Tema 1 . 1. Introducere. Caracteristica, structura şi rolul cursului.2. Materiale metalice. Noţiuni generale, însuşirile comune şi baza fizică a acestora. Clasificarea

materialelor.3. Construcţia cristalină a metalelor. Alotropia.4. Cristalizarea metalelor şi aliajelor: generalităţi, baza fizică, regularităţile, tipuri de cristalizare.5. Bazele teoriei aliajelor. Diagrama de echilibru.

1. Introducere. Caracteristica, structura şi rolul cursului.Studiul metalelor este partea componentă a ştiinţei „Studiul materialelor” şi se ocupă cu studierea

structurii şi proprietăţilor materialelor metalice, de legătură şi influienţă între aceşti factori (structura determină proprietăţile) precum şi metodele de influienţă asupra structurii în scopul îmbunătăţirii proprietăţilor existente sau obţinerea unor proprietăţi noi.

Sudarea este partea componentă a unei ştiinţe complexe „Tehnologia materialelor” (tehnologia materialelor se preocupă de studierea metodelor de prelucrare a materialelor în scopul producerii semifabricatelor sau pieselor finite) – în acest compartiment vor fi studiate bazele pricipale teoretice şi practice care se referă la diferite tipuri de sudare şi scopul cărora este formarea unor îmbinări nedemontabile între 2 sau mai multe piese.

2. Materiale metalice. Noţiuni generale, însuşirile comune şi baza fizică a acestora. Clasificarea materialelor.

Metalele sunt elemente chimice care sunt plasate în partea stinga a tabelului periodic.Aceste elemente au fost unite în categoria metalelor în baza unui ansamblu de proprietăţi fizico – chimice

comuna care se mai numesc proprietăţi metalice şi anume: - luciu metalic- duritate- activitate chimică- plasticitate- conductibilitate electrică şi termică- cristalitatea.Proprietăţile metalice ca baza fizică au structură atomică şi structură spaţială concomitent.Structura atomică este caracteristică prin aflarea 1-2 electroni (atomi) de valenţă pe orbite exterioare care

uşor se dezbină de pe aceste orbite sub influienţa anumitor factori (temperatură, radiaţii ...) .

Astfel de construcţie atomică structurală formează legătura interioară care se numeşte legătură metalică.Luciul metalic - Metalele se caracterizeaza prin luciu metalic datorita proprietatii de a reflecta puternic

razele de lumina care cad pe suprafata lor.Opacitatea. In timp ce marea majoritate a nemetalelor sunt substante transparente fata de razele luminoase, metalele, datorita electronilor liberi sunt opace. Aceasta proprietate decurge din faptul ca undele luminoase, intalnind in drumul lor electronii liberi, se amortizeaza nemaiputandu-se propaga mai departe.

Duritatea – proprietatea de a se opune pătrunderii unui corp dat mai dur în acest corp.Plasticitatea – proprietatea de a se opune deformării, distrugerii, fisurării sub influienţa diferitor forţe.Conductibilitatea termica si electrica. Toate metalele sunt bune conducatore de caldura si electricitate.

Cea mai mare conductibilitate electrica o au argintul si cuprul. Mobilitatea electronilor liberi din reteaua cristalina determina conductibilitatea termica si electrica. Conductibilitatea electrica a metalelor scade o data cu cresterea temperaturii.

În practică metalele pure sînt folosite foarte rar din cauza proprietăţilor sale fizico – mecanice insuficiente. Ele sunt prea plastice ceea ce reduce considerabil proprietăţile de exploatare a lor.

Fierul pur – producerea magnetilor.Cupru şi aluminiu – conducte, contacte electrice; Zinc, plumb – elemente de protecţie.

În cea mai mare măsură în toate domeniile economiei naţionale (construcţii, infrastructură) sunt utilizate substanţe obţinute în baza metalelor şi numite aliaje.

Aliajul metalic este o substanţă obţinută prin contopire intimă a două sau mai multe elemente chimice cel puţin unul din care, aflat în proporţii mai mare şi numit element de bază este un metal.

Aliajele metalice se caracterizează prin aceleaşi proprietăţi comune de bază ca şi metalele. Comunitatea aliajelor metalice şi metalelor formează o categorie de materiale constructive numită materiale metalice.

3. Construcţia cristalină a metalelor. Alotropia.Toate substanţele fizice se află în trei stări de agregare.Starea de gaze se caracterizează prin distanţe mari între atomi, prin urmare lipsa de interacţiune între

atomi.Starea lichidă se caracterizează prin apropierea atomilor la distanţe la care deja se activează forţele de

interacţiune, dar aceste apropieri şi forţe sunt instabile, de scurtă durată.Doar starea solidă se caracterizează prin apropierea atomilor la distanţa 10-8 – 10-10 m care sunt de ordinul

razelor atomice.Această apropiere asigură formarea unor forţe de interacţiune puternice din care cauze corpuri solide

posedă oarecare formă pe care o pot menţine timp îndelungat.Materialele metalice aparţin acestei categorii de corpuri solide, dar proprietăţile metalelor cunoscute au

iniţiat savanţii, sute de ani în urmă, să propună că atomii metalelor nu doar sunt apropiaţi dar sint şi aranjaţi într-o oarecare ordine strictă, determinată.

Astfel de aranjare plană se numeşte planul cristalografic.Aranjarea ordonată a atomilor metalelor în spaţiu este numită edificiu cristalin sau reţea cristalină sau

cristal.Reţelele cristaline sint constituite din figuri geometrice de volum, de obicei regulate. Cel mai mic element

al reţelei cristaline constituit din cel mai mic număr de atomi, care este caracteristic acestei reţele şi prin repetarea căruia poate fi redată reţeaua cristalină în întreg volum poartă denumirea de celulă elementară.

Reţeaua cristalină, precum şi celula elementară este determinată cu un ansamblu de criterii care se numesc parametrii reţelei / celulei elementare.

Parametrii reţelei sunt constituiţi din 3 parametri liniari (lungime, lăţime şi înălţime) – a,b,c şi 3 parametri unghiulari.a b c α β γ

în funcţie de raport a b c α β γ se cunosc 7 tipuri de construcţie ale reţelei cristaline de la cea mai simplă a=b=c şi α = β = γ = 90o – structură cubică pînă la - celula triclinică.

După grad de complexitate celula elementară este de 2 tipuri:1. simplă – în care atomii se află doar în noduri (intersecţiile ale liniilor figurii geometrice);2. complicate – cînd atomii se află în noduri, în interiorul şi pe suprafeţele lor.

Vom demonstra structurile cristaline caracteristice metalelor:Reţelele cristaline caracteristice metalelor sunt:

Proprietăţile unor metale de a modifica construcţia sa cristalină sub influienţa unor factori – temperatură, presiune, radiaţii – poartă denumirea de alotropie sau polimorfism.

Vom face cunoştinţă cu alotropia în baza alotropiei fierului. Construim diagrama – curba de încălzire

În scopul operării comode şi deosebirii formaţiunilor alotropice a aceluiaşi metal ele se notează cu literele alfabetului grecesc, în ordine, de la temperaturi mai scăzute la temperaturi mai inalte.

4. Cristalizarea metalelor şi aliajelor: generalităţi, baza fizică, regularităţile, tipuri de cristalizare.Trecerea substanţelor din stare lichidă în stare solidă se numeşte solidificare, iar pentru metale cu

construcţie cristalină acest proces se numeşte cristalizare.

Pentru toate metalele pure, curba de răcire va fi reprezentată ca in figura de mai sus.Aliajele metalice se deosebesc în cristalizarea sa. Cristalizarea are loc în intervale de temperaturi:

Condiţia fizică a cristalizării constă în formarea diferenţei de temperaturi între temperatura de echilibru Te şi temperatura de cristaliaze Tcr care este ΔT – grad de suprarăcire.

Regularităţile cristalizării au fost stabilite de savantul rus Cernov în aprox. 1862 din care cele mai principale sunt:

1. cristalizarea se porneşte şi se dezvoltă nu în intreg volum de metal topit concomitent dar în punctele specifice ale acestuia în care în prim plan s-au format condiţiile fizice de cristalizare.

2. iniţial cristalizarea se realizează în formă de figuri geometrice de volum regulate. Pe parcursul cristalizării această formă regulată dispare şi în rezultat în starea solidă se obţine o structură policristalină, poliedrică.

Grafic cristalizarea poate fi reprezentată astfel

1 – în 3 puncte începe cristalizarea2 – cele 3 cristale cresc şi apar noi centre de cristalizare.3 – se unesc cristalele formate în etapa 2 cu centrele noi formate......într-o direcţie se opreşte

cristalizarea...se pierde forma regulată4 – se formează formaţiuni de diferită configuraţie şi diferite dimensiuni.Formaţiunile de cristalizare sînt numite grăunţi.De obicei structura este de vreo cîţiva grăunţi măşcaţi, restul mai mărunţi, medii..În cazul metalelor pure centre de cristalizare sunt puţine, prin urmare la cristalizare se obţine structura

formată din grăunţi puţini şi măşcaţi. Această structură este grosolană şi astfel de cristalizare se numeşte cristalizare omogenică.

În cazul aliajelor atomii elementelor de adaos deobicei devin centre suplimentare de cristalizare, ca rezultat se formează structura dispersă cu grăunţi de dimensiuni relativ mici şi cristalizarea se numeşte heterogenică.

Structura grosolană se caracterizează prin duriate mare şi totodată fragilitatea este mare. Lipseşte sau este foarte mică plasticitatea.

Structurile disperse se caracterizează prin ansamblul durităţii înalte susţinută şi de plasticitate suficientă, prin urmare structurile disperse posedă proprietăţi de utilizare mai mari.

Tehnologia de influienţă asupra procesului de cristalizare în scopul obţinerii unei structuri disperse, fine poartă denumirea de modificare.

Modificarea constă în adaosul, în metal sau aliaj topit, a elementelor suplimentare care nu influienţează proprietăţile de bază, dar servesc ca centre de cristalizare suplimentare.

Aceste elemente poartă denumirea de modificatori, iar structura şi metalul cristalizat – modificate.

5. Bazele teoriei aliajelor. Diagrama de echilibruAliajele se clasifică:-după numărul de componenţi:

- binare- ternare- multicomponente.

Elementele chimice care formează aliajul poartă denumirea de componenţi.Ca component al aliajului poate fi şi un compus chimic.

Prima caracteristică a aliajului este compoziţia sa chimică.

Componentele aliajelor deobicei necondiţionat se dizolvă unul în altul în stare lichidă.La răcire/cristalizare modul de interacţiune între componentele aliajului nu este uniform, este multivariat;

prin urmare în stare solidă structura aliajelor este formată din următoarele formaţiuni:1. amestec mecanic2. soluţii solide3. compuţi chimiciAmestecul mecanic se formează în cazul aliajelor în care componenţii necondiţionat se dizolvă în stare

lichidă şi deloc nu interacţionează între ei în stare solidă. Prin urmare se obţine o structură produsă din amestec de grăunţi de 2 feluri.

Schematic:

Soluţiile solide se cunosc de 2 feluri:a. soluţie solidă de înlocuireb. soluţie solidă de pătrundereComponentul de bază în cazul soluţiile solide poartă denumirea de dizolvant, iar component de adaos –

component dizolvat.Condiţii de formare.Soluţia solidă de înlocuire se obţine în caz cînd componenţii au structura cristalină

identică şi au dimensiunile şi proprietăţile apropiate ale atomilor

În acest caz la solidificare în locul atomilor componentului dizolvant, în reţeaua cristalină se aranjează atomii componentului dizolvat.

Soluţiile solide de înlocuire se împart în 2 categorii:- limitate- nelimitate

Soluţiile solide de pătrundere se formează în caz cînd atomii componentului dizolvat sînt mult mai mici ca atomii componentului de bază

Ca urmare acesşti atomi se aranjează în golurile reţelei cristaline a componentului de bază/dizolvant.

Soluţia ce se formează este de culoare deschisă.

Aliajele rămîn cu reţeaua cristalină a componentului de bază, dar în cadrul acestei reţele sînt prezenţi atomi d 2 feluri.

În acelaşi aliaj pot fi formate mai multe soluţii solide la diferite temperaturi sau diferite proporţii. Pentru deosebirea lor ele se notează cu literele alfabetului grecesc

Compus chimic se obţine în cazul în care la solidificare, componenţii aliajului se atrag şi interacţionează atît de puternic încît formează o substanţă nouă asemănătoare cu compus chimic.

AmBn – notarea.La formarea compusului chimic este caracteristic, că el se formează cu o reţea cristalină absolut nouă

deosebită de reţele cristaline ale componentelor din care s-au format.Compusul chimic se caracterizează cu duritate foarte înaltă, mai înaltă decît a componentelor de bază şi

respectiv fragilitatea înaltă.

Comunitatea formaţiunilor prezentate (amestec mecanic, compus chimic, soluţie solidă) se numeşte constituienţi structurali.Pe lingă acestea ca constituienţi structurali pot fi grăunţii componentelor pure.

Diagrame de echilibru sînt prezentările grafice ale aliajelor în care sunt arătate stările şi structurile aliajelor în funcţie de temperatură şi compoziţie chimică a aliajelor.

Pentru aliaje binare diagramele de echilibru se construiesc în sistem de coordonate cu 3 axe.2 axe verticale de temperaturi1 axă orizontală – compoziţie

Configuraţia diagramei depinde de mod de interacţiune a componentelor în stare solidă.Curbele diagramei de echilibru mai sus de care toate aliajele se află doar în stare lichidă se numesc linii

lichidus.

Tema. Diagrama de echilibru Fe-C şi aliajelor Fe-C--1—

Diagrama de echilibru Fe-CAliajele Fe-C sunt cel mai des utilizate în toate domeniile economiei naţionale şi mai ales în domeniul

constructor de maşini şi de construcţii.Întrebuinţarea aliajelor Fe-C este motivată prin ansamblul de proprietăţi fizico mecanice care se formează

prin adaosul unor cantităţi destul de mici a carbonului.Însuşi fierul este o substanţă foarte plastică, cu rezistenţă scăzută ceea ce nu permite utilizarea lui ca

material constructiv.Adaosul carbonului produce formarea unor constituienţi structurali care cardinal schimbă proprietăţile

aliajelor obţinute. Aceşti constituienţi structurali sunt:1. Cementită – este un compus chimic cu formula Fe3C care se formează la 6,67% de carbon. (Ce).2. Soluţii solide

a. ferită – soluţie solidă de pătrundere a carbonului în fier –α (c.v.c)- la 727oC aproximativ 0,02%- la 0oC aproximativ 0,006%

b. austenită – soluţie solidă de pătrundere a carbonului în fier – γ (c.f.c.) - 2,14% la 1147oC

3.Amestecuri mecanice a. ledeburită (Le1)– amestec mecanic între austenită şi cementită la temperaturi (1147-727 oC)

Le2 – (Pe+Ce’)→(<727 oC).c. perlită – amestec mecanic între ferită şi cementită (Fr+ )<727 oC

Diagrama de echilibru Fe-C este caracteristică prin faptul că utile sunt numai aliajele cu conţinutul carbonului pînă la 6,67%. Aşadar se poate de spus că se studiază şi se foloseşte o parte de diagramă Fe-C sau diagrama de echilibru Fe-cementită (Fe-Fe3C) care este parte componentă a aliajelor Fe-C.

În cazul dat compusul chimic Fe3C joacă rolul celui de-al doilea component.Diagrama de echilibru Fe-C are o prezentare internaţională.Linia ACD – linia lichidus. Pe segmentele AC şi CD se începe solidificarea aliajelor Fe-C.Pe AC din

lichid începe să se cristalizeze austenită.CD-din lichid se cristalizează cementită.Pe linia AE se finisează cristalizarea austenitei. Pe segmentul AESG avem austentiă, deci.

Linia ECF – linia eutecticii. Punctul C este punctul eutecticii. În acest punct se întîmplă transformarea:

- reacţie eutectică

Reacţia eutectică are loc în punctul C şi pe linia ECF.Mai jos de linia ECF nu este lichid.AECF – linia solidus.Pe linia GS din austenită se obţine ferită (datorită transformării Feα→Feγ) care se termină pe linia GP. Pe

linia GP mai jos, în domeniul GPQ avem doar ferită.Pe linia SE scade odată cu temperatura proprietăţile de dizolvare a carbonului în austenită. Avem CeII (II-

recristalizare secundară deoarece a apărut din austenită şi nu din lichid.) CeIII – terţiară – din ferită.Punctul S este identic cu punctul C şi se numeşte eutectoid.

Aliajele Fe-C după diagrama de echilibru se clasifică în felul următor:1. ferite (0,0-0,02%C) cu structură de şi 2. aliaje hipoeutectoide

0,02-0,8%C cu structură de Fr+Pe3. aliaj eutectoid

0,8%C-perlită4. aliaje hipereutectoide

0,8-2,14%C (Pe + )5. aliaje eutectice

2,14-4,30% C

6. aliaj eutectic 4,30% C – ledeburită

7. aliaje hipereutectice4,3-6,67% C

--2—Aliaje Fe-C

Aliajele Fe-C se împart în trei categorii:1. ferite 0-0,02%C2. oţel carbon 0,02-2,14% C3. fonte 2,14-6,67% CDupă diagrama de echilibru oţelul carbon se împarte în :1. hipoutectoide2. eutectoide3. hipereutectoideFontele albe se clasifică în1. hipoutectice2. eutectice3. hipereutecticeSe cunosc mai multe criterii de clasificare a oţelurilor carbon. Unul dintre care este clasificarea după

utilizarea sa.După utilizare oţelurile carbon se clasifică în două categorii generale:- oţel carbon de construcţie- oţel carbon de scule.Oţelul-carbon de construcţie la rîndul săa se divizează în următoarele 3 tipuri.1. oţel carbon de uz general2. oţel carbon de calitate3. oţel carbon destinate prelucrării la maşini unelte automate.

1. Oţelul carbon de uz general se simbolizează Ст 0…6 Aceste oţeluri se subclasifică după proprietăţile garantate de standard în 3 categorii care se notează cu

literele А,Б,В.А – livrarea cu proprietăţi mecanice asigurate de standardБ – prevede livrarea cu compoziţie chimică asigurată de standardВ – asigură atît proprietăţile mecanice cît şi compoziţia chimică.

Aceste categorii se notează în faţa mărcii. Litera A nu se scrie:Ex: Ст2 – adica de categoria A, Б Ст 5 ş.a.Cifra în simbolurile oţelurilor date nu duce nici un sens special, este pur şi simplu un număr de ordine.Oţelurile carbon în simbolizarea sa mai conţin indice care ne informează despre gradul de dezoxidare. Producerea oţelului carbon prin diferite metode constă în extragerea din materia primă care în cea mai

mare parte este fontă albă a cantităţii în surplus de carbon şi a altor elemente chimice numite însoţitoare (P, S, gaze, N, O2,..)

În compoziţia oţelurilor carbon prezenţa sulfului şi fosforului sînt nedorite fiindcă aceste elemente sînt dăunătoare proprietăţilor oţelurilor.

Fosforul ridică fragilitatea la rece, iar sulful scade pragul fragilităţii la roşu. Aceste elemente pătrund în componenţa oţelurilor din materia primă şi nu pot fi eliminate definitiv din cauza tehnologiilor existente.

În fonte compoziţia acestor elemente este de 0.08-0.12%.Eliminarea elementelor surpluse (C,P,S ş.a.) se produce prin procesele de oxidare a acestora, dar totodată

în timpul producerii oţelurilor se formează şi oxizii de fier ceea ce este nedorit deoarece oxizii de fier:- leagă o cantitate de fier;- FeO este o substanţă nemetalică care reduce proprietăţile mecanice ale oţelului.

Procesul de distrugere şi eliminare a oxizilor de fier se numeşte dezoxidare şi se realizează prin adaosul în fier topit a elementelor care se numesc dezoxidanţi. Fiind mai active faţă de oxigen decît fierul ele dezbină oxizii de fier şi produc oxizii săi şi eliberează fierul. Cel mai des utilizaţi ca dezoxidanţi sunt siliciul şi manganul.

2FeO+Si=SiO2+2FeFeO+Mn=MnO+FeAceşti oxizi (SiO2 şi MnO) au o greutate specifică mult mai mică decît a oţelurilor carbon şi prin urmare

se ridică la suprafaţa metalului topit formînd un strat de zgură.Tot în timpul modificării din baia metalului topit se elimină molecule de gaze care se conţin în metalul

lichid şi totodată asta produce un fenomen care seamănă cu fierberea.După gradul de purificare a metalului topit la solidificare se cunosc 3 tipuri de oţel carbon (aceasta se

notează cu litere mici la capătul simbolului fiecărui tip de oţel GOST 380-90):кп – necalmatсп – calmat пс – semicalmatcînd oţelurile se răcesc repede atunci ele se solidifică înainte de a fi eliminate gazele pe deplin şi atunci

suprafaţa acestor oţeluri are imagine de bule (oţelul necalmat); După standardele româneşti STAS 500/2-80 oţelurile carbon de calitate obişnuită se notează cu literele

O-oţel, a doua literă L-laminat sau T-turnat (se toarnă în lingouri).Numărul care urmează reprezintă o proprietate mecanică în special limita de rupere la tracţiune în

N/mm2.Aceste oţeluri se prelucrează bine prin sudare, sunt mai ieftine în producere şi se folosesc în diferite

domenii, însă cel mai des în construcţie (în calitate de fundaţie, ferme, carcase ş.a).

2. Oţelurile carbon de calitate se notează cu cifrele 08,10,15,20,25,30...80 –acest număr indică conţinutul mediu de carbon în sutimi de procent. De exemplu 08 adica oţel de calitate cu 0,08% carbon.

Acest tip de oţel după conţinutul de carbon este mult mai variat respectiv şi utilizarea este divizată.- 08..25- oţel de construcţie. Aceste oţeluri bine se sudează, pe dealtă parte, însă, nu acceptă efectul

călirii. Aceste oţeluri se folosesc pentru producerea pieselor de sudare, pentru producerea pieselor din materia primă tip tablă (cu pereţi subţiri) – ex.elementele caroseriei.

- 30-45 – sînt oţeluri de bază în industra constructoare de maşini. Se prelucrează prin metode de deformare plastică (forjare, laminare/ prin prelucrare mecanică; mai prost se sudează). Din ele se produc aşa elemente ca arbori cotiţi, roţi dinţate, tije ş.a..

- 50-65(70) se folosesc în calitate de arcuri, resorte datorită proprietăţilor specifice –plasticitate şi rezistenţă mecanică.

După STAS 880-88 se notează OLC apoi numerele începind cu 10, cu un interval de 5 unităţi. Exemplu OLC 20, OLC 50.

3. Oţeluri carbon cu destinaţie de prelucrare la maşini-unelte automate.Aceste oţeluri se deosebesc de celelalte oţeluri numite mai sus prin conţinutul sporit de sulf şi fosfor: pînă

la 0,06-0,07%.

Surplusul de S, P în aceste oţeluri se explică prin specificul prelucrării la maşini-unelte automate unde un operator deserveşte mai multe unelte. În acest caz se cere ca aşchia să aibă caracter de fracturare rapidă ceea ce şi asigură procentul sporit de sulf şi fosfor.

Se notează (după GOST 1414-75)cu litera A urmată de un număr – A 08, A20, A35 ş.a.După STAS 1350-89 – AUT (adică pentru unelte automate) urmat de un număr. 20,..,50,60...

Oţel carbon de scule se caracterizează prin conţinut sporit de carbon de la 0,7% în sus.Se notează conform GOST 1435-90 cu litera У urmată de numerele -7,8,9,10,12 şi 13. Numărul indică în

zecimi de procent conţinutul de carbon. У7,У8 – producerea ciocanelor, foarfece, scule de timplărie, pentru prelucrarea pietrei;У9 –scule pentru prelucrarea lemnului, dălţi ş.a.;У10,..У13- pentru prelucrarea metalelor dar nu prin viteze mari: pile, fierăstrăie, dălţi, freze..După STAS 1700-80 acest tip de oţel se notează cu literele OSC (O-oţel, s-scule, C-de calitate) urmate

de numerele 7,8,10,11....Comun pentru oţeluri carbon de calitate şi oţelurile pentru scule este că dacă procentul de fosfor şi sulf

este mai mic de 0,03% la sfîrşitul simbolurilor acestor tipuri de oţel se adaugă litera:A – la oţelurile notate după GOST (ex.45A)X – la oţeluri notate după STAS (OLC 50 X).

Fontele sunt mai rar utilizate în domeniul construcţiilor.Fontele prezentate în diagrama de echilibru sunt fonte albe.15% din fonte se folosesc pentru fabricarea pieselor, conducte, ţevi, elemente de mori.85% pentru producerea oţelurilor carbon şi a altui grup de fonte –fonte cenuşii. Tot carbonul din fontele albe se conţine în forme legate, sub formă de soluţie solidă de pătrundere în

cantitate mică şi sub formă de Fe3C. Anume Fe3C formează proprietăţile de bază: duritate mare dar şi mare fragilitate ceea ce reduce considerabil categoria de material de construcţie.

Căutarea căilor de îmbunătăţire a proprietăţilor fontelor brute a adus la descoperirea uni grup de fonte care au fost numite fonte cenuşii. S-a constatat că eliberarea carbonului din formă legată de Fe3C şi prezenţa lui în structura fontelor în formă liberă – grafită, considerabil influienţează proprităţile fontelor. Ele rămîn tot aşa de dure, dar apar şi proprietăţi de plasticitate.

Fonte cenuşii deoarece culoarea în spărtură s-a schimbat de la albă la sură.În funcţie de forma grafitului avem următoarele structuri:

- fonte cenuşii – grafit sub formă de plăci;- fonte maleabile – grafit sub formă de cuiburi;- fonte nodulare – grafit sub formă de bile.

Grafita are rol de înglobări, însă baza este metalică şi este de 3 feluri: feritică, perlitică şi mixtă.

Fontele cenuşiiDupă GOST se notează cu literele Сч urmate de un număr care reprezintă limita la tracţiune (10MPa).După STAS se notează cu literele Fc – fontă cenuşie urmate iar de un număr care la fel reprezintă limita

la tracţiune în MPA.Fontele maleabileDupă GOST se notează cu literele Кч urmate de 2 numere care reprezintă limita la tracţiune (10MPa),

iar al doilea număr arată plasticitatea (Кч 24-2 adică limita la tracţiune 240MPa şi numărul 2 indică plasticitatea).

După STAS se notează cu literele Fm – fontă maleabilă urmate de altă literă a,n sau p (a-albă, n-neagră şi p-pestriţă).

Fontele nodulareDupă GOST se notează cu literele Вч urmate de un număr care reprezintă limita la rupere.După STAS se notează cu literele Fgn – fontă cu grafit nodular.

Fontele cenuşii se obţin din fonte brute în felul următor: 1. fontele cenuşii se produc prin adaos la solidificarea fontelor albe a unei cantităţi de siliciu (pînă la 2%)

care joacă rol de grafitizant.

2. fontele maleabile se obţin prin tratament specific al pieselor turnate din fonte brute care se numeşte recoacere de grafitizare. Ea constă din

a. încălzirea pieselor pînă la 900-950oC;b. menţinerea la această temperatură pînă la 90 orec. şi apoi răcirea

3. fonta nodulară se obţine prin adaosul elementelor grafitizante dar care sunt anum în formă de globule, sfere. Magneziu pînă la 0,2% şi Ce-0,04%.

Tema: Bazele tratamentului termic1. Noţiuni generale2. Tratamentul termic al oţelurilor. Clasificarea şi caracteristica generală.3. Recoacerea oţelurilor4. Călirea5. Revenirea6. Tratări termo – chimice

1. Noţiuni generaleOdată cu începutul utilizării aliajelor mecanice s-au început şi căutările modalităţilor de influienţă asupra

proprietăţilor lor în scopul îmbunătăţirii acestora. Una din primele metode dar şi cea mai eficientă este tratamentul termic.

Tratamentul termic reprezintă o serie de proceduri de încălzire a metalului, pieselor pînă la o temperatură de temporizare, expoziţie la această temperatură şi de răcire ulterioară.

Toate acestea se fac în condiţii bine determinate, la temperaturi stabilite în timpul de menţinere determinat şi cu o viteză de răcire respectivă.

Grafic tratamentele termice se reprezintă cu coordonatele temperatură şi timp.

Tratarea termică a aliajelor se caracterizează prin 2 caracteristici de bază.1. tratamentul termic este posibil doar pentru aliajele care posedă transformări fazice în faze solide.2. asupra rezultatelor tratamentelor termice clasice nu influienţează modul şi timpul de încălzire dar

depinde de:a. temperatura la care se încălzeşte;b. timpul de menţinere la această temperaturăc. viteza de răcire (mediul).

Rezultatele tratamentelor termice se obţin din cauza:1. modificarea constituienţilor structurali existenţi;2. prin apariţia constituienţilor noi;3. prin dispariţia unor constituienţi.

2. Tratamentul termic al oţelurilor. Clasificarea şi caracteristica generală.

Oţelurile se supun următoarelor tipuri de tratament termic.- Recoacere;- Călire;- Revenire.

Recoacerea este destinată îmbunătăţirii structurii şi compoziţiei chimice fără formarea constituienţilor noi.Prin recoacere se asigură omogenitatea chimică a metalului; detensionarea pieselor care au suferit din cauza

prelucrării anticipate prin turnare, deformare plastică sudare ş.a.

Călirea este destinată sporirii durităţii şi rezistenţei mecanice a oţelului. Acest scop se atinge prin formarea unei structuri noi, diferită de cea iniţială.

Revenirea: tratament termic dependent, se realizează doar după călire. Scopul este reducerea tensiunilor de călire şi îmbunătăţirea structurii pieselor călite.

În teoria şi practica tratamentului termic a oţelurilor liniile diagramelor de echilibru Fe-C au o notare specifică:

PSK se notează A1

GS –A3

SE-Ac.

3. Recoacerea oţelurilor

Recoacerea se clasifică în 3 tipuri:1. recoacere de omogenizare;2. recoacere fără transformări fazice la încălzire şi răcire;3. recoacere cu transformări fazice la încălzire şi răcire.

1. Recoacerea de omogenizare se aplică pieselor turnate din oţeluri şi lingouri.Scopul acestei recoaceri este formarea repartizării omogene a carbonului şi a altor elemente chimice în

întreg volum al piesei.Repartizarea neomogenă a cărora provine din cauza gradientelor de temperaturi care se formează la răcirea pieselor turnate.

Recoacerea de omogenizare prevede:- încălzirea pînă la temperaturi apropiate de temperatura de topire Tr.o. = (0.8-0.9)Ttop.- menţinerea timp de 2-3 zile la această temperatură şi - răcirea foarte lentăAE – temperaturi de topire a oţelurilor, Regiunea 1- reprezintă regiunea temperaturilor de recoacere de omogenizare.

2. Recoacerea fără transformări fazice prevede încălzirea mai jos de linia A1 adică de linia PSK. Regiunea 2

Se cunosc 2 feluri de recoacere fără transformări fazice- recoacere de recristalizare – prevede încălzirea la 600-700 oC (sunt supuse piesele care s-au prelucrat

prin deformare plastică). Se numeşte recristalizare deoarece prin aceiaşi încălzire şi menţinere din grăunţi deformaţi mecanic se formează grăunţi noi echilibraţi.

- Recoacere de detensionare – (piese după sudare/turnare în care s-au format tensiuni interne) .

3. Recoacerea cu transformări fazice prevede:- completă cu încălzire pînă la regiunea monofazică de austenită Ac-A3 (domeniul 4).- Incompletă cu încălzirea în domenii bifazice între A1 şi A3 şi A1 şi Ac.Recoacerea completă şi incompletă duce la formarea grăunţilor noi , prin urmare se reduc tensiunile

interne şi se îmbunătăţeşte structura.

4. Călirea

Călirea are ca scop sporirea durităţii şi rezistenţei mecanice a pieselor tratate. Acest scop se atinge prin procedura de călire care constă în încălzirea piesei călite mai sus de temperaturi de transformări fazice menţinerea la această temperatură şi răcirea bruscă.

În urma acestei proceduri de călire se obţine o structură nouă formată din constituienţi structurali noi, care se deosebeşte de cea iniţială.

Procedura durificării în urma călirii este bazată pe răcirea rapidă a piesei încălzite.În cazul cînd piesa se răceşte lent, se petrec modificări fazice, structurale în baza proceselor de difuzie ale

componentelor aliajelor Fe-C.Aceste transformări sunt prezente în diagrama de echilibru Fe-C. Principala transformare fiind Au (c.f.c)-

2.14% C trece în Fr (c.v.c)-0,006%.În cazul călirii din motivul vitezei mari de răcire procesele de difuzie a carbonului nu reuşesc să se

realizeze (viteza de răcire este mai mare decît viteza de difuzie, prin urmare Austenita se transformă înferită 2,14%).

Se obţine ca rezultat o structură de soluţie solidă de pătrundere a carbonului în fier–α (c.v.c.) suprasaturată de carbon.

Această structură de călire poartă denumirea de martensită.Aşadar, martensita se obţine în urma călirii şi posedă o duritate foarte mare şi rezistenţă mecanică, dar

totodată ca consecinţă fragilitatea este mare.Astfel de proprietăţi s-au format din cauza deformării celulelorelementare din cauza suprasaturării cu

carbon, care au devenit din cubice tetragonale c>a=b.

Cea mai mică viteză de răcire la care se obţine structura de martensită în urma călirii, se numeşte viteza critică de călire. Pentru majoritatea oţelurilor această viteză este (ulei de maşină).

În funcţie de cerinţele impuse, se alege viteza de răcire prin alegerea mediului de răcire. Cu cît viteza de răcire este mai mare cu atît şi efectul călirii va fi mai mare. Cea mai mare viteză de călire o asigura apa la o temperatură de 18 oC - .

După modul de executare, călirea se cunoaşte de 2 feluri:- călire completă. La această călire se prevedeîncălzirea oţelurilor la temperaturi la care se formează

structura monofazică de austenită. Acestei căliri, deobicei, se supun oţelurile hipoeutectoide, pentru ce ele se încălzesc cu 30-50 oC mai sus de linia A3 (GS)-domeniul 6 – domeniul temperaturilor de încălzire pentru călirea completă...

- călirea incompletă – prevede încălzirea pieselor tratate pînă la domeniile bifazice (mai sus de A1 (PSK) şi mai jos de A3 (GS) sau A2(SE)).De obicei acestei căliri se supun oţelurile hipereutectoide.(domeniul 7-domeniul termic la călirea incompletă).

Repartizarea preponderentă a călirilor complete şi incomplete se face reieşind din scopurile călirii. În cazul încălzirii oţelurilor hipoeutectoide la

temperaturi de călire incompletă este de M+Fr.

Dar ferita este o structură foarte moale, deci

duritatea practic nu creşte. Din acest motiv pentru a evita prezenţa feritei în componenţa oţelurilor după călire, oţelurile hipoeutectoide se supun călirii complete.

În cazul oţelurilor hipereutectoide la încălzire în domeniul bifazic noi iniţial vom avea structură de M+ doar că este foarte dură, ea nu încurcă scopului călirii şi respectiv oţelurile hipereutectoide se supun

călirii incompleteDomeniul 6 şi 7 –temperaturile călirii oţelurilor la general.Din cauza tensiunilor mari şi fragilităţii înalte piesele călite nu pot fi utilizate îndată după călirea sa,

fiindcă practic nu rezistă la sarcini mecanice suplimentare şi la aplicarea unor sarcini din exterior se provoacă fisurarea sau chiar distrugerea piesei călite (efectul supracălirii).

Pentru a reduce nivelul tensiunilor de călire şi a echilibra structura de călie, piesele călite în mod obligatoriu sunt susţinute de un tratament termic ulterior călirii care se numeşte revenire.

5. Revenirea

Revenirea are ca scop transformări structurale a pieselor călite care se produc la încălzirea acestora la temperaturi sub temperatura transformărilor fazice A1.

În urma revenirii piesele călite nu obţin gradul de echilibru al pieselor iniţiale, dar cît de posibil se apropie de această stare echilibrată, ceea ce se reflectă şi asupra proprietăţilor fizico-mecanice obţinute la călire. Tensiunile interne scad, se reduce într-o măsură duritatea şi rezistenţa mecanică dar oricum aceşti indici rămîn mai mari decît la metalul netratat (iniţial), respectiv se reduce şi fragilitatea şi sporeşte plasticitatea.

Ansamblul proprietăţilor după revenire asigură deja sporirea proprietăţilor de exploatare.

Efectele revenirii se bazează pe fenomenul fizic de difuzie. Piesele călite se încălzesc. Carbonul care difuzează din martensită iniţial formează carburi incerte FexCy, care pînă la urmă se stabilesc în formă de Fe3C adică cementită.

În urma difuziei la revenire carbonul (o parte din carbon) iese din structura suprasaturată a martensitei sub formă de carbide, după ce se produce detensionarea structurii, sporirea echilibrului interior de structură şi formarea ansamblului de proprietăţi fizico-mecaice potrivite.

După modul de executare, revenirea se imparte în 3 tipuri, baza fiind temperatura încălzirii:1. revenirea înaltă sau la temperaturi înalte-prevede încălzirea la (8-domeniul temperaturilor înalte);

sorbită de revenire (SR)2. revenire medie -

trostită de revenire (TR)3. revenire joasă

martensită de revenire (MR)Reieşind din denumirea structurilor de revenire, concluzionăm că cu cît temperatura este mai mare cu atît

influienţa este mai mare, reducerea tensiunilor este la fel mai mare.

6. Tratări termo – chimice

Tratamentele termo-chimice reprezintă tratamente termice de suprafaţă, care au ca scop modificarea compoziţiei chimice şi structurii în straturile de suprafaţă, respectiv se modifică şi proprietăţile în aceste straturi faţă de materialele pînă la tratare.

Esenţa acestui tratament este îmbogăţirea straturilor de suprafaţă cu unele elemente chimice care se realizează în baza difuziei acestor elemente în metal. Pentru asta, piesa supusă tratării termo-chimice se aranjează într-un mediu bogat de elementul chimic dorit, se încălzeşte la o temperatură stabilită şi apoi se răceşte.

Deosebirea dintre tratament termic clasic şi tratament termo-chimic este că şi etapa I influienţează asupra proprietăţilor.

Tratamentul termoc-chimic se execută în diferite medii, (lichid, gazos, solid).Ca rezultat al tratamentului termo-chimic se obţine sporirea proprietăţilor fizico-mecanice (duritate,

plasticitate, rezistenţa la uzură, oboseală, coroziune, refractaritate ş.a) în straturile de suprafaţă pe cînd miezul piesei rămîne netratat.

Tehnologic şi fizic tratamentele termo-chimice se formează din 3 etape succesive.1. obţinerea elementelor de îmbogăţire a suprafeţelor în stare activă (stare atomică) ceea ce se realizează

prin disocierea moleculelor/scindarea moleculelor elementelor chimice.

Disociere: ;

2. Absorbţie – este procesul de aderare a atomilor la suprafaţa piesei.

3. Pătrunderea atomilor prin difuzie în corpul piesei.

Trebuie neapărat ca elementul de îmbogăţire să se dizolve în structura metalului de bază.Rezultatele tratamentului termo-chimic depind de:

- structura metalului de bază- caracteristicile şi dimensiunile elementelor de pătrundere- temperatura şi timpul contactului cu mediul de îmbogăţire- tipul, cantitatea şi numărul defectelor structurale ş.a.În funcţie de elementul cu care se îmbogăţeşte stratul superficial tratamentele termochimice se clasifică în:- cementarea sau carburarea;- nitrurarea;- cianurarea sau carbonitrurarea;- metalizarea difuzională (cromarea, nichelarea, silicierea, aluminierea ş.a.).Cementarea – este procesul de încărcare cu carbon, se realizează în mediu gazos la o temperaturo de 930-

950 oCViteza de pătrundere este de 0,1mm/h. Se formează un strat de 1-1,5mm respectiv timp de 10ore.Acestei tratări se supun oţeluri cu conţinut de carbon pînă la 25%. Prin urmare miezul acestui oţel poate

avea un conţinut mic de carbon iar straturile superioare pînă la 1,5%C.

Creşte duritatea, rezistenţa la uzură, miezul rămîne tenace, plastic şi rezistent la şocuri. (Ex: arbore, roţi dinţate ş.a.)

Nitrurarea – îmbogăţirea cu ayot. Se face din stare gazoasă sau din stare lichidă (din săruri cianidice). Se cunosc de 2 feluri:

- la temperaturi joase 500-520 timp de 20-90ore. Viteza 0,01mm/h. Se formează un strat de 0,3-0,6mm. Este rezistent la uzare si duritatea este mai mare decît la materialele iniţiale (10-12% azot).

- la temperaturi înalte 650-700 . Strat subţire de tot 0,003-0,005mm. Scopul- formarea unui strat anticoroziv.

Tratamentul termo-chimic începe cu călirea, apoi revenirea şi apoi nitrurarea.(ex. Cilindri de motoare, pompe, scule, prese, matrice)

Cianurarea – îmbogăţirea cu carbon şi azot.Aluminirea – cu scopul de a mări rezistenţa la oxidare şi la temperaturi înalte;Cromarea – măreşte refractaritatea, rezistenţa la coroziune...

Tema: Oţeluri aliate

Definire. Clasificarea. Simbolizarea şi utilizarea.

Oţelurile aliate sunt numite oţelurile în care în mod special sunt introduse alte elemente chimice decît cele existente în oţelurile carbon, în scopul îmbunătăţirii unor proprietăţi de bază sau obţinerii unor noi proprietăţi.

Elementele care se folosesc pentru obţinerea oţelurilor aliate se numesc elemente de aliere.Procesul de formare se numeşte proces de aliere.Elementele chimice de bază de aliere sunt cromul, nichelul siliciul şi manganul. Si şi Mn sunt prezente în

oţelurile aliate cu un procentaj mai mare decît în oţelurile carbon.

Aceste elemente influienţează sporirea parametrilor fizico-mecanici (duritatea, tenacitatea, plasticitatea, rezistenţa la oboseală, uzare).

Pe lîngă aceste elemente pentru a spori efectul lor sau pentru a obţine proprietăţi specifice se adaugă şi multe alte elemente ca: azotul, wolframul, vanadiul, molibdenul ş.a.

ClasificareaOţelurile aliate se clasifică după mai mulţi indici, cele de bază fiind:1. După elementele de aliere şi numărul acestora:2. După utilizare1. După tipul elementului:

- oţeluri cromate;- oţeluri crom-nichelate;- oţeluri aluminiate;- etc.

1'- aliate cu un element;- aliate cu 2 elemente- multialiate.

2. Conţinut total - oţeluri slab aliate –maxim 2,5%- oţeluri mediu aliate – 2,5-10%- oţeluri bogat aliate – peste 10%.3. După utilizare- oţeluri aliate de construcţie:

- oţeluri de construcţie- oţeluri pentru construcţia de maşini.

- oţeluri aliate de scule- pentru scule de prelucrare prin aşchiere;- pentru scule de măsurare- pentru scule speciale.

- oţeluri cu destinaţie specializată:- oţeluri aliate cu rezistenţă înaltă- oţeluri aliate refractare- oţeluri aliate inoxidabile;- oţeluri aliate cu coeficient de dilate mic.

Simbolizarea:Oţelurile se simbolizează după următoarele principii generale:- după GOSTPrima cifră indică conţinutul de carbon în sutimi de procent, literele care urmează indică elementul de

aliere (dacă elementele încep cu aceleaşi litere, litera i se oferă celui mai scump element:De exemplu:Cupru – D W – wolfram -ВMolibden – М V – vanadiul - ФMangan - Г

Aluminiu- Ю Bor –B Siliciu – SDupă litere urmează cifre ce indică conţinutul acestor elemente în masa respectivă în procente cu excepţia

molibdenului. În caz că nu este indicat nici o cifră atunci elementul dat se conţine în cantitate de .Exemple12 ХН3 – adică 0,12% carbon; crom ; şi 3% nichelХВГ – adică 1% carbon, 1% - wolfram, 1% crom şi 1% mangan.- după STAS:Prima cifră indică la fel conţinutul de carbon în sutimi de procent, după care sunt indicate elementele de

aliere însemnate cu simbolul acestora şi la sfîrşit este indicat principalul element de aliere şi procentaşul pentru acesta (x10)

Exemplu:13CrNi30 – 0,13% carbon, .., 3% Nichel30Ti MoCrNi14 – 0,3% carbon .. 1,4% nichel

Tema: Aliaje în baza cuprului

Clasificarea. Simbolizarea. Utilizarea.

Cuprul este un metal nefieros. Temperatura de topire - 1083 ; . După GOST cuprul se produce de 3 mărci

M1 – 99.90% CuM0 – 99.95% CuM00 – 99.99% CuÎn stare pură cuprul se foloseşte doar ca conducte sau contacte. Majoritatea cuprului se prelucrează în

scopul producerii aliajelor de cupru care se împart în două categorii:- alame (cupru+zinc);- bronzuriAlamele – au o rezistenţă înaltă la coroziune, duritatea relativ suficientă.Se simbolizează după GOST cu litera Л, iar cifra care urmează indică conţinutul de cupru. Л59, Л 61,

Л95.Alamele speciale (sau aliate)se împart în 2 categorii:- pentru prelucrarea prin deformareЛАН 50-2-3 adică 50% cupru; 2% aluminiu şi 3% nichel- pentru prelucrarea prin turnareЛ Ц 33А6Ж3Мц2 – cupru, zinc-23%, aluminiu–6%, Fier-3%, mangan-2%După STAS: CuZn5; CuZn28 ş.a.Bronzuri: reprezintă aliaje a cuprului cu alte elemente în afară de zinc. Se notează dup GOST cu Бр după

care urmează alte litere ce indică alte elemente din conţinutul acestor aliaje şi procentul acestora. De exemplu: БрЖ9 adică bronz în care conţinutul de fier este de 9%.

Tema: Sudarea. Caracteristica generală şi clasificarea sudării

1. Noţiuni generale2. Baza fizică a proceselor de sudare;3. Clasificarea proceselor de sudare;4. Sudabilitatea materialelor de construcţie.

1. Noţiuni generaleSudarea este o tehnologie modernă de prelucrare a materialelor constructive în scopul obţinerii îmbinărilor

nedemontabile, care se formează în baza interacţiunii atomilor ai pieselor îmbinate cu formarea legăturilor între aceste piese la nivelul forţelor interatomice de interacţiune. Ceea ce poate fi realizat prin căile mecanică, termică sau combinată.

Noţiunea de sudare şi însuşi sudarea ca proces tehnologic industrial istoric sunt foarte tinere. În 1882 pentru prima dată 2 ingineri (Benardas şi Tomson) au produs prima îmbinare sudată între 2 table de metal folosind pentru asta arcul electric şi electrozii infuzibili de carbon. În 1888 Sloveahov şi Tomson au efectuat tot îmbinarea a 2 plăci , de data asta, însă folosind electrozi fuzibili de oţel.

La începutul secolului XX în Franţa a fost inventată sudarea cu flacără arzătoare. Cea mai mare dezvoltare revine anilor 1930. În aceşti ani au fost descoperite cele mai importante metode de sudare industrială care cu succes se foloseşte şi acum – sudarea sub strat de zgură, de flux, în mediu de gaze protectoare, sudarea prin contact ş.a.

Următorii paşi în dezvoltarea sudării au fost în anii `50-`60 în care au fost inventate metodele de sudare care au fost numite metode moderne de sudare (sudarea ce jet de electroni, cu lazer, cu ultrasunet, tehnologia în vid ş.a.).

Cel mai vechi mod de sudare - în fierării – este că piesele se încălzeau după care se puneau una peste alta şi se băteau.

Iniţial sudarea se făcea pentru materiale constructive, şi mult timp se sudau doar oţelurile, apoi cu dezvoltarea tehnologiilor prin sudare se prelucrau şi alte metale, mai întîi neferoase, apoi şi materiale nemetalice. Iniţial se sudau pe acelaţi grup de materiale – oţel cu oţel, brom cu brom. Actualmente se produce sudarea cu elemente de diferite clasamente; tot aşa de largi şi variate sunt domeniile de utilizare. O răspîndire foarte mare şi o importanţă deosebită aparţine sudării datorită proprietăţilor sale avantajoase de bază, care sunt.

Avantajele:1. calitatea bună şi foarte bună a îmbinărilor;2. reducerea dimensiunilor şi maselor ansamblate sudate, deoarece metodele de îmbinare pe care le+a

înlocuit sudarea cereau pregătire anticipată şi consum de material în plus (pentru nituri, corpuri filitate), de aici provine şi următoare proprietate

3. economia de material şi economia de timp şi de energii de prelucrare4. condiţii de lucru relativ prielnice5. posibilitate bună de mecanizare şi automatizare ceea ce sporeşte productivitatea.

2. Baza fizică a proceselor de sudare;

Baza fizică a sudării este arătată în definirea sudării. Ea constă în formarea condiţiilor fizice de a apropia piesele sudate la distanţe la care sunt posibile formarea legăturilor prin acţiunea forţelor interatomice între atomi de suprafaţă ai pieselor supuse sudării 1 şi 2.

În condiţii obişnuite această apropiere este imposibilă din cauza

prezenţei la suprafeţele pieselor a unor elemente obstacole care încurcă apropierea pieselor la distanţe de ordinul razelor atomice. Aceste obstacole sunt microneregularităţi (3), monopelicule de oxizi (4) şi moleculele sau bulele de gaz (5) aflate la suprafaţa pieselor. Încurcă la distanţa dimensiunilor razelor atomice 10-8..10-10m

Înlăturarea acestor obstacole poate fi produsă prin diferite metode:- metoda mecanică – care constă în aplicarea pieselor 1 şi 2 unor forţe de presiune P care produc

deformarea plastică locală în zona contactului pieselor 1 şi 2. în afară de asta, metalul în zona de contact curge în direcţii perpendiculare direcţiei de acţiune a forţei P

Aceste procese produc distrugerea şi înlăturarea elementelor obstacole 3,4 şi 5 din zona contactului; piesele 1 şi 2 se aduc la o apropiere de ordinul razelor atomice în zona contactului şi ca rezultat între atomii de suprafaţă se formează legături ( ) de tipul forţelor interatomice de acţiune, ca rezultat între piese se formează o îmbinare sudată (6).

Toate tipurile de sudare la care este folosit acest mecanism de formare a condiţiilor de sudare şi a îmbinărilor de sudare sunt unite sub genericul sudare prin presiune. Pentru a spori plasticitatea locul capetelor supuse sudării se încălzesc.

- a doua modalitate: constă în încălzirea locului de sudare între piesele 1 şi 2 pînă la formarea unei băi comune din metal topit (7). În stare lichidă toate obstacolele dispar şi atomii pieselor 1 şi 2 se amestecă bine şi faza lichidă are o legătură bună cu starea solidă. În rezultatul cristalizării ulterioare a topiturii (7) în locul ei se formează un element de îmbinare (8) între piesele 1 şi 2 care se numeşte cusătura de sudare sau cordon de sudare sau sudură.

Toate tipurile de sudare în care este utilizat acest mecanism de formare a condiţiilor de sudare sunt unite în categoria sudării prin topire.

3. Clasificarea proceselor de sudare

Clasificarea metodelor de sudare se face în baza mai multor indici: starea de agregare a pieselor supuse sudării, energia aplicată, automatizării ş.a. Clasificarea este arătată în următorul tabel.

4. Sudabilitatea materialelor de construcţie Sudabilitatea este o proprietate tehnologică prin care materialul se caracterizează privind capacitatea de a

forma îmbinări sudate calitative. Sudabilitatea este o proprietate normativă relativă şi ea se deosebeşte de la un grup de materiale la altul precum se deosebeşte şi în cadrul aceluiaşi grup de materiale. Aşadar sudabilitatea fontelor este mai proastă ca sudabilitatea oţelurilor, iar sudabilitatea metalelor şi aliajelor neferoase este mai mică decît cea a fontelor.

Cea mai bună sudabilitate o au oţelurile carbon, dar şi în interiorul acestui grup de materiale sudabilitatea se deosebeşte ceea ce este determinat de standarde respective. Aşadar sudabilitatea oţelurilor carbon se cunoaşte de 4 categorii:

1. oţeluri cu sudabilitate bună necondiţionată (oţeluri cu carbon mai puţin de 0,25%);2. oţeluri cu sudabilitate bună condiţionată (oţeluri cu conţinut de carbon: );3. oţeluri cu sudabilitate posibilă ( );4. oţeluri cu sudabilitate necorespunzătoare ( ).Oţelurile aliate posedă sudabilitate scăzută în comparaţie cu oţelurile carbon din cauza prezentei în acestea

a unor elemente de aliere care reduc sudabilitatea. Influienţa elementelor de aliere se ia în consideraţie prin calculul oricărei cantităţi convenţionale de carbon în oţeluri aliate cu formulele stabilite pe cale experimentală.

De exemplu pentru un oarecare oţel aliat :

Tema: Particularităţile sudării electrice

1. Arcul electric: definirea, condiţii de aprindere şi ardere;2. Tipurile de acţiune ale arcului electric.

Din toate metodele de sudare enumerate cea mai mare parte privind răspîndirea şi utilizarea în diferite domenii industriale aparţine sudărilor în care este utilizată energia electrică. La rîndul său din aceste sudări cel mai frecvent utilizate sunt sudările cu arc alectric, care se utilizează ca sursă de căldură la sudare.

Arcul electric este un fenomen fizic care prezintă o descărcare electrică permanentă într-un mediu gazos ionizat (în aer). Arcul electric se formează între doi electrozi, unul dintre care poate fi chiar piesa sudată şi arderea arcului se caracterizează prin elaborarea unei cantităţi mari de căldură şi lumină.

Aprinderea arcului electric se petrece în mai multe etape, în felul următor:

1. La etapa iniţială electrodul (1)contactează în direct piesa (2) sudată şi în locul contactului se formează un scurt circuit (4), iar în urma scurtcircuitului, în locul contactului electrodului 1 şi a piesei 2, conform legii Joule-Lentz, se elimină o cantitate de căldură care topeşte capătul electrodului şi a piesei formînd o pată de metal topit (5):

2. La etapa a doua electrodul se îndepărtează de piesă şi circuitul electric este susţinut prin concursul unei picături de metal topit (6), prin urmare rezistenţa electrică în spaţiu între 1 şi 2 sporeşte, deci creşte şi căldura elaborată.

Aceste procese formează condiţii de activare a atomilor de suprafaţă pe electrod şi piesă (energia de activare este energia care permite atomului ruperea sa de la masa metalului). În urma activării atomii se îndepărtează de suprafeţele piesei şi electrodului şi imediat se ionizează deoarece atomii metalelor posedă la orbitele exterioare cîte 1-2 electroni care sunt slabi legaţi de nucleu şi uşor se despart de atomii, ceea ce se întîmplă la

temperaturile mari formate la etapa II.

Ca rezultat în spaţiul între 1 şi 2 apar noi purtători de sarcină electrică: ionii şi electronii metalului ionizat, prezenţa şi apariţia lor intensifică circuitul electric între electrod şi piesă. Deci, ionii (7) sunt încărcaţi , electropozitivi, respectiv se mişcă spre polul negativ, iar electronii (8) sunt încarcaţi electronegativ şi se mişcă spre polul pozitiv. În deplasarea sa, ionii şi electronii se ciocnesc cu moleculele aerului şi le scindează, aceasta le ionizează. Ajungînd la suprafaţa cu polul opus ionii şi electronii bombardează aceste suprafeţe, sporeşte energia de activare a atomilor de suprafaţă şi îi desbină de masa de bază a metalului.

3. Etapa termoemisie a purtătorului de sarcină electrică.

În etapa a III-a electrodul se depărtează şi mai mult. Deci picătura (6)dispare şi circuitul electric se menţine doar datorită purtătorilor de sarcină provebite din ionizarea metalului precum şi ionizarea aerului.

Căldura mare asigură ionizarea ulterioară a atomilor de metal şi aerul din spaţiun (1) şi (2), ca rezultat se formează o descărcare electrică permanentă între electrod şi piesă care şi se numeşte arc electric (9), ce se caracterizează cu temperaturi mari, căldură şi lumină (fotonii -10). Această etapă

de ardere a arcului electric se numeşte etapa de autoemisie a purtătorilor de sarcină.

Construcţia arcului electric:I – zona catodicăII – zona anodică;III – zona coloanei arcului;Lpa-zona anodică-0,2-0,4mm

Toată dimensiunea arcului se numeşte lungimea arcului – La 3-6mm. Partea mijlocie se numeşte coloana arcului notată prin Lc.a.. Temperatura anodică 2600 , cea catodică 2400

şi centrală 6000-7000 .

2. Tipurile de acţiune ale arcului electric

Acţiunile arcului electric sunt de 3 feluri:

1. Arc electric cu acţiune electrică – este cazul cînd arcul arde între electrodşi piesa sudată.2. Arcul cu acţiunea indirectă – este cazul cînd arcul arde între 2 electrozi, iar piesa nu este implicată în

circuitul electric;3. Arcul electric cu acţiunea combinată – cînd se aplică curent trifazic şi se formează 3 arcuri: unul între

electrozi şi cîte unul între fiecare electrod şi piesa sudată (4b şi 4c).Cazul 1 este cel mai universal şi des răspîndit, cazul II asigură cantitate scăzută de căldură şi se foloseşte

pentru sudarea metalelor cu temperatură scăzută de topire şi a tablelor subţiri. Cazul III asigură cea mai mare cantitate de energie, căldură şi se aplică în cazul sudării metalelor cu temperaturi de topire înaltă sau a pieselor groase.

Tema: Elemente generale comune caracteristice sudării prin topire

1. Materiale de sudare;2. Îmbinările şi cusăturile de sudare, noţiuni despre indicarea cusăturii de sudare;3. Elementele cusăturii de sudare. Pregătirea rostului.4. Structura cristalină a cusăturii. Zona influienţată termic (ZIT). Procesele metalurgice.

1. Materiale de sudare

Materialele de sudare se clasifică în trei categorii de bază:1. Materiale de bază – sunt materialele ce se supun îmbinării prin sudare.2. Materiale de adaos – se folosesc pentru completarea cusăturii de sudare. Din ele fac parte – electrozii

fuzibili, sîrmă electrod sau metal de adaos sub formă de vergi, plăci, sîrme etc.3. Materiale auxiliare – care pot fi

a. Acele materiale care însuşi asigură desfăşurarea procesului de sudare (electrozi de sudare infuzibili (din wolfram , grafită, titan), gaze arzătoare);

b. Materiale ce au destinaţia de a îmbunătăţi mersul procesului de sudare, formarea cusăturii de sudare calitative (învelişuri, fluzuri, gaze de protecţie).

Sîrma de sudare se execută din aceleaşi mărci de materiale metalice ca şi materialul sudat, cu condiţii suplimentare de puritate privind elementele dăunătoare. S,P

GOST: Se notează cu literele Св după care urmează marca oţelului: exemplu - Св Ст2Б; Св10STAS: Se notează cu litera S după care urmează marca oţelului: exemplu - S10 – adică oţel de calitate.Sîrmele de sudare se clasifică după standarde în mai multe categorii reieşind din destinaţia lor:1 – utilizarea în calitate de sîrmă electrod2 – utilizarea ca un component în fabricarea electrozilor de sudare fuzibili;3 – utilizarea în calitate de material de adaos sub formă de vergi, plăci ş.a.În afară de cerinţa de puritate sîrmelor electrod le sunt impuse următoarele cerinţe specifice:- temperatura de topire a sîrmei electrod respective trebuie să fie aceiaşi sau apropiată temperaturii de

topire a metalului de bază;- compoziţia chimică a sîrmei electrod la fel trebuie să fie identică ca şi a metalului de bază;- sîrma electrod nu trebuie să conţină elemente şi substanţe dăunătoare;- sîrma electrod trebuie să asigure proprietăţile fizico-mecanice impuse de documentaţia tehnică

Sîrma de sudare se clasifică după standarde după mai multe criterii, unul de bază fiind diametrul sîrmei:După GOST – sunt peste 50 mărci de sîrme de sudare, cu diametrele cuprinse între: Ø0.3-12mmÎntre 0,3-1 pasul este de 0,1mm; apoi urmează 1.5, 2.0 după care de la 2.0 pînă la 12 pasul este de 1 mm.

Cel mai des utilizate sunt sîrmele cu diametrul 1.5-4.0mm.După destinaţia sa, sîrmele electrod se împart în 3 grupe:1 – pentru sudarea oţelurilor carbon;2 – pentru sudarea oţelurilor aliate;3 – pentru sudarea oţelurilor bogat aliate.Sîrmele electrod se folosesc pentru executarea electrozilor de sudare. Pentru producerea electrozilor de

sudare din sîrme electrod se taie vergi cu lungimea 350-400mm, conform standardului, care servesc ca miez al electrodului de sudare.

Electrozii de sudare se împart după principalele criterii care sunt:1 – După tipul învelişului;2 – După tipul zgurei produse;3 – După destinaţie.I. După tipul învelişului (calitatea învelişului):

- electrozi cu înveliş subţire/necalitativ- electrozi cu înveliş gros/calitativ.

Învelişul este substanţa care se depunde pe exteriorul miezului electrodului în scopul protecţiei arcului electric şi locului de formare a cusăturii prin modificarea mediului înconjurător în acest loc şi prin urmare influienţează calitatea cusăturii produse.

Electrozi cu înveliş subţire – sunt acoperiţi cu o singură substanţă destinată formării condiţiilor de ardere stabilă a arcului electric pentru ce se cere o sporire a purtătorilor de sarcină electrică în spaţiul dintre electrod şi piesa sudată. Aceste substanţe poartă denumirea de ionizanţi. Ei uşor disociază la temperaturi înalte şi sporesc procesul ionizării şi formării purtătorilor de sarcină electrică prin ce se asigură stabilitatea arderii arcului electric (CaCO3, calcite, cretă, cenuşă, oxizii metalelor alcalino-pămîntoase).

Electrozii cu înveliş gros – au în componenţa învelişului substanţe care asigură formarea condiţiilor avantajoase de formare a cusăturii de sudare:

În compoziţia acestor învelişuri intră:- ionizanţii- gazifianţii – la disocierea lor, ei produc o cantitate mare de gaze care resping aerul din zona formării

cusăturii prin ce reduc riscul şi capacitatea de formare a oxizilor şi oxidare a fierului şi altor metale în zona cusăturii.

- zgurifianţii –substanţe în care sunt contopite toate deşeurile şi substanţele străine care reduc calitatea cusăturii (minereuri de titan, mangan, fier, cuarţ ş.a.)

- substanţe dezoxidante – au sarcina de a reduce cantitatea oxizilor şi a descompune ozxizii de fier şi de a elibera fierul (Mn, Si, Al);

- elemente de aliere (se utilizează mai rar şi doar pentru învelişuri speciale) pentru a îmbogăţi cusătura cu unele elemente chimice;

- substanţe de legătură – lianţi (silicaţi lichizi, cel mai des sticla lichidă)Componentele învelişului se macină pînă la nivel de granule/praf, se amestecă în proporţii respective după

ce se amestecă cu liantul formînd o baie comună (sub formă de gel).Miezul electrodului se scufundă în această

masă semilichidă şi pe miez rămîne, astfel un oarecare strat de înveliş. După ce miezul se scoate, se usucă, apoi procedura se repetă de atîtea ori de cîte avem nevoie pentru a forma grosimea învelişului dorită, dar maxim d/2 unde d-diametrul miezului

2. După tipul de zgură - zgură de tip acidic – cînd în înveliş sunt mai multe substanţe dezoxidante. Electrozii cu formarea acestui

tip de zgură sunt folosiţi pentru sudarea oţelurilor carbon.- zgură bazică – electrozii ce formează acest tip de zgură sunt mai calitativi şi se folosesc pentru sudarea

oţelurilor aliate şi bogat aliate. Compoziţia acestor învelişuri asigură dezoxidarea calitativă şi totodată previne, protejeajă cusătura de eleminarea elementelor de aliere.

3. După destinaţie:- electrozi pentru sudarea oţelurilor carbon, oţelurilor slab aliate şi mediu aliate;- electrozi pentru sudarea oţelurilor speciale rezistente la temperaturi înalte;

- electrozi pentru sudarea oţelurilor bogat aliate;- electrozi pentru încărcare/lucrări de completare a defectelor.

2. Îmbinările şi cusăturile de sudare, noţiuni despre indicarea cusăturii de sudare.

Îmbinările de sudare se clasifică după aranjarea reciprocă a elementelor pieselor supuse îmbinării în felul următor:

Cusătura de sudare se clasifică în funcţie de aranjarea lor în spaţiu în felul următor:

Cusăturile de sudare se notează pe desene tehnice:- cele vizibile cu linie continuă,- cele invizibile cu linie întreruptă.

Cusătura de sudare se notează cu semi-săgeată:

3. Elementele cusăturii de sudare. Pregătirea rostului.

Formele cusăturii de sudare se deosebesc la diferite forme de sudare, dar cel mai des utilizate sunt cusăturile cu următoarea configuraţie, configuraţie care se mai consideră cusătura clasică:

1. metal de bază2. înălţimea/grosimea metalului de bază (s);3. corpul cusăturii de sudare4. rădăcina cusăturii de sudare5. înălţarea cusăturii de sudare (poate să nu

existe sau poate fi înglobată);6. capetele metalului de bază în locul

formării cusăturii7. zona de pătrundere8. zona influienţei termice9. deschiderea rostului;10. unghiul rostului11. lăţimea cusăturii jos12. lăţimea cusăturii sus13. înălţimea supraînălţării14. înălţimea supra cusăturii

Rostul se numeşte spaţiul liber dintre capetele pieselor supuse îmbinării prin sudare.În funcţie de grosimea metalului sudat, capetele se pregătesc în mod special, scopul fiind formarea

condiţiilor unice termice pentru toate elementele şi părţile capetelor pieselor îmbinate. Această pregătire presudare poartă denumirea de pregătirea rostului:

Formele pregătirii rostului sunt următoarele:

4.Structura cristalină a cusăturii. Zona influienţată termic (ZIT). Procesele metalurgice.Procesele metalurgice la formarea cusăturilor de sudare sunt legate direct cu modificările structurale

prezentate în diagrama de echilibru Fe-C. Prin urmare structura cristalină în zona cusăturii de sudare va fi prezentată luînd în consideraţie legătura termică între cusătura de sudare şi diagrama de echilibru.

a. 0-1 - spaţiul metalului topit;b. 1-2 – zona de pătrundere;c. 2-3 – zona de supraîncălzire (în această zonă se face o structură grosolană – grăunţi mari).

Duritatea mare la fel ca şi fragilitatea deaceea este pericolde fisurare;d. 3-4 – zona de normalizare – cea mai fină şi mai bună structură;e. 4-5 – identică zonei de recristalizare incomplete – grăunţi dinzona d se refac. Se îmbunătăţeşte

repartizarea tensiunilor de structurăf. 5-6 – zona de recoacere/recristalizare – grăunţii practic rămîn aceiaşi, dar se reduc tensiunile

mecanice. Proprietăţi suficiente;g. 6-7 – proprietăţi asemănătoare ca în zona f. Fragilitatea la albastru mai mare.

În cazul răcirii bruşte, pot fi fixate în zonele d şi e – unele efecte/fenomene de călire, adică fromarea tensiunilor interne suplimentare, superioare.

Pentru oţelul cu %C>0,25; zona c-d-călire incompletă, e-revenire.

Tema: Determinarea şi noţiuni caracteristice principalelor tipuri de sudare prin topire

1. Sudarea cu arc electric neprotejat(manuală): schema, caracterizarea, avantaje şi dezavantaje, surse de curent, regim de sudare, utilizarea.

2. Sudarea cu arc electric protejat, sub strat de flux: schema, caracterizarea, avantaje şi dezavantaje, surse de curent, regim de sudare, utilizarea.

3. Sudarea sub strat de zgură: schema, caracterizarea, avantaje şi dezavantaje, surse de curent, regim de sudare, utilizarea.

4. Sudarea cu arc electric protejat, în mediu de gaze de protecţie: schema, caracterizarea, avantaje şi dezavantaje, surse de curent, regim de sudare, utilizarea.

5. Sudarea cu flacără: schema, caracterizarea, avantaje şi dezavantaje, surse de curent, regim de sudare, utilizarea.

1. Sudarea cu arc electric neprotejat (manuală): schema, caracterizarea, avantaje şi dezavantaje, surse de curent, regim de sudare, utilizarea

Sudarea manuală este practic cea mai răspîndită din sudările electrice datorită proprietăţilor sale de bază.În prim plan(avantaje):

- Universalitatea permite producerea sudării în orice loc şi în orice poziţie;- Calitatea bună a cusăturii;- Utilaje şi materiile utilizate respectiv ieftine;- Tehnologia simplă;- Consum relativ mic de energie electrică ş.a.

Schema de principiu a sudării manuale:1 – metal de bază 2 – electrod 2a – miezul electrodului2b – învelişul electrodului3 – sursa de curent electric; 4 – arc electric; .5 – nouri de gaze(formate în urma arderii

gazifianţilor din înveliş);6 – topitura/baia metalului topit7 – zgura topită 8 – zgura solidă9 – cusătura de sudareVs – direcţia de sudare

Sudarea manuală se produce cu curent alternativ şi curent continuu. Pentru curent alternativ sursa pentru alimentarea arcului electric este transformatorul de sudare; pentru sudarea cu curent continuu – generator, redresor.

Acestor surse de curent se impun următoarele condiţii:1. asigurarea tensiunii necesare pentru aprinderea arcului electric2. suportarea intensităţii curentului format la scurt circuit;3. caracteristicile externe volt-amperice să fie de gen coborîtor sau brusc coborîtor;4. pierderi electrice interioare să fie minime;5. uşor dirijabile şi portabile.Sudarea manuală precum şi alte sudări se realizează după oarecare regularităţi, operaţiuni care împreună

formează procesul tehnologic de sudare.Procesul tehnologic include:- etapa pregătiroare / controlul şi pregătirea metalului de bază; curăţirea de grăsimi şi uleiuri; calculul sau

alegerea parametrilor regimului de sudare, electrozilor, utilajului, surselor de curent; pregătirea locului de sudare, asamblarea metalelor de bază ş.a.

- etapa de lucru /instalarea regimelor de sudare. Efectuarea procedurii de sudare, controale intermediare;- etapa de finisare – proceduri post-sudare;

-curăţarea cusăturii de zgură;-dezasamblarea în caz de necesitate din suporturi.

Regimul de sudare este un ansamblu de indicii care asigră formarea îmbinării sudate precum şi include calculul unor elemente care informează despre desfăşurarea procesului tehnologic.

Principalii parametri ai diferitor metode de sudare sunt:- Diametrul electrodului:

unde s-grosimea piesei sudate;

- Intensitatea curentului de sudare , unde ; k-coeficient care depinde de natura metalului sudat:Pentru oţeluri aliate , pentru oţeluri carbon - Tensiunea arcului electric Ua;

- Lungimea arcului electric La

- Număr de treceri Ni

- Viteza sudării Vs

- Timpul sudării ts

- Consumul de energie electrică Qe

- Consum de electrozi Me ş.a.

Dezavantaje:- productivitatea scăzută;- eficacitate termică redusă (se pierde pînă la 35% din căldura produsă);- pînă la 25% din metalul topit se pierde prin evaporare şi prin stropi;- condiţii de răcire nu sunt cele mai bune (deoarece viteza este mare, asta trezeşte formarea unei mari

zone de influienţă termică; apare pericolul de formare a efectului de călire );- dependenţa calităţii cusăturii de calitatea, gradul de profesionalism şi starea sudorului, de aici şi

necesitatea de investiţii pentru a pregăti un sudor bun.

Utilizarea:Se utilizează pe larg în diferite domenii, inclusiv în construcţie şi construcţia de maşini. Se aplică atît la

nivel industrial cît şi la nivel de teren. Un larg diapazon de metale sudate, atît după grosime cît şi după natura acestora, însă preponderent oţelurile carbon.

Metode de sporire a productivităţii sudării manuale:- folosirea diametrului mai mare de electrod decît cel indicat;- folosirea acţiunea combinată a arcului electric/acţiunea cu curent trifazic;- folosirea electrozilor cu înveliş specific, cu temperatura de topire mai înaltă şi atunci se topeşte miezul

şi apoi învelişul, astfel învelişul va servi şi ele ca protecţie;- utilizarea pachetelor din electrozi (mai mulţi electrozi);- utilizarea suplimentar a firelor/ plăcilor de metal unite cu electrodul astfel va creşte temperatura şi deci

şi productivitatea.

2. Sudarea cu arc electric protejat, sub strat de flux: schema, caracterizarea, avantaje şi dezavantaje, surse de curent, regim de sudare, utilizarea.

Dezavantajele sudării manuale au servit drept bază pentru căutarea altor modalităţi de sudare care ar fi lipsite de neajunsurile sudării manuale. În rezultatul cercetărilor respective în anii '30 ai secolului XX în institutul Paton din Kiev a fost inventată modalitatea de sudare cu arc protejat sub strat de flux.

Sensul acestei sudări constă în faptul că arcul electric se aprinde şi arde între electrod de sîrmă şi piesa sudată într-un mediu de o cavitate/bulă gazoasă sub un strat de substanţă specifică numiă flux.

În urma acestei protecţii s-au obţinut următoarele avantaje:- în calitate de electrod se foloseşte sîrma de sudare ceea ce nu cere fabricarea electrodului;- arcul electric arde sub un strat de protecţie, într-o cavitate gazoasă, de unde:

o sporeşte considerabil intensitatea curentului folosit (pînă la 1000-2000A-lucru imposibil la sudarea manuală);

o pierderile de căldură se reduc, pînă la cel mult 5%;o pierderi de metalîn stropi şi la evaporare se reduc la 2%,

aceste condiţii permit sudarea pieselor cu grosimea pînă la 200mm fără pregătirea rostului, astfel economie de metal, energie şi timp.- condiţii de răcire avantajoase (viteza fiind mică, sporeşte calitatea cusăturii astfel);- aprinderea arcului de sudare şi menţinerea lungimii constante a arcului pe timpul formării cusăturii se

produce în mod automat;- 2/3 de cusătură se formează din contul metalului de bază şi doar 1/3 din contul sîrmei de electrod.

Schema de principiu:

Fluxul este format după compoziţie şi are aceiaşi destinaţie ca şi învelişul în cazul sudării manuale.Fluxul este format din granule de 1-3mm. După mod de producere, fluxul se cunoaşte obţinut prin topire (se

contopesc toţi componenţii şi după solidificare se granulează sau se amestecă în baza sticlei lichide şi se produce un fel de ceramică).

După conţinutul zgurei:- flux acidic;- flux bazic.După destinaţie:- flux pentru sudarea oţelurilor carbon;- flux pentru sudarea oţelurilor aliate;- flux pentru sudarea aliajelor/metalelor neferoase.După modul de executare, sudarea sub strat de flux se cunoaşte de 2 feluri:- automată- semiautomată.Sudarea automată se caracterizează prin dirijarea automată a lngimii arcului precum şi deplasarea capului

de sudare la formarea cusăturii tot în mod automat. De obicei această modalitate se face pentru cusături rectilinii. Această modalitate sporeşte productivitatea

sudării de la 10-20ori în comparaţie cu sudarea manuală.Sudarea semiautomată se caracterizează cu dirijarea automată a lungimii arcului, iar formarea cusăturii se

execută de operator (se foloseşte la sudarea cusăturilor de configuraţie complicată sau de producere unică), iar productivitatea creşte de 2-10ori.

Utilizarea. Este mai restrînsă. Acest tip de sudare este utilizată pentru producerea cusăturilor/îmbinărilor responsabile, calitative, în special în construcţie pentru sudarea fermelor de mare lungime, pilonilor portanţi de bază, a grinzilor ş.a.

Dezavantaje:- invizibilitatea locului de sudare; - se cere utilaj mai scump- nu pot fi folosite în alte moduri decît în poziţie orizontală.

3. Sudarea sub strat de zgură: schema, caracterizarea, avantaje şi dezavantaje, surse de curent, regim de sudare, utilizarea.

În cazul sudării sub strat de zgură etapa iniţială este aceiaşi ca şi în cazul sudării sub strat de flux.Electrozii aprind arcul electric sub strat de flux, dar în continuare elctrozii nu se ridică prin urmare arcul

electric formează o baie de metal topit care atinge electrodul şi stinge arcul. În continuare circuitul electric este format prin baia metalului topit. Ca urmare se formează condiţii de eleaborare a cantităţii de căldură în zona topiturii.

Straturile iniţiale de jos se răcesc, se cristalizează, iar topitura se ridică. Formarea cusăturii se produce de jos în sus, locul fiind absolut izolat de contactul cu aerul.

Toate impurităţile din topitură se aducă în partea superioară a topiturii. În rezultatul acestor condiţii de sudare seobţine o calitate superioară a cusăturii, practic lipsită de impurităţi şi alte defecte.

- viteza de răcire este mică;- pătrunderea căldurii în metal este bună.Schema de principiu:

Prin această sudare se îmbină obiecte de mare responsabilitate aşa ca crinzi, piloane de mare înălţime, elementele turbinelor atomice, rezervoare ş.a.

4. Sudarea cu arc electric protejat, în mediu de gaze de protecţie: schema, caracterizarea, avantaje şi dezavantaje, surse de curent, regim de sudare, utilizarea.

Sudarea cu arc electric în mediu de gaze de protecţie a fost inventată în institutul de sudare din Kiev şi este asemănătoare sudării sub strat de flux, dar ca element de protecţie sunt folosite gazele care se livrează sub presiune la locul de ardere a arcului electric şi resping din zona cusăturii aerul.

În calitate de gaz protector se foloseşte gazul activ CO2 precum şi gaze pasive ca argonul, heliul.Gazele de protecţie resping aerul din zona formării cusăturii şi cusătura sudată se obţine de o calitate mult

mai bună ca în cazul sudării cu arc neprotejat.Schema de principiu:

Gazul protector se livrează cu presiunea 0,03-0,05MPa; sîrma cu diametrul 1,8-6mm şi consumul este de 8-20l/min.

Utilizarea:Este de tip automat(în industrie), semiautomat. Mai des este folosit gazul CO2 deoarece este mai ieftin, însă calitatea este mai proastă: se foloseşte pentru sudarea pieselor mai puţin responsabile (oţeluri carbon şi puţin aliate). Pentru sudarea metalelor neferoase şi aliajelor lor se foloseşte argonul.

Avantaje:-calitate înaltă a cusăturii;-lipsa fluxului învelişului zgurei (economie de timp, metal);-diapazon larg de grosimi 0,1-100mm;-compoziţie chimică uniformă în toată cusătura;-posibilitate de supraveghere şi control;-concentraţia căldurii, ceea ce îngustează ZIT-ul;Posibilitatea de automatizare ceea ce sporeşte productivitatea.Dezavantaje:-mai scump;-mai periculos;-mai redus nomenclatorul utilizării acestei sudări.

5. Sudarea cu flacără: schema, caracterizarea, avantaje şi dezavantaje, surse de curent, regim de sudare, utilizarea.

Sudarea cu flacără face parte din categoria sudărilor prin topire. Drept sursă de căldură serveşte reacţia chimică de ardere/oxidare a gazelor combustibile care se clasifică în 2 categorii:

- Naturale (propan, metan, amestecul acestor gaze). Temperatura maximă 2500-2600 .- Artificiale (acetilena, gaz de furnal). Cel mai des se utilizează anume acetilena, produsă în urma recţiei:

. Temperatura maximă 3150 .Sudarea cu flacără este o modalitate veche (a apărut la începutul sec.XX ).Pentru a spori capacitatea termică la ardere a gazelor combustibile ele se ard nu în aer ci în amestec cu

oxigen.Schema de principiu.

Sudarea cu flacără este folosită preponderent pentru sudarea oţelurilor carbon 0,5-0,6%C. Mai mult pentru lucrări de reparaţie şi de depunere a metalelor pe suprafeţele cu găuri şi la tăierea metalelor şi elementelor de beton armat.

Flacăra este construită din 4 zone care se numesc în felul următor:1-zona rece2-nucleul flăcării3-flacăra primară4-flacăra secundară

Temperatura maximă este în zona 3.Tipuri de flacără:

0.7-1.1- flacără carburantă (pentru sudarea fontelor, aluminiu);

1.1-1.2 – flacără normală

1.2-1.5- flacără oxidantă (alame)

Acetilena se produce în aparate speciale- generatoare de acetilenă.

Generatoarele sunt instalaţii în care în loc prevăzut se susţine reaţia de reducere a CaC2. După construcţie:-mod de întîlnire a CaC2 cu apa;-capacitatea de producere a -portabilitate.Neapărat generatoarele sunt înzestrate cu element de protecţie – supapa de protecţie care are menire de a

proteja generatorul de explozie în cazul cînd din diferite motive se întîmplă să scadă presiunea de livrare a gazelor, şi atunci nu gazul vine la locul arderii ci focul ar putea pătrunde prin furtune la rezervorul de gaze combustibile.

2. Ajustajul, suflaiul, arzătorul..

Arzătoarele se clasifică după proprietăţile sale de formare a presiunii în opt tipuri notate cu cifrele 0-7, în funcţie de grosimea metalului sudat.

Gazele sudate pot fi livrate şi din butelie:

Capacitatea de livrare/puterea este indicată prin numere.Regim de sudare:- baza este tipul metalului sudat;- grosimea luiÎn funcţie de aceşti indici, se alege numărul arzătorului, consumul de gaze, viteza de sudare, masa metalului

de adaos.

Tăierea cu flacără.Tăierea metalului se bazează pe arderea metalelor în fluxul de oxigen. În faza iniţială la locul tăierii se

livrează amestec de acetilenă şi oxigen care încălzesc metalul pînă la temperatura arderii acestuia în atmosferă de oxigen; după ce la locul tăierii se livrează oxigenul pur.

În rezultatul arderii metalului se formează oxizi, care încălzesc straturile inferioare în care tot se produce arderea metalului. Procesul se dezvoltă de sus în jos.

Schema de principiu.

Metalul pentru a fi tăiat cu flacără sunt impuse următoarele condiţii:1. temperatura de topire a metalului trebuie să fie mai mare ca temperatura lui de ardere în oxigen;2. temperatura de topire a oxizilor trebuie să fie mai joasă decît temperatura de topire a metalului;3. conductibilitatea termică trebuie să fie joasă;4. particulele (7) uşor deplasate din zona tăierii.Oţelurile carbon corespund acestor cerinţe.

Tema: Sudarea prin presiune la cald (prin contact)

Sudarea prin presiune la cald se caracterizează prin apropierea pieselor sudate şi prin formarea condiţiilor de sporire a plasticităţii materialelor sudate ceea ce se face prin încălzirea acestora.

Metodele de încălzire sunt diferite, dar în industria modernă mai des este utilizată sudarea prin contact sau sudarea prin rezistenţa electrică.

În acest tip de sudare sursa de căldură provine de la trecerea curentului electric prin piesele sudate şi la eliberarea unei cantităţi de căldură în urma acestei treceri conform legii Joule-Lentz.

Schema de principiu a sudării prin contact:1a,b-metal de bază2a,b-electrozi 3-sursa de curent4(5) - punct de contact/sudare în care iniţial se

formează nucleul sudării 4 în formă lichidă, care apoi se cristalizează în 5.

Indicii de bază a sudării electrice prin contact:I,A-intensitatea curentului;j, A/mm2-intensitatea specifică;P,N – forşa de presiune;

p, N/mm2 – forţa de presiune specifică;, s – timpul

Ciclograma procesului de sudare

Sudarea prin contact se clasifică după 2 criterii:1. Sursa de curent electric:

- alternativ;- continuu;- energie acumulată (baterii).

2. După modul de formare a îmbinărilor sudate- în puncte- în linie- cap la cap.

Sudarea în puncte – îmbinare sub formă de puncte (caroserii auto, corniere). Poate fi :Laterală –ambii electrozi sunt pe o marte a metalului de bază;

Bilaterlală – pe ambele părţiRegimuri de sudare prin contact în puncte. Se cunoaşte de 2 feluri1. regim moale (durata mai mare; j-mic) (pentru oţeluri carbon şi slab aliate);2. regim dur ( este mic –zecimi/sutimi de secundă, iar j-mare) (oţeluri inoxidabile, cu rezistenţă termică

înaltă)

Sudarea în linie- se foloseşte pentru sudarea rezervoarelor din tablă subţire. Caracteristic este că electrozii au formă de role

Ciclograma poate fi de 2 tipuri:

În cazul a – este pentru piese scurte, b-piese mai lungi. La fel poate fi lateral şi bilateral.Sudarea cap la cap-pentru piese mici în radio- sau electrotehnică.

Tema: Cerinţe principale impuse construcţiilor sudate

1. Defectele cusăturilor de sudare. Controlul şi metode de corectare.2. Defectele construcţiilor sudate. Controlul şi metode de corectare.

1. Defectele cusăturilor de sudare. Controlul şi metode de corectare.

Defectele se clasifică după prezentarea sa:- exterioare;- interioare.

a) Exterioare: - scurgeri- cratere (la capătul cusăturii)- rădăcina nesudată – greşeală tehnologică- arsură şi supraarsură- abateri dimensionale

b) Interioare - nepătrundere;- incluziuni de gaze;- incluziuni de zgură;- fisuri: transverale;

longitudinaleîn metal de bază (ZIT-ul a influienţat).

- abateri de la compoziţia chimică;- nerespectarea regimului duce la defecte structurale.

Controlul:Distructiv – încercări mecanice, la duritate, tehnologice, analiza metalograficăNedistructiv – vizual, cu microscopul, cu scule de măsură, cu raze, cu ultrasunet, prin metode cu unde

magnetice, metode hidraulice

2. Defectele construcţiilor sudate. Controlul şi metode de corectare.

Defectele îmbinărilor sudate reprezintă deformaţii de diferită natură care pot fi:a) transversaleb) longitudinalec) în jurul axei cusăturii de sudare;

prevenirea şi corectarea este posibilă pe 3 căi:- tehnologică – aranjarea corectă a cusăturilor, predeformarea pieselor, succesiunea de depunere a

cusăturii;- termice – presudare (încălzirea preventivă)

postsudare (recoacere)- mecanice.

Tipuri de defecte ale rosturilor:- geometrie necorespunzătoare a rostului de sudare (formă, deschidere, unghi);- abateri de la coaxialitate, denivelări ale pieselor de sudat (lipsa alinierii marginilor de

sudat);- defecte ale materialului de bază (exfolieri, stratificări, fisuri, incluziuni gazoase sau

solide);- impurităţi în rost sau pe marginile pieselor de sudat (ulei, grăsimi, vopsea, zgură,

pelicule de oxizi etc.)

Tipuri de defecte / neconformităţi ale cordonului de sudură:- fisuri;- incluziuni solide sau gazoase (pori);- lipsă de topire şi de pătrundere;- arsuri marginale;- defecte de formă;

Tipuri de defecte:- defecte de formă (cusătură neuniformă, îngroşare excesivă a cusăturii, convexitate

excesivă, racordare necorespunzătoare a cusăturii cu materialul de bază, cusătură deplasată, cusătură frântă, lipsă de simetrie a catetelor);- defecte de suprafaţă (fisuri, incluziuni solide sau gazoase-pori, stropi de metal depus,

cratere, şanţuri marginale, nepătrundere, lipsă de aliere, umplere incompletă a rostului, supraînălţare, exces de pătrundere, cratere şi ciupituri datorită amorsării incorecte a arcului, polizare necorespunzătoare);