1
Rezumatul fazei 2 (partea II) Lucrarea de față reprezintă partea II a fazei 2 intitulată ”Automatizare proces de sudare FSW prin informatizarea mașinii FSW existente. Concepția și realizarea tehnicii de aplicare a sudării FSW în mediu de gaz inert, din punct de vedere al sistemului de sudare, respectiv al uneltelor de sudare”, a proiectului Nucleu PN 19.36.01.01 “Cercetări privind dezvoltarea de noi metode inovative de aplicare a procedeului de sudare prin frecare cu element activ rotitor în vederea extinderii posibilităților de aplicare în domenii prioritare”. În cadrul prezentei faze a proiectului (faza 2, partea II) colectivul de cercetare și‐a propus realizarea de activități care să ducă la îndeplinirea obiectivelor și obținerea rezultatelor aferente fazei 2 (partea II), prezentate la pct.3 și 4. Lucrările realizate în prezenta etapă sunt structurate în 5 capitole. Primul capitol prezintă stadiul actual al lucrărilor desfășurate în cadrul proiectului, fiind prezentate cele două metode de sudare care se abordează în proiect și anume sudare FSW în mediu de gaz protector FSW‐IG și sudare FSW sub apă SFSW; obiectivele proiectului, strategia/planul de desfășurare a proiectului pe faze și ani, precum și principalele activități realizate în cadrul fazei I a proiectului, respectiv în cadrul fazei II (partea I), activități care au vizat: o analiză a realizărilor pe plan internațional în domeniul sudării FSW în mediu de gaz inert (FSW‐IG); conceperea de variante de soluții constructive de principiu pentru aplicarea procedeului de sudare FSW în mediu de gaz protector; soluții tehnice pentru automatizarea procesului de sudare FSW; stabilirea de soluții constructive și elaborarea documentației de execuție pentru module/dispozitive necesare a fi integrate pe mașina de sudare FSW, pentru unelte de sudare care să permită sudarea FSW‐IG; soluții constructive de principiu (variante) pentru sistem monitorizare proces FSW‐IG. În capitolul al doilea este prezentat sistemul de sudare FSW în mediu de gaz protector. Este prezentată mașina de sudare FSW care este baza sistemului de sudare FSW‐IG, precum și posibilități de monitorizare a procesului de sudare din punct de vedere al temperaturilor și forțelor dezvoltate în procesul de sudare. În cadrul programelor experimentale de sudare se utilizează sistemul complex de sudare prin frecare cu element activ rotitor FSW, constituit din mașina de sudare FSW din dotarea ISIM, interfațată cu sisteme de monitorizare a temperaturii și forței. În figura 1 este prezentat sistemul complex de sudare prin frecare cu element activ rotitor FSW, realizat la nivel de model funcțional și utilizat la dezvoltarea a numeroase programe experimentale, inclusiv la sudarea FSW clasic a titanului TiGr2.
PN 19.36.01.01‐ “Cercetări privind dezvoltarea de noi metode inovative de aplicare a procedeului de sudare prin frecare cu element activ rotitor în vederea extinderii posibilităților de aplicare în domenii prioritare”
2
Figura 1 Sistemul complex de sudare prin frecare cu element activ rotitor FSW
Pentru monitorizarea în timp real a procesului de sudare, s‐au luat în considerare două soluții tehnice:
‐ monitorizarea procesului FSW utilizând termografia în infraroșu; ‐ monitorizarea procesului FSW prin controlul forței de apăsare a uneltelor FSW asupra
materialelor de sudat . Monitorizarea temperaturii procesului de sudare FSW în mediu de gaz protector prin utilizarea tehnicii termografice în infraroșu constituie o provocare având în vedere faptul că la varianta 3 tip incintă (prezentată în figura 5), a dispozitivului de aplicare a gazului de protecție, pereții incintei cu gaz constituie un obstacol pe direcția de focalizare a camerei. Trebuie asigurate condițiile de desfășurare a procesului de sudare astfel încât măsurarea temperaturii prin intermediul sistemului de termografie în infraroșu să se poată realiza la 1 mm în spatele umărului uneltei FSW, pe linia îmbinării. Aplicarea monitorizării temperaturii la sudarea FSW‐IG, utilizând termografia în infraroșu, se poate aplica fără probleme în cazul variantelor 1 și 2 (figurile 2 și 3). Un mare avantaj al acestei metode de monitorizare a procesului de sudare (pentru care s‐a depus la OSIM București cererea brevet de invenție cu nr. A 60369/ 24.05.2018) îl reprezintă faptul că se pot obține informații despre desfășurarea procesului FSW, respectiv calitatea îmbinării, în timp real. Dimensiunile incintei de gaz de protecție și modul în care aceasta este integrată pe mașina FSW, nu permite amplasarea camerei termografice în așa fel încât fidelitatea măsurătorilor să poată fi garantată într‐un procent ridicat. În acest context, mașina s‐a completat cu un sistem original pentru monitorizarea forțelor și a temperaturilor dezvoltate în timpul procesului de sudare FSW Sistemul de control prin monitorizarea forțelor este destinat măsurării forțelor de apăsare (componenta verticală) în cadrul operației de sudare prin frecare cu element activ rotitor. Acest sistem poate fi utilizat la toate cele 3 variante de soluții tehnice pentru asigurarea gazului de protecție. În cadrul problematicii prezentului proiect, asigurarea posibilităților de controlare a forței de apăsare a uneltei asupra materialelor de sudat este foarte importantă și are un rol decisiv în determinarea poziției relative dintre unealtă și material, la începutul procesului propriu‐zis de sudare. Montarea pe echipamentul de sudare a incintei pentru gazul de protecție, produce
3
efecte asupra procedurii curente de poziționare a uneltei de sudare în raport cu materialele de sudat la începutul procesului efectiv de sudare. Această operație se realiza vizual, pe baza experienței dobândite prin experimentări. Prezența incintei pentru gaz reduce și alterează posibilitățile de reglare a poziției uneltei de sudare FSW, având la bază orientarea/efectul vizual. Soluții pentru rezolvarea problemei: ‐ Utilizarea sistemului de măsurare și control al forței la stabilirea poziției relative a uneltei
FSW în raport cu materialele de sudat. Procedură – pentru cuplurile de materiale similare și soluții constructive de unelte FSW, se stabilește prin experiment valoarea optimă a forței de apăsare Fz aferentă obținerii de îmbinări sudate cu caracteristici optime. Atingerea acestei valori optime este corelată cu momentul în care se declanșează secvența aferentă procesului efectiv de sudare, care rezultă din combinarea mișcărilor de rotație, respectiv de avans longitudinal, ale uneltei de sudare FSW
‐ Dotarea mașinii cu un aparat care să semnalizeze în timp real poziția uneltei FSW corelată cu distanța prescrisă pe verticală (de ex. comparator).
Cele două soluții ar putea fi utilizate în mod independent, sau împreună, pentru verificare, dar și pentru a crește acuratețea poziționării. Pentru a putea suda prin frecare cu element activ rotitor în mediu de gaz inert, respectiv pentru a obține un sistem complex de sudare FSW‐IG, se amplasează pe sistemul complex de sudare, unul din cele 3 sisteme de asigurare a gazului de protecție care sunt prezentate mai jos. Variante de aplicare a gazului de protecție la sudare FSW‐IG
Soluția pentru varianta I de aplicare gaz protecție În această variantă alimentarea cu gaz de protecție se realizează unidirecțional pe fața de avans sau retragere a uneltei de sudare FSW. În figura 2 se prezintă o imagine a soluției tehnice aferente variantei I adaptată pe mașina de sudare FSW. Componență: mașina de sudare FSW–(poz.1); duză de gaz‐(poz.2); element fixare suport prindere sistem alimentare cu gaz de protecție (duză gaz)–(poz.3); sistem alimentare cu gaz de protecție (butelie de gaz cu reductor de presiune și debitmetru, duză de gaz, accesorii) – (poz.4). Soluția constructivă permite reglarea în raport cu unealta de sudare FSW a elementului activ care asigură alimentarea cu gaz astfel: reglarea pe verticală‐ c=40mm, respectiv reglarea unghiulară ±300.
Figura 2 Varianta 1 de alimentare cu gaz de protecție
4
Soluția constructivă este astfel realizată încât alimentarea cu gaz să poată fi realizată, în funcție de aplicație, în două moduri: în fața uneltei de sudare FSW (pe fața de avans a uneltei), respectiv în spatele uneltei de sudare FSW (pe fața de retragere a uneltei) Soluția constructivă referitoare la varianta 1, a fost încercată/verificată funcțional prin dezvoltarea unui program experimental de sudare a titanului Ti Gr2, de grosime s=4mm. Rezultatele experimentelor preliminare de sudare sunt prezentate în Cap. 3.
Soluția constructivă pentru varianta II de aplicare gaz protecție Soluția constructivă concepută și realizată pentru varianta 2, este prezentată în figura 3.
Figura 3 Varianta 2 de alimentare cu gaz de protecție
Componență sistem sudare FSW‐IG (Varianta 2): mașină de sudare FSW (poz. 1), sistem alimentare cu gaz de protecție (butelie gaz, reductor de presiune cu debitmetru, distribuitor de gaz, furtunuri de legătură) – poz. 2; placă suport pentru poziționare și fixare element activ alimentare cu gaz (poz. 3); element activ alimentare cu gaz, duză de gaz (poz. 4); dispozitiv fixare materiale de sudat (poz. 5); dispozitiv și unealtă de sudare FSW (poz. 6). Soluția tehnică asigură alimentarea zonei de lucru a uneltei de sudare FSW cu un sistem circular care asigură o distribuire uniformă a gazului inert în jurul uneltei. Distribuirea uniformă a gazului în jurul uneltei de sudare este realizată prin intermediul unor orificii poziționate echidistant pe un contur circular, conform detaliu din figura 3. Această variantă de sistem de alimentare cu gaz de protecție este montată și fixată pe arborele principal al mașinii de sudare, prin intermediul unei plăci de poziționare și fixare. În figura 4 se prezintă modul în care se poziționează sistemul de alimentare cu gaz de protecție, în situația funcțională. Zona circulară a sistemului de distribuire a gazului de protecție este amplasată foarte aproape de unealta de sudare (figura 4), pentru a asigura prezența uniformă și eficientă a gazului de protecție la sudare.
Orificii multiple, echidistante, pentru distribuire gaz protecție
Detaliu zonă distribuire gaz protecție
1 2
3
4
5
6
5
Figura 4 ‐ Element activ alimentare cu gaz
Pentru verificarea aptitudinilor funcționale și a eficienței asigurării prezenței gazului în zona de lucru s‐a dezvoltat un program experimental în care s‐au realizat experimente de sudare FSW‐IG pentru cupluri de materiale din titan Ti Gr2, respectiv pe oțelul DD13. Programul experimental este prezentat în Cap 3.
Soluție constructivă pentru varianta III de aplicare gaz protecție Această variantă asigură alimentarea zonei de lucru cu gaz de protecție prin intermediul unei incinte pentru gaz (figura 6), amplasată pe arborele principal al mașinii de sudare FSW (figura 5). Componență sistem sudare FSW‐IG (Varianta 3) (figura 5): mașină de sudare FSW (poz. 1); sistem alimentare cu gaz de protecție (butelie gaz, reductor de presiune cu debitmetru, distribuitor de gaz, furtunuri de legătură) – poz 2; placă suport element activ alimentare cu gaz (poz. 3); dispozitiv și unealtă de sudare FSW (poz. 4); dispozitiv fixare materiale de sudat (poz. 5); sistem monitorizare proces sudare utilizând tehnica termografică în infraroșu (utilizabil doar la variantele 1 și 2) (poz. 6); sistem monitorizare proces sudare prin controlul forței verticale de proces Fz (poz. 7).
Figura 5 Varianta 3 de alimentare cu gaz de protecție
1
2
3
4
5 6 7
6
Incinta pentru gaz de protecție (figura 6) are următoarea componență: bridă fixare pe mașină de sudare FSW (poz. 1); elemente reglabile pentru montaj (poz. 2); elemente de asamblare (poz. 3); incintă pentru gazul de protecție (poz. 4); elemente etanșare (poz. 5); ștuț alimentare gaz (poz. 6).
Figura 6 Varianta 3 de alimentare cu gaz de protecție
Incinta asigură menținerea gazului de protecție la presiunea prescrisă în timpul procesului efectiv de sudare FSW‐IG (în zona de impact dintre unealta de sudare și materialele de sudat). Dispozitivul pentru asigurarea gazului de protecție este amplasat pe arborele principal al mașinii de sudare FSW. Pereții laterali ai incintei sunt realizați din material transparent, care permite urmărirea în timp real a procesului FSW. Caracteristici pentru incinta de gaz de protecție: Incinta pentru gaz de protecție are un volum de aprox. 1,4 dm3 și este realizată din material transparent; poziționare incintă pe verticală în raport cu materialele de sudat ± 30 mm; alimentarea cu gaz de protecție se face direct din butelia cu gaz inert, prevăzută cu reductor de presiune și debitmetru. Celelalte două variante ale dispozitivelor pentru asigurarea gazului de protecție în zona sudurii (varianta 1 și varianta 2) sunt astfel concepute, încât să se poată înregistra temperatura de proces pe toată perioada experimentului. La varianta III, datorită caracteristicilor soluției tehnice prezentate, se poate aplica metoda de monitorizare proces prin măsurarea și controlul forțelor (forța Fz). Având la bază caracteristicile și datele tehnice ale sistemelor prezentate mai sus, s‐au elaborat Caietul de sarcini, respectiv Cartea tehnică pentru sistemul FSW‐IG. Unelte de sudare Sunt prezentate date privind unelte de sudare utilizate, cu diferite geometrii de unelte de sudare. Având la bază experiența acumulată la sudarea titanului TiGr2 utilizând procedeul FSW clasic, s‐au stabilit caracteristicile dimensionale și de formă ale uneltelor de sudare. Uneltele de sudare pentru programul experimental preliminar au geometria prezentată în figura 7, având 3 variante de pin: a) cu pin conic neted, b) cu pin conic cu 4 teșituri plane, respectiv c)cu pin cilindric neted.
7
a b c Pin conic neted Pin cu 4 teșituri Pin cilindric neted
Figura 7 Geometrii de unelte de sudare pentru FSW‐IG
Materialul utilizat la realizarea uneltelor de sudare este carbura sinterizată de wolfram, tip P20S. Ridicarea nivelului de automatizare prin informatizarea unor module componente ale mașinii de sudare prin frecare cu element activ rotitor Sistemul de automatizare a procedeului de sudare prin frecare cu element activ rotitor (friction stir welding, FSW), este constituit din următoarele componente principale: 1) Programator pentru parametri FSW; 2) Program automat de prescriere a parametrilor și executare a sudurii; 3) Metodă de vizualizare în timp real a graficelor de forță și de temperatură; 4) Metodă de automatizare a procedeului de sudare FSW. Sistemul de automatizare a fost astfel gândit încât să asigure realizarea următoarelor obiective: O1) Implementarea pe un echipament FSW a unui programator centralizat și complex pentru parametri FSW, care să conducă cele trei programatoare simple actuale. Programatorul pentru parametri s‐a executat sub forma unui aparat, în care se vor monta toate componentele necesare. Programatorul trebuie interconectat cu echipamentul FSW și integrat cu acesta. Programatorul centralizat are următoarele funcții principale: prescrierea vitezei pe verticală, a turației uneltei și a vitezei de deplasare a uneltei FSW pe orizontală. Programatorul este dotat cu software pentru programarea de către utilizator a parametrilor și a altor funcții. O2) Programatorul asigură elaborarea unor programe de funcționare automată a echipamentului FSW, pe baza unor diagrame de timp, în care să fie incluse următoarele secvențe: rotirea uneltei, coborârea uneltei, pătrunderea uneltei în metalele de bază, deplasarea uneltei pe orizontală cu viteză tehnologică, extragerea uneltei și oprirea rotirii. Programele sunt memorate și apelate din memorie pentru execuție cu asigurarea repetabilității rezultatelor. Programatorul de parametri realizează și anumite funcții suplimentare, pentru obiectivele O3 și O4. O3) Elaborarea și implementarea unei metode de vizualizarea graficelor de forță și de temperatură, în timp real, la executarea unor operațiuni de sudare FSW (sau prin alte procedee). O4) Elaborarea și implementarea unei metode (unor metode) de automatizare, prin software dedicat, care constă în introducerea anumitor corecții asupra parametrilor principali ai procedeului de sudare prin frecare cu element activ rotitor (friction stir welding, FSW) , în situațiile în care se constată abateri de la anumite valori de referință ale parametrilor forță și temperatură.
8
S‐au elaborat Specificația pentru sistem de automatizare a procedeului de sudare prin frecare cu element activ rotitor, precum și Cartea tehnică aferentă acestui sistem de automatizare. Capitolul al treilea prezintă programul experimental de sudare. Sunt menționate materialele de sudat abordate în acest program experimental preliminar de sudare și anume table de titan TiGr2 (grosime 3mm și 4mm) și oțel DD13 (grosime 2mm). În cadrul prezentei etape a proiectului au fost analizate rezultate ale experimentărilor preliminare de realizare de îmbinări sudate prin procedeul FSW cap la cap a tablelor din titan TiGr2 (ASTM B 265‐03), de grosime 3mm și 4mm Având în vedere unele deficiențe constatate la sudarea FSW clasic a titanului TiGr2, în cadrul prezentului proiect ne‐am propus găsirea unor alternative pentru îmbunătățirea calității îmbinărilor sudate, dar și a desfășurării întregului proces în ansamblu. Din acest motiv, în această etapă s‐a abordat problematica sudării FSW în mediu de gaz protector. Programul experimental de sudare FSW în mediu de gaz inert, dezvoltat pe sistemul FSW‐IG prezentat în cap. 2, a cuprins experimente de sudare FSW‐IG cu aplicarea variantei 1 de asigurare a gazului de protecție în zona de sudare; precum și experimente de sudare FSW‐IG cu aplicarea variantei 2 de asigurare a gazului de protecție în zona de sudare.
Sudare FSW –IG – table de titan TiGr2 Pentru sudare FSW cap la cap în mediu de gaz protector FSW‐IG s‐a utilizat tablă de titan TiGr2 de dimensiuni 200x100x4mm, aplicarea gazului de protecție argon s‐a realizat local, unidirecțional în zona de îmbinare, prin intermediul unei duze de gaz; la experimentări utilizându‐se unelte din carburi sinterizate de wolfram tip P20:
- Unealtă cu pin conic neted de lungime 3,85mm și umăr neted Ø 20mm. - Unealtă cu pin conic cu patru teșituri plane, de lungime 3,85mm și umăr neted de diametru
Øumăr 20mm In tabelul 1 sunt prezentați parametrii tehnologici ai procesului de sudare FSW‐IG.
Tabelul 1 Parametrii tehnologici și aspectul îmbinării Experimente sudare FSW‐IG – Ti Gr2
Materiale Grosime (mm)
Unealtă Parametri sudare
Material Tip pin Lungime
pin lpin (mm)
Tip/diametru umăr
Øumăr (mm)
Turațien
(rot/min)
Viteză sudare
v (mm/min)
Sens rotație
Titan Ti Gr2 4 P 20S
Conic neted 3,85 neted20
750 20‐120 antiorar
Conic cu 4 teșituri plane
3,85 neted20
750 40‐120 antiorar
3,85 neted20
700 40‐80 antiorar
Sudare pe direcția de laminare – utilizare gaz de protecție – Argon
Spre exemplificare, la un experiment s‐a realizat pentru a evidenția efectul utilizării gazului de protecție, și anume pe o porțiune s‐a sudat fără gaz de protecție (zona A, figura 8), iar pe cealaltă porțiune s‐a utilizat gazul cu debit de 16l/min (zona B, figura 8).
9
Figura 8 Aspectul îmbinării sudate ‐ sudare Ti Gr 2 S‐a constatat că în zona în care s‐a utilizat gaz de protecție la debitul precizat, calitatea îmbinării s‐a îmbunătățit, sudura fiind fără imperfecțiuni majore (figurile 8 și 9).
a) v= 100mm/min b) v=120mm/min
Figura 9 Aspectul macroscopic al îmbinării sudate La viteza de sudare de 100mm/min, la rădăcina îmbinării s‐au format defecte de tip „lipsă de aderență” între nucleu și materialul de bază (figura 9a, zonele marcate A, B). Odată cu mărirea vitezei de sudare la o valoare de 120mm/min, calitatea îmbinării sudate s‐a îmbunătățit, fapt relevat și de aspectul macroscopic (figura 9b). Nu se disting în acest caz defecte majore în sudură, se observă doar o mică „rupere„ de material la rădăcină (materialul plastifiat a aderat de placa de bază‐ zona A.
Temperatura dezvoltată în timpul procesului de sudare, generată în zona în care unealta de sudare acționează asupra materialelor de îmbinat, este ridicată, ajungându‐se la înroșirea umărului uneltei și a materialelor de sudat în zona sudurii (figura 10).
Figura 10 Secvență proces sudare FSW‐IG la TiGr2
Argon
v1= 20-50mm/min V2= 80-120mm/min
Argon Exp. 1/V1
Exp. 1/V1
Zona A
10
Evaluarea calității îmbinării sudate s‐a realizat prin încercări de tracțiune statică. Pentru exemplificare, în tabelul 2 sunt prezentate rezultate obținute la încercarea de rupere prin tracțiune statică.
Tabelul 2 Rezultatele încercărilor de tracțiune statică Încercare Tracțiune îmbinări sudate Tip echipament MU 100KN, ZD 10/90
Șubler electronic Condiții de încercare: Temperatură 220C
Material
Nr. probă (poansonat)
a (mm)
b (mm)
a x b (mm2)
Fmax
(N) Rm
(N/mm2) Locul ruperii
Titan TiGr2 1/V1 4,2 13,2 55,44 16250 318 SUDÎn figura 11 se prezintă aspectul probei după efectuarea încercării, modul și zona în care s‐a rupt aceasta în urma încercării la tracțiune statică. Figura 11. Aspectul epruvetei după încercarea de rupere la tracțiune
S‐au constatat următoarele: rezistența la rupere a îmbinării sudate reprezintă 72,3% din rezistența la rupere a materialului de bază; inițierea ruperii s‐a produs în zona corespunzătoare diametrului uneltei de sudare; comparativ cu FSW clasic, la utilizarea FSW‐IG, rezistența la rupere a fost cu 10‐15% mai mare. Sudare FSW‐IG table din oțel DD13 In tabelul 3 sunt prezentați parametrii tehnologici ai procesului de sudare FSW‐IG, cap la cap, a oțelului DD13, utilizând varianta 2 de asigurare a gazului de protecție în zona de acțiune a uneltei de sudare.
Tabelul 3 Parametrii tehnologici de sudare Experiment sudare FSW‐IG – oțel DD13
Materiale Grosime (mm)
Unealtă Parametri sudare
Material Tip pin Lungime
pin lpin (mm)
Tip/diametru umăr
Øumăr (mm)
Turațien
(rot/min)
Viteză sudare
v (mm/min)
Sens rotație
Oțel DD13 2 P 20S
Cilindric neted Ø5
1,85 neted 20
800 20 pornire 40(până la ½ sudură), 60 (după ½ sudură)
antiorar
Sudare pe direcția de laminare – utilizare gaz de protecție – Argon, debit 16l/min Aspectul probei sudate este prezentat în figura 12.
Figura 12 Aspectul îmbinării sudate FSW‐IG la oțel DD13
11
Se observă un aspect uniform la suprafața îmbinării sudate. Evaluarea îmbinării se va realiza în etapa următoare a proiectului, când se vor preleva epruvete din îmbinare, din zone unde s‐au utilizat viteze diferite de sudare. Monitorizarea temperaturii de proces, precum și a forțelor dezvoltate în procesul de sudare, a fost posibilă prin utilizarea sistemului de termografiere în infraroșu, respectiv prin utilizarea sistemului de monitorizare a forțelor. Pentru fiecare probă sudată s‐au realizat înregistrări temperaturii de proces, care se prelucrează utilizând software‐ul specializat al camerei termografice pentru a genera diagramele de evoluție a temperaturii pe tot parcursul desfășurării procesului de sudare. În capitolul patru sunt prezentate date privind diseminarea de informații privind rezultatele fazei 2 (partea II) a proiectului, prin: actualizarea paginii web a proiectului (inclusă în website‐ul ISIM, la secțiunea cercetare http://www.isim.ro/nucleu19‐36/19360101/index.htm) – figura 13, pregătirea de materiale de promovare a proiectului, precum și prezentarea, respectiv distribuirea acestora la manifestări științifice la care ISIM a participat, cu ocazia vizitelor tehnice la diferite firme, etc.
Figura 13– Print screen website proiect
Astfel se continuă prima acțiune (D1) din planul de diseminare și valorificare a rezultatelor obținute în cadrul proiectului, cu scopul de a cunoaște activitățile și rezultatele obținute, prin promovarea proiectului pe website‐ul ISIM.
Informațiile de pe website se actualizează pe parcursul derulării proiectului astfel ca la finalizarea fiecărei faze, rezultatele obținute să fie publice prin rapoartele de activitate. A doua acțiune din planul de diseminare și valorificare a rezultatelor are ca scop prezentarea rezultatelor obținute în cadrul proiectului, în articole în publicații de specialitate și/sau lucrări prezentate la manifestări științifice, cu scopul cunoașterii noilor tehnici de sudare FSW‐IG și SFSW în mediul științific, academic și industrial, deschiderii de noi oportunități de colaborare, precum și creșterii vizibilității la nivel național și internațional a activității de cercetare derulate. Astfel, în cadrul acestei faze a proiectului s‐a elaborat lucrarea științifică cu titlul ”Nouă metodă ecologică pentru îmbinarea aliajelor de titan / New ecologic method for joining of titanium alloys”, autori L.N. Boțilă, R. Cojocaru și C. Ciucă, publicată în revista Sudarea și Încercarea Materialelor / Welding and Material Testing, Nr.3/2019. De asemenea au fost pregătite date și elemente necesare elaborării unei noi lucrări științifice cu titlul preliminar "Soluții și experimente preliminare pentru dezvoltarea procedeului de sudare prin frecare cu element activ rotitor în mediu de gaz inert", pentru publicare în revista Sudarea și Încercarea Materialelor / Welding and Material Testing. A treia acțiune (D3) din planul de diseminare și valorificare a rezultatelor proiectului se referă la materiale de promovare a proiectului care să fie distribuite, pe parcursul derulării proiectului, cu ocazia participării ISIM la conferințe, târguri, expoziții, etc., în mediul științific, academic și industrial, către companii industriale. În cadrul acestei etape a proiectului s‐a realizat un material de prezentare tip fișă a proiectului‐format A4 (figura 14) pentru a fi distribuit cu broșura ISIM la saloane de invenții, evenimente științifice și tehnice, unde ISIM a participat sau a fost organizator.
12
a) b) c)
Figura 14 Materiale ‐ promovare proiect PN 19 36 01 01
ISIM Timișoara a participat, în perioada de desfășurare a prezentei etape a proiectului, la evenimente cu caracter inovativ, științific și tehnic, cu largă participare națională și internațională din mediul academic, științific și din industrie. La aceste evenimente a fost expus un material de promovare a proiectului (figura 14b), s‐a distribuit fișa de prezentare a proiectului (figura 14a) și s‐a distribuit broșura ISIM (figura 14c) care promovează și proiectul Nucleu PN 19 36 01 01: - Salonul Internațional de Invenții și Inovații Traian Vuia, 12‐14 iunie 2019, Timișoara; - A 20‐a Conferință Internațională de Tehnologii Neconvenționale ICNcT Conference 2019 /
20th International Conference of Nonconventional Technologies 10‐11 Octombrie 2019, București
- Conferința Internațională TIMA 19 Tehnologii Inovative pentru Îmbinarea Materialelor Avansate 7‐8 Noiembrie 2019, Timișoara
De asemenea, materiale de promovare a proiectului au fost distribuite cu ocazia efectuării de vizite în industrie ale specialiștilor ISIM. Astfel se contribuie la realizarea a celei de a patra acțiuni (D4) din planul de diseminare și valorificare a rezultatelor proiectului. Ca urmare au fost atinse toate punctele prevăzute în planul de diseminare al proiectului. Capitolul cinci prezintă concluziile bazate pe rezultatele obținute în cadrul prezentei etape a proiectului. Sintetizând activitățile desfășurate și rezultatele obținute în cadrul acestei faze a proiectului, se constată că s‐a realizat: ridicarea nivelului de automatizare proces sudare și monitorizare prin informatizarea unor module componente ale mașinii FSW, elaborându‐se Cartea tehnică pentru sistem de automatizare a procedeului de sudare FSW; s‐au realizat module/dispozitive și unelte de sudare pentru aplicarea sudării FSW‐IG; sisteme monitorizare și control proces sudare prin frecare cu element activ rotitor în mediu de gaz inert FSW‐IG; sistem complex de sudare FSW‐IG prin integrare module/dispozitive, unelte și sisteme de monitorizare proces, pe mașina de sudare FSW; s‐a elaborat Caietul de sarcini și Cartea tehnică/manualul de utilizare a sistemului de sudare FSW‐IG; s‐a realizat un program experimental preliminar de testare a funcționării sistemului de sudare la utilizarea sudării FSW–IG stabilindu‐se factori de influență specifici sudării FSW‐IG. De asemenea s‐a actualizat website‐ul proiectului, s‐a publicat o lucrare științifică și s‐au stabilit elemente pentru a doua lucrare științifică/tehnică; s‐au realizat materiale de promovare, respectiv promovarea proiectului la evenimente științifice.
13
Toate aceste informații și rezultate sunt cuprinse în raportul de cercetare aferent prezentei etape a proiectului.
Rezultate, stadiul realizării obiectivului fazei, concluzii și propuneri pentru continuarea proiectului (se vor preciza stadiul de implementare a proiectului, gradul de îndeplinire a obiectivului cu referire la țintele stabilite si indicatorii asociați pentru monitorizare si evaluare).
Stadiul de implementare a proiectului: S‐a finalizat faza 2 „Automatizare proces sudare FSW prin informatizarea mașinii FSW existente. Concepția și realizarea tehnicii de aplicare a sudării FSW în mediu de gaz inert, din punct de vedere al sistemului de sudare, respectiv al uneltelor de sudare” a proiectului Nucleu PN 19 36 01 01, fază la care se poate concluziona că: • S‐a realizat tehnica de lucru pentru sistem de sudare FSW‐IG; • S‐au utilizat unelte de sudare realizate din carburi sinterizate de wolfram P20S, cu umăr
neted, respectiv pin cu diferite dimensiuni și configurații geometrice: pin cilindric neted, pin conic neted și pin conic cu 4 teșituri plane;
• S‐au realizat trei variante de asigurare a gazului de protecție în zona de sudare: o varianta 1 ‐ alimentarea locală, unidirecțională, a zonei de lucru,, cu gaz de protecție; o varianta 2 ‐ alimentarea zonei de lucru a uneltei de sudare FSW cu un sistem circular
care asigură o distribuire uniformă a gazului inert în jurul uneltei; o varianta 3 – alimentarea zonei de lucru (din jurul uneltei de sudare) cu gaz de protecție
prin intermediul unei incinte pentru gaz, amplasată pe arborele principal al mașinii de sudare FSW.
• Monitorizarea forțelor dezvoltate în procesul de sudare se poate realiza prin intermediul sistemului de monitorizare a forțelor
• Monitorizarea temperaturii dezvoltate în procesul de sudare FSW în mediu de gaz protector, în funcție de varianta prin care se asigură gazul de protecție în zona de sudare, se poate utiliza fie un sistem de monitorizare a temperaturii prin termografie în infraroșu, fie monitorizarea temperaturii utilizând termocuple (funcție suplimentară a sistemului de monitorizare a forței, dar care poate fi utilizat și pentru monitorizarea temperaturii de proces);
• Experimentările preliminare au demonstrat că utilizarea argonului ca și gaz de protecție poate îmbunătăți calitatea îmbinărilor sudate.
• S‐au constatat și unele deficiențe ale soluțiilor alese până în această etapă a proiectului: o soluția de la varianta 3 (incinta) de aplicare a gazului de protecție trebuie îmbunătățită.
În cadrul etapei următoare a proiectului se va realiza definitivarea referențialului; o este necesară analizarea și eventual revizuirea unor soluții tehnice privind sistemele
care asigură prezența gazului de protecție, în special din punct de vedere vizual față de unealta de sudare FSW, în timpul secvenței de poziționare, care cuprinde poziționarea uneltei în raport cu materialele de sudat.
▪ Trebuie analizată cu atenție comportarea la sudare FSW‐IG a uneltei din carbură P20S, în raport cu TiGr2 și în corelare cu echipamentele în ansamblu.
▪ Diseminarea de informații privind rezultatele obținute în cadrul acestei etape a proiectului s‐a realizat prin actualizarea paginii web a proiectului, respectiv pregătirea de materiale de promovare a proiectului, precum și prezentarea, respectiv distribuirea acestora la târguri, expoziții, etc. la care ISIM a participat.
14
▪ S‐a elaborat și publicat lucrarea științifică cu titlul ”Nouă metodă ecologică pentru îmbinarea aliajelor de titan / New ecologic method for joining of titanium alloys”, autori L.N. Boțilă, R. Cojocaru și C. Ciucă, publicată în revista Sudarea și Încercarea Materialelor / Welding and Material Testing, Nr.3/2019.
▪ Au fost pregătite date și elemente necesare elaborării unei noi lucrări științifice cu titlul preliminar "Soluții și experimente preliminare pentru dezvoltarea procedeului de sudare prin frecare cu element activ rotitor în mediu de gaz inert", pentru publicare în revista Sudarea și Încercarea Materialelor / Welding and Material Testing.
Activitățile prevăzute pentru partea II a fazei 2 a proiectului au fost realizate, iar rezultatele obținute în această fază (parte din faza 2) a proiectului sunt în concordanță cu cele prezentate la pct. 3 și 4 și cu obiectivele prezentate la pct. 1 din prezentul raport de activitate și constau în:
• Ridicarea nivelului de automatizare proces sudare și monitorizare prin informatizarea unor module componente ale mașinii FSW. Carte tehnică sistem de automatizare a procedeului de sudare FSW (R2)
• Caiet de sarcini și manual de utilizare a sistemului de sudare (R5); • Module/dispozitive și unelte de sudare pentru aplicarea sudării FSW‐IG (R6, R7); • Sisteme monitorizare și control proces sudare prin frecare cu element activ rotitor în
mediu de gaz inert FSW‐IG (R8); • Sistem complex de sudare FSW‐IG prin integrare module/dispozitive, unelte și sisteme
de monitorizare proces, pe mașina de sudare FSW (R9); • Program experimental preliminar de testare a funcționării sistemului de sudare la
utilizarea sudării FSW în mediu de gaz inert. Factori de influență specifici sudării FSW‐IG, asupra procesului de sudare (R9);
• Website proiect actualizat (R14); • Articole / lucrări științifice sau tehnice (R15); • Materiale de promovare‐ fișă promovare (R16), • Promovare proiect la evenimente științifice (R17) • Raport de cercetare și raport de activitate cu rezultatele cercetării pentru faza 2 partea
II (R20) Rezultatele obținute în această fază a proiectului sunt în concordanță și cu rezultatele estimate prezentate în schema de realizare a proiectului. Lucrările în cadrul proiectului vor continua cu faza 3 “Verificarea prin experiment a tehnicii de aplicare a sudării FSW în mediu de gaz inert. Definitivare referențial”, în care se va realiza un program de verificare prin experiment a tehnicii de aplicare a FSW în mediu de gaz inert (Sistem complex de sudare FSW‐IG); se va definitiva documentația de execuție și se va definitiva referențialul.
Responsabil proiect,
Ing. Boțilă Lia‐Nicoleta
Top Related