,00%

WT-20

Rosu

2,00%

WT-30

Lila

3,00%

WT-40

Orange

4,00%

WP

Verde

100%

WS-2

Turquoise

?

WC-20

Gri

2,00%

WZ-8

Alb

0,80%

27

Parametrii de sudare - diametrul srmei electrod se adopta n functie de grosimea pieselor de sudat: - intensitatea curentului de sudare valoarea curentului de sudare se alege n functie de diametrul electrodului de wolfram. Grosime material de baza (mm) 2 -3 3,2 - 5 Diametru electrod de wofram (mm) 2,4 2,4 Diametru srma de sudare (mm) 2-2,4 2,4 (A) 65-85 70-90 Intensitate curent de sudare Is (l / min ) 10-12 10-12 (l / min ) 7-8 7-8 Debit de gaz pentru sudare Debit de gaz pentru protectia radacinii ( * )

Pentru sudarea In current continuu psitoletul se pune la borma PLUS si electrodul utilizat (wolfram aliat cu CE sau Th) se va ascutii obligatoriu. IN CURENT CONTINUU NU SE POATE in conditii normale SUDA Aluminiu si aliajele sale

28

7. Recomandari

Alegerea diametrului electrozilor si a valorii parametrilor de sudare.Pentru sudarea stratului de radacina se recomanda utilizarea diametrelor de electrozi (de) mici: 2,5 mm sau 3,25 mm (pentru usurarea accesului la radacina se va evita folosirea electrozilor cu nvelis gros). Alegerea diametrului electrodului se va corela cu dimensiunile efective ale rostului (vezi figura 5.8.) Pentru executarea straturilor de umplere a rostului se recomanda utilizarea electrozilor de diametru mai mare (4 mm, 5 mm) sau chiar utilizarea electrozilor cu nvelis gros cu pulbere de fier n nvelis. Recomandarile sunt valabile n cazul mbinarilor sudate cap la cap si a mbinarilor sudate de colt. n functie de tipul nvelisului electrodului se stabileste natura si polaritatea curentului de sudare Is (curent alternativ sau continuu) n cazul curentului continuu aceasta poate fi cu polaritate directa adica electrodul legat la polul negativ al sursei sau cu polaritate inversa cnd electrodul este legat la polul pozitiv al sursei. Curentul de sudare depinde de tipul (marca) si diametrul electrodului, pozitia de sudare, felul trecerii, grosimea componentelor etc. Pentru stabilirea curentului de sudare se folosesc diferite relatii dar toate sunt functie de diametrul electrodului Is = f (de)

29

Tensiunea arcului (Ua) depinde de lungimea arcului, tipul nvelisului electrodului, curentul de sudare, diametrul electrodului, etc. Pentru stabilirea tensiunii arcului se utilizeaza relatia Ua = f (Is) Viteza de sudare vs depinde de metalul de baza prin energia liniara admisa sa se introduca la sudare, aria trecerii, tipul si diametrul electrodului, pozitia de sudare, etc. Calculul vitezei de sudare se executa cu o relatie care este functie de Is Vs= f (Is) Energia liniara (ql ) se exprima cu relatia:

unde este

randamentul arcului electric

30

8. Bibligrafie http://www.netwelding.com/History of Welding.htm http://ro.wikipedia.org/wiki/Sudare http://www.acsial.ro/ Documentatie diversi producatori Documentatie Sincosald Italia manual de utilizare invertor NOVASTICK 1600 GLITA GHEORGHE, NEGOITESCU STELIAN Echipamente pentru sudare partea 1 - ED. Ex Libris Brasov 2008 V. POPOVICI s.a Ghidul lucrarilor de sudare taiere ED. Scrisul Romanesc Craiova 1984 www.sam-robotics.ro www.sincosald.it Forumul de sudura http://www.sudori.3xforum.ro/

31