1. no|iuni generale privind procesul de produc|ie
TRANSCRIPT
CUPRINS
Cap. 1. NOŢIUNI GENERALE PRIVIND PROCESUL DE PRODUCŢIE …..…...
1
1.1. Structura procesului de producţie ...…………………………...………… 1
1.2. Procesele tehnologice …………................................................................ 1
1.3. Tipuri de producţie ...…………................................................................ 4
Cap. 2. REALIZAREA PIESELOR METALICE PRIN TURNARE ………………
5
2.1. Generalităţi .................................………………………………………... 5
2.2. Turnarea în forme temporare ..................................................................... 6
2.3. Turnarea în forme durabile ........................................................................ 9
2.4. Defectele pieselor turnate .......................................................................... 11
Cap. 3. FABRICAREA PIESELOR PRIN METALURGIA PULBERILOR ……...
13
3.1. Principiul metodei ....................……………………………………….... 13
3.2. Tehnologia fabricării pieselor prin agregare de pulberi ............................ 14
3.3. Produse obţinute prin agregare de pulberi ................................................ 16
Cap. 4. PRELUCRAREA PRIN DEFORMARE PLASTICĂ A
MATERIALELOR METALICE ……..............................................................
17
4.1. Generalităţi ………………………............................................................ 17
4.2. Fenomene care însoţesc prelucrarea prin deformare plastică .................... 17
4.3. Încălzirea materialelor metalice în scopul deformării plastice .................. 18
4.4. Principiile prelucrării prin deformare plastică........................................... 18
4.5. Clasificarea procedeelor de deformare plastică ........................................ 19
4.6. Laminarea ……………………….............................................................. 19
4.7. Extrudarea ………………………............................................................. 21
4.8. Tragerea ………………………................................................................. 22
4.9. Forjarea ……………………….................................................................. 24
4.10. Prelucrarea prin deformare plastică a tablelor ........................................... 27
4.11. Defectele pieselor realizate prin deformare pastică .................................. 28
Cap. 5. SUDAREA MATERIALELOR METALICE ……..........................................
30
5.1. Generalităţi ………………………............................................................ 30
5.2. Sudarea prin topire .................................................................................... 31
5.3. Sudarea prin presiune ................................................................................ 43
Cap. 6. PROCEDEE CONEXE SUDĂRII ……............................................................
54
6.1. Tăierea termică .......................................................................................... 54
6.2. Asamblarea prin lipire ............................................................................... 55
6.3. Încărcarea prin sudare şi metalizare .......................................................... 56
Cap. 7. MATERIALE NEMETALICE …….................................................................
58
7.1. Materiale lemnoase …………….............................................................. 58
7.2. Produse finite din industria celulozei şi hârtiei ........................................ 59
7.3. Mase plastice ....……………..................................................................... 60
7.4. Sticla .......................................................................................................... 62
7.5. Materiale ceramice .................................................................................... 63
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 1
1. NO|IUNI GENERALE PRIVIND
PROCESUL DE PRODUC|IE
1.1. Structura procesului de produc\ie
Crearea oric[rui produs este rezultatul unui proces de produc\ie definit ca un proces tehnico-
economic complex care cuprinde ]ntreaga activitate desf[=urat[ ]ntr-o societate comercial[ sau loc de
munc[.
Componenta de baz[ a unui proces de produc\ie o constituie procesele de baz[ (fig. 1.1), care
contribuie direct la transformarea materiilor prime ]n produse finite, ca de exemplu: ob\inerea de
semifabricate turnate, forjate sau sudate, prelucrarea prin a=chiere a semifabricatelor pentru ob\inerea
de piese finite, tratamente termice sau termochimice, asamblarea pieselor ]n subansambluri =i apoi ]n
ansambluri, rezult`nd produsul finit.
Fig. 1.1. Componentele pocesului de produc\ie.
Procesele auxiliare ajut[ la buna desf[=urare a proceselor de baz[, cuprinz`nd: fabricarea de
scule, dispozitive, verificatoare (S.V.D.-uri); ]ntre\inerea =i repararea ma=inilor-unelte =i a utilajelor
]n cadrul proceselor de baz[; transportul pieselor, semifabricatelor =i materialelor etc.
Pentru buna desf[=urare a procesului de produc\ie sunt necesare =i alte activit[\i ca de exemplu,
cele de preg[tire a proceselor de baz[ =i auxiliare, activit[\i de conducere (manageriale) =i activit[\i de
desfacere =i livrare. Practic un proces de produc\ie nu se consider[ ]ncheiat p`n[ c`nd produsele
realizate nu au fost desf[cute pe pia\[.
Pentru buna desf[=urare a procesului de produc\ie, societatea constructoare de ma=ini, ca de
altfel orice societate a unei ramuri economice, trebuie s[ dispun[ de o organizare corespunz[toare
scopului propus. Produsele =i procesele de produc\ie sunt concepute, proiectate, organizate =i conduse
din punct de vedere tehnico-economic, de speciali=ti cu calificare corespunz[toare.
Elementul de baz[ ]n organizarea unei societ[\i comerciale ]l constituie sec\ia.
}n func\ie de profilul lor sec\iile pot fi :
- de preg[tire a fabrica\iei - ]n care se ]ntocme=te toat[ documenta\ia necesar[ procesului de
produc\ie;
- de baz[ - ]n care se desf[=oar[ o parte a procesului de produc\ie, ]n scopul ob\inerii unei
p[r\i din produs sau a ]ntregului produs ;
- auxiliare - ]n care se desf[=oar[ procesele auxiliare ;
- de deservire - ]n care se desf[=oar[ procesele de deservire a sec\iilor de baz[ sau auxiliare.
1.2. Procesele tehnologice
a. Structura procesului tehnologic
Procesul tehnologic este o component[ a procesului de produc\ie ]n decursul c[ruia se
efectueaz[ logic =i treptat, modific[rile =i transform[rile materialelor necesare ob\inerii produsului.
Proces de
produc\ie
Proces
de
conducere
Procese
de
baz[
Procese
auxiliare
Procese de preg[tire
a proceselor de baz[
=i auxiliare
Procese
de desfacere
=i livrare
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 2
}n cadrul procesului tehnologic, materia prim[ cu propriet[\i neadecvate utiliz[rii directe este
supus[ unui =ir de transform[ri ]n vederea ob\inerii unui produs cu func\ii =i propriet[\i bine stabilite.
}n func\ie de scopul urm[rit, procesele tehnologice utilizate ]n construc\ia de ma=ini =i aparate
permit :
- modificarea propriet[\ilor fizico-mecanice ale materialului f[ra a urm[ri dar nu =i f[r[ a modifica
forma =i dimensiunile;
- modificarea formei dimensiunilor, pozi\iei reciproce =i calit[\ii suprafe\elor semifabricatelor =i
pieselor f[r[ a urm[ri dar nu =i f[r[ a modifica propriet[\ile.
Se pot deosebi astfel, urm[toarele categorii de procese tehnologice:
- de prelucrare, prin care materiile prime se modific[ treptat, transform`ndu-se ]n semifabricate
=i apoi ]n piese finite;
- de asamblare, prin care piesele sunt grupate ordonat ]n subansambluri =i apoi ]n ansambluri,
reprezent`nd produse finite;
- de reparare =i recondi\ionare prin care pieselor sau subansamblelor care sau degradat ]n timp
ca urmare a func\ion[rii li se restabilesc caracteristicile ini\iale.
Elementul de baz[ al oric[rui proces tehnologic ]l reprezint[ opera\ia tehnologic[, definit[ ca
fiind acea parte a procesului tehnologic efectuat[ de c[tre un muncitor sau o echip[ de muncitori f[r[
]ntrerupere, la un singur loc de munc[, cu uneltele =i utilajele necesare, ]n scopul modific[rii
propriet[\ilor fizico-mecanice, formei =i dimensiunilor, netezirii =i aspectului suprafe\elor materiilor
prime sau semifabricatelor supuse prelucr[rii.
Opera\iile la r`ndul lor se subdivid ]n a=ez[ri, faze (p[r\i ale opera\iei care se realizeaz[ ]ntr-o
singur[ a=ezare =i pozi\ie a piesei de prelucrat, cu acelea=i unelte de lucru =i cu acela=i regim de
lucru).
}n timpul fazelor de lucru se execut[ m`nuiri, reprezent`nd totalitatea mi=c[rilor efectuate de
c[tre muncitori ]n timpul lucrului.
b. Semifabricate =i piese finite
Pentru a ob\ine o pies[ finit[ este necesar s[ se parcurg[ mai multe etape de prelucrare a unui
semifabricat.
Semifabricatul poate fi definit ca o bucat[ de material mai mult sau mai pu\in apropiat[ ca
form[ de piesa ce urmeaz[ a fi ob\inut[, care a suferit o serie de prelucr[ri ]nainte de a se ajunge la
piesa finit[. De regul[ ultimele opera\ii aplicate semifabricatului au ca scop ]ndep[rtarea unui surplus
de material, prin a=chiere.
Masa semifabricatului este mai mare dec`t masa piesei :
psf MM (1.1)
Ideal este ca un semifabricat s[ se apropie c`t mai mult ca form[ =i dimensiuni de piesa finit[
(scad consumul de material =i manopera).
Piesa finit[ poate fi considerat[ ca fiind unitatea de baz[ a unui produs iar ob\inerea pieselor
scopul urmarit al majorit[\ii proceselor tehnologice aplicate ]n construc\ia de ma=ini =i aparate.
Orice pies[ poate fi caracterizat[ prin :
- compozi\ia materialului ;
- structura (conferit[ de obicei prin metode de ob\inere a semifabricatului =i prin tratamente
termice) ;
- forma piesei (configura\ia, ]ntinderea suprafe\elor, precizia =i calitatea suprafe\elor).
c. Eficien\a unui proces tehnologic
Orice proces tehnologic trebuie s[ fie eficient. Dintre numero=ii indicatori de efien\[ mai
importan\i sunt: costul, calitatea =i siguran\a ]n func\ionare a produselor, productivitatea, consumul de
material etc.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 3
Costul produselor sau al pieselor se poate exprima ]n lei/produs sau lei/lot de piese. Costul unui
lot de produse (piese) identice Cs este dat de rela\ia:
nVFCs , (1.2)
]n care F reprezint[ cheltuieli fixe; V – cheltuieli variabile; n – num[rul de piese din lot.
Cheltuielile fixe se determin[ prin procedee de calcul conven\ionale =i cuprind cheltuieli
efectuate cu utilajul tehnologic (amortizare, func\ionare, ]ntre\inere) =i cheltuieli generale ale sec\iei =i
]ntreprinderii (]ntre\inere cl[diri, retribu\ie pentru muncitori auxiliari =i TESA).
Cheltuielile variabile se determin[ direct pe unitatea de produs =i cuprind cheltuielile cu
materiale consumate, cheltuieli cu manopera (celor care lucreaz[ nemijlocit pentru realizarea
produsului) la care se adaug[ cheltuielile cu regia (ex.: producerea aerului comprimat, procurarea
energiei electrice etc.)
Costul unui produs Cp se poate determina din rela\ia :
n
FV
n
CC s
p . (1.3)
}n figurile 1.3 =i 1.4 sunt reprezentate grafic rela\iile 1.2 =i 1.3.
Fig. 1.3. Varia\ia costului unui lot de produse
func\ie de num[rul de piese din lot.
Fig. 1.4. Varia\ia costului unui produs
func\ie de num[rul de piese din lot.
Consumul de material – coeficient de utilizare al materialului :
(%).100M
MM
sf
pm (1.4)
}n construc\ia de ma=ini acest coeficient are valori cuprinse ]ntre 40% =i 90%.
Calitatea – este o no\iune mai larg[, incluz`nd totalitatea ]nsu=irilor fizico-tehnice =i estetice
ale piesei sau produsului finit. O importan\[ deosebit[ (din punct de vedere al prelucr[rilor mecanice)
revine preciziei dimensionale a pieselor, cu referire la precizia dimensiunilor, formei suprafe\elor,
pozi\iei reciproce a suprafe\elor =i calit[\ii acestora. Siguran\a ]n func\ionare – fiabilitatea unui produs
depinde direct de calitatea sa.
d. Proiectarea proceselor tehnologice
La stabilirea unui proces tehnologic se pleac[ de la ideea c[ el este un proces multidimensional
cu foarte mul\i parametri rezulta\i din interac\iunea concret[ a unor materiale reale cu mijloacele de
transformare a acestora ]n reperele componente ale produsului.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 4
Stabilirea procesului tehnologic necesit[ o
serie de informa\ii legate at`t de piesa sau
produsul ce trebuie realizate, c`t =i de cadrul
organizatoric ]n care se va realiza procesul de
produc\ie (tipul de produc\ie, organizarea =i
dotarea societ[\ii comerciale), a=a cum reiese din
schema prezentat[.
Procesul tehnologic trebuie s[ aib[ eficien\[
maxim[. Aceasta presupune stabilirea mai multor
variante optime pe baza indicatorilor de eficien\[.
Fig. 1.5. Alegerea variantei optime de proces
tehnologic pe baza indicatorilor de eficien\[.
Proiectarea unui produs cuprinde:
- proiectarea func\ional[ - conceperea produsului astfel ]nc`t s[ corespund[ cerin\elor
func\ionale impuse;
- proiectarea tehnologic[ - conceperea produsului astfel ]nc`t el s[ poat[ fi realizat
printr-o tehnologie c`t mai convenabil[.
Apare astfel o determinare reciproc[ a proiect[rii produsului =i proiect[rii tehnologiei de
fabrica\ie adic[: nu numai cerin\ele calitative ale produsului impun stabilirea procesului tehnologic, ci
=i tehnologia impune definitivarea construc\iei optime a produsului.
Se introduce no\iunea de tehnologicitate a produsului (piesei). Un produs sau o pies[ sunt
construite tehnologic dac[ permit ob\inerea lor cu pre\ de cost minim asigur`ndu-se prelucrarea,
controlul =i asamblarea prin cele mai simple mijloace.
1.3. Tipuri de produc\ie
Modul ]n care este organizat[ activitatea de produc\ie ]ntr-o societate comercial[ cu profil de
construc\ii ma=ini depinde de volumul produc\iei, de m[rimea (masa) produselor =i de complexitatea
lor.
Se deosebesc :
- produc\ie de unicate sau individual[;
- produc\ie de serie caracterizat[ prin executarea produselor ]n loturi sau serii care se
repet[ regulat, la anumite intervale de timp, utilajul folosit are caracter universal sau
specializat, productivitatea muncii este mai mare iar costul produselor este mai mic
dec`t la produc\ia de unicat. Se deosebesc (]n func\ie de m[rimea lotului) trei tipuri
de serii: serie mic[, serie mijlocie =i serie mare.
- produc\ie de mas[. Acest tip de produc\ie se caracterizeaz[ prin: func\ionarea
ne`ntrerupt[ o perioad[ mai mare de timp a acelora=i utilaje; utilizarea unor linii de
fabrica\ie; utilaje de mare productivitate; calificare sc[zut[ a muncitorilor.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 5
2. REALIZAREA PIESELOR METALICE PRIN TURNARE
2.1. Generalit[\i
Turnarea este o metod[ tehnologic[ de fabricare a pieselor prin solidificarea materialului
metalic topit introdus ]n cavit[\ile de lucru ale unor forme cu configura\ie =i dimensiuni
corespunz[toare numite forme de turnare.
Turnarea este utilizat[ ca procedeu pentru fabricarea:
pieselor cu configura\ie complex[ (carcase de pompe sau turbine, corpuri de robinete);
pieselor cu gabarite =i mase mari (batiuri pentru ma=ini unelte, corpuri de ma=ini);
pieselor din materiale metalice neprelucrabile prin alte metode tehnologice (fonte,
siluminiuri).
}n construc\ia de ma=ini ponderea pieselor turnate este de 20÷ 90% din greutatea ma=inilor.
Prin turnare se pot ob\ine piese cu greutatea de la c`teva grame p`n[ la sute de tone.
Avantajele turn[rii sunt:
complexitatea pieselor ob\inute;
dimensiunile pieselor sunt apropiate de cele ale pieselor finite (prelucr[rile mecanice sunt
simplificate);
echipamentul tehnologic de turnare este relativ simplu =i ieftin;
posibilitatea folosirii unor linii de fabrica\ie mecanizate sau automatizate;
uniformitate relativ crescut[ a structurii.
Dezavantajele turn[rii sunt:
caracteristici de rezisten\[ mai sc[zute dec`t ]n cazul pieselor deformate plastic;
timp de fabricare mai lung etc.
Clasificarea procedeelor de turnare este prezentat[ ]n figura 2.1.
Fig. 2.1. Clasificarea procedeelor de turnare.
Formele temporare sunt alc[tuite din amestec de formare =i sunt utilizate la o singur[ turnare.
Formele semipermanente sunt confec\ionate din amestec de formare =i semifabricate metalice
sau ceramice fiind utilizate la sute de turn[ri (cu remedieri dup[ fiecare turnare).
Formele permanente (cochiliile) sunt confec\ionate din materiale metalice =i sunt utilizate la
nenum[rate turn[ri.
Etapele fabric[rii unei piese turnate sunt prezentate ]n figura 2.2.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 6
Fig.2.2. Etapele fabric[rii pieselor turnate.
2.2. Turnarea ]n forme temporare
2.2.1. Structura formelor temporare de turnare
Turnarea ]n forme temporare este indicat[ ]n cazul turn[rii pieselor unicat sau de serie mic[.
a. Planele de separa\ie se prev[d pentru extragerea u=oar[ a modelului din form[ si trebuie s[
fie ]n num[r c`t mai mic (]n scopul folosirii unui num[r minim de miezuri =i p[r\i demontabile ale
modelelor). Partea principal[ din pies[ cu precizia cea mai ridicat[ trebuie s[ se afle ]n zona inferioar[ a
formei.
b. Semiramele de turnare sunt dispozitive metalice folosite pentru sus\inerea amestecului de
formare, turnare =i constituire a pieselor turnate. Se asambleaz[ =i centreaz[ cu ajutorul elementelor de
fixare 11. Pentru piesele cu ]n[l\ime mare formarea se face ]n mai multe rame (suprapuse).
c. Placa de turnare este elementul util pentru sus\inerea =i “dirijarea” corect[ a formei
temporare.
d. R[sufl[torii sunt orificii realizate ]n vederea cre=terii permeabilit[\ii la gaze a amestecurilor
de formare.
e. Canalul de aerisire se execut[ pentru a permite evacuarea gazelor din cavitatea formei.
f. Cavitatea formei reprezint[ spa\iul determinat ]n interiorul formei ]n vederea realiz[rii piesei
turnate. Cavitatea formei se realizeaz[ cu ajutorul modelelor sau =abloanelor (confec\ionate din lemn,
material u=or fuzibil sau metal).
Pentru realizarea unor piese turnate de calitate superioar[ se au ]n vedere:
- propriet[\ile de turnare ale metalelor =i aliajelor:
- fuzibilitatea - proprietatea unui material metalic de a trece ]n stare topit[ la o
temperatur[ caracteristic[ numit[ temperatur[ de topire;
- fluiditatea - proprietatea materialelor metalice topite de a curge =i a umple toate
detaliile cavit[\ii formei;
- contrac\ia - proprietatea materialelor metalice de a-=i mic=ora dimensiunile ]n
timpul r[cirii =i solidific[rii.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 7
- tendin\a de generare a tensiunilor interne (termice, de contrac\ie, structurale);
- tendin\a materialelor metalice de a interac\iona cu gazele (se prev[d canale de aerisire);
- posibilitatea umplerii totale a cavit[\ii (se prev[d maselote, r[citori, se are ]n vedere tipul de
solidificare etc.).
g. Miezurile (interioare sau exterioare, orizontale sau verticale) se utilizeaz[ ]n cazul ]n care
piesele turnate trebuie s[ prezinte goluri. Miezurile sunt executate, prin opera\ia de miezuire, ]n cutiile
de miez =i sunt fixate ]n cavitatea formei prin intermediul m[rcilor. Miezurile pot fi confec\ionate din
materiale u=or fuzibile, amestecuri de formare sau din metal.
h. Maselotele sunt rezervoare de metal lichid care asigur[ umplerea continu[ =i total[ a cavit[\ii
formei. Volumul lor trebuie s[ fie calculat astfel ]nc`t timpul de contrac\ie ]n maselot[ s[ fie mai mare
dec`t timpul de contrac\ie ]n cavitatea formei (dimensionarea corect[ a maselotei).
Dup[ forma pe care o au, maselotele sunt orizontale sau verticale; dup[ modul de deta=are fa\[
de pies[ sunt deta=abile prin =trangulare sau prin forfecare; ]n func\ie de presiunea de lucru sunt
maselote f[r[ presiune sau cu presiune; func\ie de temperatura de lucru pot fi: protejate termic,
neprotejate termic sau ]nc[lzite; ]n func\ie de tipul leg[turii cu cavitatea formei sunt directe sau
indirecte etc.
i. Re\eaua de turnare reprezint[ ansamblul elementelor care servesc la introducerea metalului
topit ]n cavitatea formei. Proiectarea corespunz[toare a re\elei de turnare presupune realizarea unui
debit constant de curgere a aliajului lichid, pe toat[ ]n[l\imea piciorului p`lniei.
Re\elele de turnare se clasific[ ]n: re\ele de turnare directe, re\ele de turnare ]n sifon =i re\ele de
turnare cu atac lateral.
2.2.2. Formarea manual[, folosind amestecuri de formare obi=nuite
Etapele fabric[rii pieselor turnate sunt conforme cu cele din figura 2.2.
1. Prepararea amestecului de formare
Amestecul de formare este compus din nisip, lian\i =i materiale de adaos.
Nisipul (de cuar\, de zirconiu, de cromit) se clasific[ ]n func\ie de: cantitatea componentelor
levigabile, forma granulelor, granula\ia medie etc.
Lian\ii au rol de a lega nisipul =i de a conferi plasticitate amestecului. Lian\ii pot fi organici =i
anorganici (naturali, artificiali). Argila este un liant anorganic natural =i cristalizeaz[ sub form[ de
lamele (men\in ]ntre ele o cantitate relativ mare de ap[).
Lian\ii anorganici artificiali sunt:
- cimentul - un amestec de oxizi (CO2; SiO2; Al2O3) care ]n prezen\a apei cap[t[ plasticitate =i o dat[
cu eliminarea ei se durific[;
- gipsul – un silicat de sodiu care are plasticitate ]n prezen\a apei =i se durific[ la pierderea ei. Aceste
componente nu mai pot deveni plastice dup[ durificare. Lian\ii organici sunt uleiurile de in sau floarea
soarelui =i r[=inile (realizeaz[ ]nt[rirea prin polimerizare).
Materiale de adaos confer[ specificitate amestecului de formare =i ]mbun[t[\esc propriet[\ile
acestuia (pleava =i rumegu=ul, prin ardere, duc la formarea golurilor de aer care determin[ cre=terea
permeabilit[\ii; vopsele aplicate pe suprafa\a cavit[\ii formei determin[ cre=terea refractarit[\ii etc.).
Prepararea amestecului de formare se face ]n sec\ii speciale, dup[ o prealabil[ sortare a elementelor,
dup[ re\ete corespunz[toare metodelor de turnare. Amestecurile pot fi folosite pentru formarea
modelelor =i a miezurilor.
2. Executarea cavit[\ilor formelor =i a miezurilor
Pentru executarea cavit[\ilor formelor se folosesc modelele, care au aceea=i configura\ie cu a
pieselor ce urmeaz[ s[ fie turnate, sau =abloanele, care elimin[ amestecul de formare prin intermediul
gener[rii suprafe\elor prin transla\ie =i rota\ie. Formele se realizeaz[ manual sau mecanizat, ]n rame de
formare sau ]n solul turn[toriei. Criteriile de executare a cavit[\ii formei au ca elemente de baz[ desenul
de proiectare =i implicit:
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 8
a) adaosul de prelucrare (stratul de material, m[surat perpendicular pe suprafa\a de prelucrat, ce
urmeaz[ s[ fie ]ndep[rtat prin prelucr[ri succesive). Adaosurile de prelucrare ofer[ posibilitatea
rigidiz[rii piesei;
b) adaosul tehnologic (stratul de material, care nu se poate ]ndep[rta prin tehnologia de
fabrica\ie =i care urmeaz[ s[ fie eliminat prin prelucr[ri ulterioare);
c) adaosul de contrac\ie (diferen\a dimensional[ dintre model =i piesa turnat[).
}n general, la proiectare, se are ]n vedere existen\a posibilit[\ii de extragere c`t mai u=oar[ a
pieselor din cavitatea formei, prin realizarea ]nclin[rilor corespunz[toare. Suprafe\ele interioare trebuie
s[ permit[ o u=oar[ cur[\ire. Se are ]n vedere solidificarea uniform[ sau dirijat[.
Solidificarea uniform[ o ]nt`lnim ]n cazul suprafe\elor mari. Solidificarea dirijat[ presupune
utilizarea maselotelor cu rolul de a completa volumul retasurii =i de a men\ine temperatura ]nalt[ de
turnare. Cu toate acestea, ]n cadrul solidific[rii pot apare nodurile termice (concentr[ri de volum care se
solidific[ mai greu =i mai t`rziu) =i deci posibilitatea ruperii ]n acea zon[ prin apari\ia fisurilor.
Pentru evitarea nodurilor termice se folosesc r[citori sau se racordeaz[ piesa pentru uniformizarea
sec\iunii. Uneori se folosesc miezuri de fier sau se folose=te metoda sferelor minime (o sfer[ ]nscris[ ]n
orice punct al unei sec\iuni s[ poat[ fi dirijat[ spre exterior.
La proiectare, se calculeaz[ grosimea optim[ a pere\ilor pieselor ]n func\ie de rolul peretelui
piesei, de gabaritul piesei =i de metoda de turnare. Miezurile sunt executate prin opera\ia de miezuire.
3. Uscarea formelor
Uscarea formelor se realizeaz[ prin procedee fizice sau chimice. Procedeele fizice sunt:
a) uscarea cu gaze fierbin\i;
b) uscarea cu infraro=ii (folosind arz[toare naturale);
c) uscarea folosind curen\i de ]nalt[ frecven\[.
Uscarea pe cale chimic[ determin[ distrugerea formelor.
4. Asamblarea formelor
Ansamblarea formelor are ]n vedere asamblarea ramelor de formare, asamblarea miezurilor =i
fixarea contragreut[\ilor la partea superioar[, pentru eliminarea posibilit[\ii de dezasamblare a
elementelor.
5. Turnarea
Turnarea se realizeaz[ pe la partea inferioar[ a oalei de turnare, pentru o\el (datorit[ zgurei lichide
de la suprafa\[) =i pe la partea superioar[ a oalei de turnare, ]n cazul fontelor. Firul de turnare este
continuu =i nu trebuie s[ aib[ o ]n[l\ime mare.
6. Solidificarea
Solidificarea se face, ]n func\ie de materialul turnat, mai repede la o\el datorit[ apari\iilor
contrac\iilor =i tensiunilor interne =i mai ]ncet la fonte. Cu c`t un metal are contrac\ia mai mare, cu at`t
dezbaterea se face mai repede.
7. Dezbaterea
Dezbaterea este opera\ia de extragere a pieselor =i miezurilor folosind traverse sau site
vibratoare, care prin vibra\ii determin[ desprinderea ramelor de turnare, a miezurilor =i pieselor.
Amestecul de formare se recupereaz[ =i este folosit (dac[ corespunde din punct de vedere al cerin\elor
tehnice), dup[ eventuale ]mbun[t[\iri, la executarea formelor =i a miezurilor.
8. Cur[\irea pieselor
Cur[\irea se refer[ ]n general la ]ndep[rtarea maselotelor, a re\elelor de turnare =i a amestecului
de formare de pe suprafe\ele pieselor.Cur[\irea se poate face prin procedee mecanice, termice sau
chimice. Procedeele mecanice se refer[ la spargerea formei, t[ierea cu fier[straie, circulare etc. a
maselotelor =i re\elelor de turnare precum =i la ]ndep[rtarea amestecului de formare prin sablare sau
folosirea tobelor rotative. Procedeele termice se refer[ la ]ndep[rtarea prin oxidare cu flac[r[
oxiacetilenic[, topire cu arcul electric sau pulverizare =i topire cu arc electric sau jet de plasm[.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 9
Procedeele termice, datorit[ temperaturilor ridicate, produc modific[ri locale din punct de vedere a
structurii materialului pieselor =i pot duce la apari\ia fisurilor prin dilatare. Procedeele chimice
presupun utilizarea carbona\ilor.
9. Aplicarea tratamentelor termice
Tratamentele termice se aplic[, ]n general, pieselor turnate pentru modificarea structurii =i
eliminarea tensiunilor interne. Tipurile de tratamente termice frecvent aplicate sunt recoacerea de
detensionare, recoacerea complet[, recoacerea incomplet[ =i recoacerea de omogenizare.
10. Controlul tehnic aplicat pieselor turnate
}n general, piesele turnate sunt supuse analizelor defectoscopice (cu lichide penetrante, cu
radia\ii penetrante, cu ultrasunete =i cu pulberi magnetice), controlului dimensional, gabaritic, de
calitate etc. Rebuturile recuperabile sunt recondi\ionate, iar cele irecuperabile sunt topite =i folosite
pentru elaborarea noilor aliaje.
2.2.3. Formarea mecanizat[, folosind amestecuri de formare obi=nuite
Avantajele mecaniz[rii sunt cre=terea productivit[\ii, preciziei =i gradului de compactizare a
amestecului de formare.
Dezavantaje procedeelor de acest tip constau ]n folosirea miezurilor metalice (tensiuni interne
suplimentare) =i faptul c[ formele sunt crude (rezisten\[ sc[zut[). Formarea mecanizat[ se poate face:
prin presiune, folosind ma=ini pneumatice sau hidraulice; prin presare cu membran[ de cauciuc; prin
aruncare; prin insuflare; prin scuturare etc.
2.2.4. Turnarea ]n forme cu pere\i sub\iri, folosind amestecuri de formare speciale
Formele cu pere\i sub\iri (forme coji) sunt forme temporare ob\inute ]n general din nisip cuar\os
=i lian\i speciali. Formele coji se pot ob\ine prin formarea cu modele calde sau cu modele u=or
fuzibile.
a. Executarea formelor coji folosind modele calde
}n aceast[ situa\ie cavitatea formei rezult[ prin asamblarea a dou[ coji sub\iri confec\ionate
dintr-un amestec de formare refractar =i ]nt[rit pe cale termo-chimic[. Amestecul de formare este
alc[tuit din nisip cuar\os de granula\ie fin[ =i o r[=in[ sintetic[ ca liant (novolacul, bachelita). Modelele
sunt confec\onate din font[ cenu=ie, aliaj de aluminiu sau o\el.
Pentru executarea miezurilor se folosesc cutii de miez metalice, ]nc[lzite la 2500C ]n care se
afl[ amestec de formare termoreactiv. Semiformele coji se ]mpacheteaz[ ]n nisip sau alice de font[ cu
scopul de a le m[ri rezisten\a ]n timpul procesului de turnare. Dup[ ]mpachetare, urmeaz[ turnarea
aliajului, dezbaterea prin spargerea formei =i cur[\irea.
b. Executarea formelor coji cu modele u=or fuzibile
“Cojile” se ob\in prin scufundarea repetat[ a unor modele u=or fuzibile (stearin[ =i parafin[) ]n
vopsele refractare (se ]nt[resc pe cale chimic[). Modelele u=or fuzibile se ob\in prin injectarea ]n
matri\[ a compozi\iei de stearin[ =i parafin[, se prind sub form[ de ciorchine =i se introduc ]n barbotina
refractar[. Modelele se ]nt[resc prin bombardare cu nisip =i calcinare la 910°C.
Metalul se toarn[ ]n forma coaj[, anterior fixat[ ]n rame metalice umplute cu amestec de
formare. Metoda se utilizeaz[ pentru ob\inerea pieselor mici de mare precizie (din font[ sau o\el) =i a
unor piese din aliaje dure care nu mai sufer[ modific[ri.
2.3. Turnarea ]n forme durabile
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 10
Formele durabile sunt confec\ionate din aliaje metalice =i rezist[, teoretic, la un num[r infinit de
turn[ri. Procedeele de turnare ]n forme durabile asigur[ ob\inerea unor avantaje majore, cum ar fi:
- cre=terea calit[\ii pieselor turnate (caracteristicile mecanice, precizia dimensional[, calitatea
suprafe\elor);
- ]mbun[t[\irea indicatorilor tehnico-economici ai produc\iei (cre=terea productivit[\ii,
reducerea consumului de materii prime =i materiale, eliminarea opera\iilor de formare );
- asigurarea unor condi\ii mai bune de munc[.
Datorit[ costului ridicat al formelor metalice =i al utilajelor de turnare, acest procedeu se
justific[ numai ]n cazul produc\iei de serie.
Problemele tehnologice care apar ]n aceste situa\ii sunt:
- asigurarea evacu[rii gazelor din form[ (se prev[d r[sufl[tori =i canale de aerisire,
dimensionate corespunz[tor);
- vitezele mari de r[cire a aliajelor (alegerea corect[ a materialelor metalice din care sunt
confec\ionate formele =i pre`nc[lzirea acestora) care pot duce la ob\inerea unor structuri
necorespunz[-toare ale pieselor turnate prin pierderea rapid[ a fluidit[\ii (font[ alb[ ]n stratul
superficial al fontei cenu=ii, acest lucru cre`nd dificult[\i la prelucrarile mecanice) =i la
umplerea incomplet[ a formei.
Turnarea ]n forme durabile poate fi: gravita\ional[, sub presiune sau centrifugal[.
2.3.1. Turnarea ]n cochile (turnarea gravita\ional[)
Cochiliile sunt forme de turnare permanente ]n care se introduce metalul topit numai sub
ac\iunea for\elor gravita\ionale. Cochiliile pot fi monolit (lingotiera) sau din dou[ buc[\i (cu plan de
separa\ie vertical sau orizontal).
Turnarea ]n cochil[ presupune urm[toarele etape tehnologice:
1) Confec\ionarea cochiliilor =i a miezurilor:
cochiliile sunt metalice (font[, o\el, aluminiu);
miezurile sunt metalice sau din amestec de formare.
2) Preg[tirea cochiliei pentru turnare:
a) acoperirea suprafe\elor interioare ale cochiliei cu un material refractar (grafit, argil[ refractar[
etc.) =i cu o vopsea de protec\ie (pe baz[ de petrol);
b) pre]nc[lzirea =i asamblarea cochiliei.
3) Turnarea metalului topit, care se poate face prin una din metodele:
direct[ (pentru cazul cochiliilor monolit);
]n sifon (pentru cochiliile din dou[ buc[\i);
cu atac lateral: prin re\elele de turnare prelucrate ]n corpul cochiliei sau prin re\elele de
turnare ata=ate cochiliei.
4) Dezbaterea din form[, care se poate face prin ]mpingerea sau extragerea piesei cu elementele
de lucru existente ]n corpul cochiliei, sau prin dezmembrarea cochiliei.
5) }ndep[rtarea re\elelor de turnare, maselotelor =i a bavurilor (prin t[iere sau prin lovire).
Produsele ob\inute prin acest procedeu de turnare sunt: pistoane pentru motoare, buc=e,
segmen\i pentru pistoane, ro\i din\ate, cilindrii de laminor. Folosind miezurile se pot ob\ine piese cu
goluri interioare. Miezurile pot fi confec\ionate din metal sau din amestec de formare. Miezurile
metalice trebuie extrase imediat dup[ turnare pentru a nu ]mpiedica contrac\ia.
2.3.2. Turnarea sub presiune
Turnarea sub presiune este un procedeu de turnare la care introducerea materialului metalic
topit ]n cavitatea formei se face sub ac\iunea unei presiuni exterioare. Prin acest procedeu se toarn[ ]n
special piese din aliaje neferoase (pe baz[ de zinc, aluminiu, cupru etc.), put`ndu-se ob\ine =i piese
bimetalice.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 11
}n acest scop se utilizeaz[ ma=inile de turnare (camera de presare plus matri\[), care se
clasific[:
a - dup[ tipul ma=inii folosite:
ma=ini cu camer[ rece cu piston (orizontal sau vertical);
ma=ini cu camer[ cald[ (cu piston sau cu gaz);
b - ]n func\ie de presiunea realizat[:
de joas[ presiune (p < 200 bar);
de ]nalt[ presiune (p > 200 bar; ma=ini cu camer[ rece).
Spre deosebire de procedeul anterior, datorit[ frec[rii dintre materialul metalic topit =i pere\ii
formei, cre=te temperatura de lucru =i odat[ cu aceasta fluiditatea (umplerea total[ a cavit[\ii formei).
Procedeul se aplic[ de obicei pieselor mici cu configura\ii complexe =i pere\i sub\iri.
Matri\ele se confec\ioneaz[ din o\eluri ]nalt aliate (=i miezurile – fixe sau mobile), pentru a
rezista la =ocuri termice, sunt tratate termochimic (nitrate, cromate etc) ]n scopul cre=terii durabilit[\ii
=i apoi sunt acoperite cu vopsele de protec\ie. Etapele turn[rii sub presiune cu camer[ rece, cu piston
vertical sunt:
- turnarea metalului lichid ]n cilindrul de lucru;
- comprimarea metalului, ]n camera de presare, cu ajutorul pistonului superior;
- dezbaterea piesei din semicochila mobil[, cu ajutorul extractoarelor ac\ionate de arcuri =i
]ndep[rtarea de=eului la sf`r=itul cursei de ridicare a celor dou[ pistoane.
}n cazul turn[rii sub presiune cu camer[ cald[ precizia de lucru este foarte ridicat[, rezult`nd
piese turnate ale c[ror suprafe\e care nu se mai supun prelucr[rii mecanice ulterioare.
2.3.3. Turnarea centrifugal[
Turnarea centrifugal[ se define=te ca fiind procedeul de turnare ]n forme metalice aflate ]n
mi=care de rota\ie; metalul topit fiind proiectat centrifugal pe peretele formei.
Turnarea centrifugal[ se poate realiza folosind ma=ini cu ax (pentru confec\ionarea pieselor
scurte cu diametru mare) =i cu ax orizontal (pentru confec\ionarea pieselor lungi cu diametru sc[zut).
Avantajele turn[rii centrifugale sunt:
ob\inerea pieselor tubulare f[r[ utilizarea miezurilor;
grad ]nalt de utilizare a materialului (lipsesc maselotele =i re\elele de turnare);
productivitate ridicat[;
structur[ granular[ fin[ a piesei turnate (vitez[ ridicat[ de r[cire);
configura\ie exterioar[ precis[ a piesei (datorat[ for\ei centrifuge);
caracteristici mecanice bune (compactitatea peretelui piesei, separarea incluziunilor
nemetalice spre suprafa\a interioar[ a piesei etc.).
Dezavantajele turn[rii centrifugale sunt:
grosimea neuniform[ a pere\ilor piesei;
configura\ie geometric[ interioar[ imprecis[;
segregarea componen\ilor dup[ greutatea specific[ (la turnarea aliajelor pe baz[ de plumb,
fazele mai grele de plumb segreg[ ]n zonele exterioare ale pieselor).
Parametrii principali a procedeului de turnare centrifugal[ sunt: cantitatea de material turnat,
tura\ia formei =i for\a centrifug[.
Procedeul de turnare centrifugal[ se utilizeaz[ pentru confec\ionarea: conductelor, buc=elor
metalice sau bimetalice, tuburilor, \evilor placate cu aliaje anticorozive etc.
2.4. Defectele pieselor turnate
Putem defini defectele de turnare ca fiind abateri ale pieselor reale de la prescrip\iile tehnice
impuse (de form[, mas[, structur[, aspect exterior,compozi\ie chimic[, propriet[\i fizico-mecanice).
Defectele pieselor turnate se pot ]mp[r\i ]n trei grupe:
1) defecte admisibile f[r[ remanieri;
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 12
2) defecte admisibile cu remanieri;
3) defecte neadmisibile (determin[ rebutarea pieselor).
Defectele pieselor turnate se simbolizeaz[ printr-o liter[ urmat[ de trei cifre (tab.2.1).
Tabelul 2.1.
Simbolizarea defectelor pieselor turnate
Litera + cele trei cifre
Categoria de baz[ a defectului
(A,B,C,D,E,F,G,H.)
Grupa Subgrupa Tipul specific de defect
Principalele tipuri de defecte sunt:
1. Golurile care pot fi: sulfuri, microsulfuri, retasuri, microretasuri. Cauzele sunt gazele din
metalul topit (insuficienta dezoxidare =i degazare) sau din amestecul de formare (inexisten\a
r[sufl[torilor =i a canalelor de aerisire), sau dimensionarea incorect[ a re\elei de turnare.
2. Incluziunile care la r`ndul lor pot fi metalice, nemetalice, incluziuni de zgur[ sau nisip.Cauzele
care conduc la producerea acestor defecte sunt elaborarea ne]ngrijit[, cur[\area insuficient[ de
zgur[ =i de nisip, re\ele de turnare necorespunz[toare.
3. Fisurile care se produc datorit[ existen\ei tensiunilor de contrac\ie termice =i structurale
(vitez[ de r[cire foarte mare) sau din cauza aplic[rii necorespunz[toare a tratamentelor termice.
4. Defectele de suprafa\[ (crust[, umfl[tur[, asperit[\i) se produc datorit[ refractarit[\ii sc[zute a
amestecului de formare, ]ndes[rii insuficiente =i a permeabilit[\ii sc[zute.
5. Defectele geometrice =i de greutate (bavura, deformarea, dimensiuni =i greutate
necorespunz[toare) se produc datorit[ centr[rii incorecte a ramelor, deplas[rii formelor,
deform[rii miezurilor la uscare =i uzurii cutiei de miez =i a modelelor.
6. Defectele de structur[ (structur[ necorespunz[toare, segrega\ie, zon[ dur[) se produc datorit[
amestec[rii insuficiente a metalului ]nainte de turnare.
7. Abaterile de la compozi\ia chimic[ care se produc din cauza elabor[rii gre=ite.
8. Abateri de la caracteristicile mecanice datorit[ tratamentelor termice necorespuz[toare.
}n acest sens se recomand[ executarea controlului ]n turn[torii:
controlul primar, care se face asupra materiilor prime, combustibililor, fondan\ilor, materialelor de
formare;
controlul intermediar, se face asupra utilajului, amestecului de formare, asambl[rii formelor, asupra
elabor[rii =i turn[rii;
controlul final, se realizeaz[ ]n scopul determin[rii defectelor interioare (raze X =i ultrasunete), a
defectelor exterioare (lichide penetrante, vopsele speciale) =i a caracteristicilor fizico-chimice (pe
epruvete).
}n cazul ]n care piesele intr[ ]n categoria rebuturilor recuperabile, se trece la remedierea
acestora prin:
a - procedee mecanice (cur[\ire, ]ndreptare, buc=are, placare);
b - sudare sau metalizare;
c - procedee chimice (impregnare, chituire);
d - tratamente termice corespunz[toare tipului de material, pentru eliminarea defectelor de
structur[ =i ob\inerea unor propriet[\i fizico-chimice finale dorite.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 13
3. FABRICAREA PIESELOR
PRIN METALURGIA PULBERILOR
Metalurgia pulberilor este o metod[ tehnologic[ modern[ de ob\inere a unor produse utilizate
]n domenii foarte variate.
Pulberile metalice (o stare avansat[ de divizare a materialelor) sunt amestecate uneori =i cu
pulberi nemetalice =i/sau lian\i, prin procedee de presare =i ]nc[lzire f[r[ topire (sinterizare).
Metalurgia pulberilor este utilizat[ pe scar[ larg[ pentru:
- producerea pieselor mici =i cu forme complicate a c[ror ob\inere prin turnare este
nerentabil[ (consum de materiale, manoper[ mare, nu se asigur[ precizia necesar[);
- realizarea unor produse ce nu pot fi ob\inute prin turnare (metale cu puncte de topire
foarte ]nalte, u=or impurificabile);
- ob\inerea unor materiale ai c[ror componen\i nu se aliaz[ ]n mod natural: contacte
electrice din W-Ag, W-Cu, Mo-Ag, Mo-Cu, materiale metalice =i grafitat (Cu-grafit,
Fe-grafit, bronz-grafit) =i materiale care asociaz[ ]n structura lor o faz[ metalic[
ductil[ cu o faz[ ceramic[ refractar[ =i dur[;
- producerea pieselor care prin natura lor trebuie s[ aib[ o structur[ poroas[ (filtre,
cuzine\i cu autolubrifiere).
Avantajele metodei:
- se pot ob\ine direct piese finite, cu productivitate ridicat[;
- pot fi ]nlocuite materialele scumpe =i deficitare;
- posibilitatea m[ririi gradului de aliere cu men\inerea capacit[\ii de deformare plastic[
a aliajului;
- se ob\in materiale cu propriet[\i dirijate ]n ceea ce prive=te porozitatea, propriet[\i
electrice sau magnetice, rezisten\a la uzur[, conductivitatea termic[, duritatea,
coeficientul de frecare;
- pot fi asociate materiale foarte diferite (metale, nemetale) rezult`nd o mare
diversitate de produse (]n continu[ dezvoltare);
- reciclarea unor materiale scumpe ob\inute prin colectarea lor sau tratarea apelor uzate
(impuse de protec\ia mediului).
Dezavantajele metodei sunt:
- costul ridicat al pulberilor =i al sculelor cu care se confec\ioneaz[ piesele;
- tehnologii preten\ioase: atmosfer[ controlat[, dependen\a de calitatea pulberilor =i
exigen\e privind realizarea parametrilor tehnologici.
3.1. Principiul metodei
Esen\a procesului de ob\inere a produselor din pulberi metalice o constituie opera\iile de
formare (cu sau f[r[ presare) =i de sinterizare, care determin[ apari\ia =i cre=terea suprafe\elor de
contact =i stabilirea leg[turilor interatomice ]ntre particule (fig. 3.1).
Conducerea corect[ a procesului de formare a leg[turilor de consolidare, de care depinde
esen\ial calitatea produselor, implic[ cunoa=terea implicit controlul unor propriet[\i fizico-chimice:
forma particulelor (acicular[, lamelar[, sferoidal[ dendritic[ etc.), structura intern[ (poroas[, compact[,
spongioas[), m[rimea particulelor, rezisten\a la oxidare =i a unor propriet[\i tehnologice: suprafa\a
specific[, volumul de umplere, fluiditatea etc.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 14
Fig. 3.1. Formarea leg[turilor ]ntre granulele pulberii.
3.2. Tehnologia fabric[rii pieselor prin agregare de pulberi
Fabricarea pieselor prin agregare de pulberi cuprinde urm[toarele etape:
Fig. 3.2. Schema fabric[rii pieselor prin agregare de pulberi.
3.2.1. Elaborarea pulberilor metalice
}n func\ie de specificul lor, metodele de elaborare a pulberilor se ]mpart ]n dou[ grupe:
mecanice (metoda m[cin[rii, metoda pulveriz[rii din faza lichid[) =i fizico-chimice (metoda reducerii
oxizilor, metoda electrolitic[,metoda carbonil, metoda precipit[rii din solu\ii apoase).
Elaborarea pulberilor
Preg[tirea pulberilor sau a amestecului de pulberi pentru formare
(dozare, omogenizare)
Formarea pieselor sau semifabricatelor (cu sau f[r[ presare)
Sinterizarea
Prelucrarea final[
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 15
3.2.2. Preg[tirea pulberilor pentru formare
Pentru realizarea produselor (pieselor) prin metoda agreg[rii de pulberi se utilizeaz[ o singur[
pulbere sau amestecuri de pulberi.
}nainte de utilizare, pulberile se supun unei opera\ii de sortare dup[ m[rimea particulelor;
opera\ia se realizeaz[ cu ajutorul sitelor vibratoare (]n cazul pulberilor cu m[rimea particulelor mai
mare de 50 m), ]n instala\ii pneumatice de sortare sau ]n instala\ii bazate pe sedimentarea pulberilor
]n mediu lichid (]n cazul pulberilor cu granula\ie foarte fin[).
Amestecurile de pulberi metalice se ob\in prin aplicarea succesiv[ a dou[ opera\ii:
- opera\ia de dozare a pulberilor componente ale amestecului; se realizeaz[ cu ajutorul unor balan\e
cu cadran sau a unor balan\e automate;
- opera\ia de omogenizare a amestecului de pulberi; se realizeaz[ cu ajutorul unor omogenizatoare
speciale, uneori (]n cazul c`nd raportul cantit[\ilor de pulberi ce intr[ ]n amestec este mare, iar
densit[\ile de umplere ale pulberilor componente sunt mult diferite) ]n prezen\a unui lubrifiant
(alcool, benzin[, ap[ etc.). }n compozi\ia pulberilor se adaug[ uneori lian\i lubrifian\i, activan\i de
sinterizare.
3.2.3. Realizarea semifabricatelor prin formare
Opera\ia de formare are ca scop realizarea din pulberi metalice a unor semifabricate compacte,
care s[ poat[ fi supuse cu u=urin\[ tratamentului de sinterizare. }n practic[, pentru executarea acestei
opera\ii se utilizeaz[ dou[ categorii de procedee: procedee de formare prin presarea pulberilor =i
procedee de formare f[r[ presare. Din categoria formare prin presare fac parte urm[toarele procedee:
prin presare ]n matri\[, prin presare izostatic[ (compresiune uniform[ triaxial[), prin extrudare, prin
laminare. Configura\ia pieselor presate poate fi simpl[ sau complex[ (ro\i din\ate).
Cele mai utilizate procedee de formare f[r[ presare sunt: formarea prin v[rsare simpl[ f[r[
tasare, formarea prin v[rsare simpl[ =i compactizare prin vibrare, formarea prin turnare ]n forme de
ipsos (care absoarbe lichidul suspensiei de pulberi - barbotine).
3.2.4. Sinterizarea semifabricatelor
Sinterizarea este procesul prin care o mas[ de particule, care a suferit etapa de formare, se
consolideaz[ ]ntr-un corp solid sub influen\a c[ldurii (echivaleaz[ cu un tratament termic).
Sinterizarea poate avea loc ]n stare solid[ sau cu faz[ lichid[.
Sinterizarea pulberilor monocomponente se efectueaz[ ]ntotdeauna ]n stare solid[ (temperatura
de sinterizare este inferioar[ temperaturii de topire).
Sinterizarea pulberilor policomponente poate fi ]n stare solid[ sau cu faz[ lichid[ (temperatura
de sinterizare duce la topirea unui component secundar). Umectarea favorizeaz[ realizarea unei re\ele
continue =i uniforme ]n jurul componentului solid (de exemplu, cobaltul leag[ granule de carbur[ de
Wolfram =i titan - dure =i fragile). }n timpul sinteriz[rii mai pot avea loc =i alte fenomene, reac\ii
chimice (reducerea oxizilor pe suprafe\e, formarea de componen\i noi), alierea componen\ilor.
Parametrii tehnologici ai procesului de sinterizare sunt:
- temperatura de sinterizare (Ts) care se determin[ conform rela\iei:
2/3 Tt Ts 4/5 Tt (4.1)
]n care Tt reprezint[ temperatura absolut[ de topire a componentului principal al pulberii sau al
celui component cu temperatura cea mai ]nalt[ de topire.
- viteza de ]nc[lzire =i cea de r[cire: sunt dictate de ra\iuni economice, dar sunt limitate de
posibilitatea apari\iei tensiunilor interne (au efecte negative ]n exploatarea produselor);
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 16
- durata sinteriz[rii influen\eaz[ desf[=urarea proceselor (]n corelare cu Ts =i V]) =i propriet[\ile
pieselor (duritatea =i rezisten\a cresc cu durata procesului) variaz[ de la c`teva minute p`n[ la 30 h.
}n durata de sinterizare sunt incluse: timpul de ]nc[lzire, timpul de men\inere =i timpul de r[cire;
- mediul de sinterizare (atmosfera protectoare) influen\eaz[ procesele superficiale (pulberile au
suprafa\[ specific[ foarte mare =i porozitate deschis[). Din punct de vedere chimic, mediul
protector poate fi reduc[tor, neutru, oxidant sau carburant. Mediile neutre sunt formate din argon,
azot, heliu =i dioxid de carbon. Mediile reduc[toare cele mai folosite pot fi alc[tuite din hidrogen,
oxid de carbon, amoniac disociat, metan. Ca mediu neutru de sinterizare se prefer[ vidul.
Utilajele pentru sinterizare sunt formate din cuptoare =i instala\ii de preparare a mediilor
protectoare. Ele pot func\iona continuu sau discontinuu. }nc[lzirea poate fi electric[ cu rezisten\[ sau
cu induc\ie.
3.2.5. Prelucrarea final[ a produselor sinterizate
}n majoritatea cazurilor, produsele ob\inute prin metoda agreg[rii pulberii se utilizeaz[ ]n starea
realizat[ prin formare =i sinterizare.
}n unele cazuri, produsele sinterizate se supun unor opera\ii de prelucrare final[: calibrare,
a=chiere, ]n scopul cre=terii preciziei lor dimensionale.
3.3. Produse ob\inute prin agregare de pulberi
Dup[ scopul urm[rit, tehnologiile de ob\inere a produselor din pulberi sunt aplicate pentru:
- realizarea de produse din materiale metalice ce nu pot fi elaborate =i prelucrate prin tehnologiile
clasice de topire-turnare;
- realizarea de produse (din materiale care pot fi prelucrate prin topire) care nu mai necesit[
prelucr[ri ulterioare (ro\i din\ate, came, tache\i, pistoane, segmen\i, magne\i).
Dup[ compactitatea lor se pot ob\ine: piese cu porozitate mare =i produse cu densit[\i ridicate.
A. Piesele cu porozitate mare (10 - 40%) au diferite destina\ii: filtre metalice (din o\el inoxidabil),
electrozi poro=i (din Ni, Ag), cuzine\i poro=i autoung[tori (din bronz);
B. Produsele cu densit[\i ridicate, cu grad de consolidare ridicat pot fi:
a. pseudoaliaje pentru contacte electrice (W-Ag, W-Cu, Mo-Cu) c[rora li se impune o
conductibilitate termic[ =i electric[ ridicate, rezisten\[ la uzur[ =i nu se pot ob\ine prin turnare;
b. cermeturile ob\inute din pulberi metalice =i ceramice (oxizi, carburi) din care se confec\ioneaz[
pl[cu\e pentru scule a=chietoare (WC, TiC, Co) sau contacte electrice (CdO-Ag);
c. materiale mineralo-ceramice dure (din oxizi metalici refractare Al2O3ZrO2) utilizate pentru
duze =i pentru armarea sculelor a=chietoare;
d. materiale sinterizate pentru combustibili nucleari (oxizi, carburi, nitruri ai metalelor
radioactive: UO2, PuO, UC ThC2, PuN), moderatori sau reflectori de neutroni;
e. materiale magnetice de tip ferit: MeOFe2O3 (metal bivalent: Ni, Ca, Cu, Zn, Ba);
f. magne\i sinterizate din fier, aluminiu-nichel-cobalt (Alni, Alnico);
g. materiale cu propriet[\i deosebite: pastile pentru termistoare (CuO, Mn, S2Ag) sau varistoare
(CSi);
h. compactele cu diamante (materiale compozite: mas[ metalic[ coarmat[ cobalt, carburi, diamante
utilizate la confec\ionarea sapelor de foraj, filierelor etc.);
i. metale =i aliaje refractare (W, Nb, Mo) ]n stare ductil[ (puritate chimic[ imposibil de realizat
prin procedeele clasice);
j. materiale de fric\iune care se elaboreaz[ pe baz[ de fier, cupru sau bronz cu p`n[ la 30%
componen\i nemetalici. Se folosesc pentru ambreiaje, fr`ne sub form[ de segmente aplicate sau
prin aderen\a rezultat[ ]n timpul sinteriz[rii.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 17
4. PRELUCRAREA PRIN DEFORMARE
PLASTIC{ A MATERIALELOR METALICE
4.1. Generalit[\i
Deformarea plastic[ este o metod[ de prelucrare prin care semifabricatele metalice supuse
ac\iunii unor for\e exterioare ]=i modific[ forma (f[r[ fisurare macroscopic[) ]n mod continuu sau
intermitent (f[r[ ]ndep[rtare de material sub form[ de a=chii).
Prelucrarea prin deformare plastic[ este productiv[, permite ob\inerea unor semifabricate cu
adaosuri de prelucrare minime =i a unor piese cu precizie ridicat[, cu propriet[\i mecanice ]mbun[t[\ite
(datorit[ unei structuri mai compacte), cu manoper[ redus[, cu grad ]nalt de mecanizare =i
automatizare.
Se prelucreaz[ prin deformare plastic[: o\eluri carbon, o\eluri aliate, metale =i aliaje neferoase
]ntr-o gam[ dimensional[ foarte larg[ (de la c`teva grame la sute de tone).
Forma geometric[ a produselor este complex[, ponderea lor ]n construc\iile mecanice =i ]n
construc\iile metalice put`nd atinge 60-80% sau chiar mai mult.
Aceast[ metod[ prezint[ dezavantaje legate de aspecte economice: investi\ii ini\iale mari, costul
ridicat al sculelor, ]ntre\inere costisitoare.
Mecanismul deform[rii plastice este complex, depinz`nd de propriet[\ile mecanice (compozi\ia
chimic[, structura cristalin[ a materialelor metalice =i de imperfec\iunile acestora =i de factori
tehnologici: temperatura =i viteza de deformare.
Deformarea unui material metalic poate avea loc:
- la rece, la temperaturi inferioare temperaturii de recristalizare Tr ( Tr 0,4 Tt), ]n care Tt –
temperatura de topire;
- la cald, la temperaturi peste Tr.
4.2. Fenomene care ]nso\esc prelucrarea prin deformare plastic[
a) Ecruisarea (durificarea), apare la prelucrarea prin deformare plastic[ la rece. Ea determin[
modific[ri importante ale propriet[\ilor mecanice, fizice =i chimice, ale materialului deformat.
Propriet[\ile fizice sunt influen\ate astfel: conductibilitatea electric[, induc\ia remanent[,
induc\ia de satura\ie scad, ]n timp ce rezisten\a electric[ =i c`mpul coercitiv cresc cu cre=terea gradului
de deformare.
Propriet[\ile chimice sunt =i ele influen\ate de m[rimea gradului de deformare. Astfel, are loc o
mic=orare a rezisten\ei la coroziune a metalelor, o dat[ cu cre=terea gradului de deformare, datorit[
num[rului mare de defecte ]n material =i a existen\ei unor eforturi remanente de ]ntindere.
Propriet[\ile mecanice sunt influen\ate ]n sensul c[ indicatorii de plastcitate (alungirea specific[,
contrac\ia specific[, energia de rupere, g`tuirea) scad cu cre=terea gradului de deformare, ]n timp ce
indicatorii de rezisten\[ (limita de propor\ionalitate, limita de elasticitate, limita de curgere, rezisten\a
la rupere, duritatea) cresc cu cre=terea gradului de deformare.
La un anumit grad de deformare plasticitatea scade ]n a=a m[sur[, ]nc`t nu se mai poate realiza
prelucrarea prin deformare plastic[, datorit[ pericolului apari\iei fisurilor.
Pentru restabilirea capacit[\ii de deformare plastic[ a materialului metalic se impune efectuarea
unui tratament termic de recoacere de recristalizare nefazic[, care const[ ]n ]nc[lzirea materialului
ecruisat peste temperatura de recristalizare, men\inerea la aceast[ temperatur[ =i r[cirea ]n aer lini=tit.
b) Recristalizarea ]nso\e=te prelucrarea prin deformare plastic[ la cald =i const[ ]n reorganizarea
re\elei deformate =i apari\ia unor noi centre de cristalizare ]n jurul c[rora cresc gr[un\i noi, echiaxiali.
Prin recristalizare se elimin[ complet tensiunile interne =i are loc sc[derea durit[\ii =i a
rezisten\ei la deformare =i cre=terea plasticit[\ii.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 18
Raportul dintre viteza de recristalizare =i viteza de deformare determin[ modific[rile de
structur[ =i implicit propriet[\ile piesei sau semifabricatului prelucrat prin deformare plastic[.
c) Apari\ia structurii fibroase are loc ]n urma prelucr[rii prin deformare plastic[ la rece sau la
cald.
}n timpul deform[rii plastice la cald, o dat[ cu alungirea gr[un\ilor cristalini pe direc\ia de
curgere a materialului, incluziunile nemetalice aflate ]n structura metalului vor suferi deplas[ri =i
deform[ri asem[n[toare. Prelucrarea efectu`ndu-se la cald, va avea loc fenomenul de recristalizare, ce
nu va afecta ]ns[ incluziunile nemetalice care, fiind deformate =i orientate, vor determina o structur[
fibroas[ a materialului.
Structura fibroas[, ob\inut[ ]n urma prelucr[rii prin deformare plastic[ la cald, nu poate fi
modificat[ prin tratament termic =i determin[ anizotropia propriet[\ilor.
Proiectarea pieselor =i a tehnologiei de execu\ie se face \in`nd cont de structura fibroas[ a
pieselor ob\inute prin deformare plastic[.
4.3. }nc[lzirea materialelor metalice ]n scopul deform[rii plastice
Func\ie de temperatura la care are loc, prelucrarea prin deformare plastic[ poate fi: la rece (TD
Tr) =i la cald (TD Tr).
}nc[lzirea semifabricatelor, ]n scopul deform[rii lor plastice, are drept scop: mic=orarea
efortului necesar realiz[rii deform[rii plastice, rezisten\ei la deformare, ob\inerea unor structuri, care s[
asigure o deformare u=oar[, omogenizarea structurii (prin difuzie) =i reducerea tensiunilor interne.
O ]nc[lzire corect[ se asigur[ prin: scurtarea timpului de ]nc[lzire p`n[ la atingerea temperaturii
optime de ]nceput de deformare, asigurarea unei ]nc[lziri uniforme a piesei, reducerea arderilor =i
decarbur[rii pieselor, evitarea structurilor de supra]nc[lzire =i de ardere ]n ad`ncime a pieselor, care
duc la apari\ia ]n timpul deform[rii a micro =i macrofisurilor.
Parametrii regimului de ]nc[lzire sunt: temperatura de ]nc[lzire, viteza de ]nc[lzire =i durata
]nc[lzirii.
4.4. Principiile prelucr[rii prin deformare plastic[
}n timpul deform[rii plastice a materialelor metalice sunt respectate anumite principii a c[ror
cunoa=tere joac[ un important rol economic (cost, consum de materiale, productivitatea muncii).
1. Principiul volumului constant
Volumul se p[streaz[ constant ]n timpul deform[rii. Cu ajutorul acestui principiu se calculeaz[
volumul =i dimensiunile semifabricatului ini\ial, pornindu-se de la volumul piesei finite. Pentru
calculul consumului de metal se fac corec\ii cu pierderile de material rezultate prin debitare, ardere (la
]nc[lzire), pierderi tehnologice.
2. Prezen\a deforma\iilor elastice
Deformarea plastic[ a oric[rui material metalic este ]nso\it[ ]ntotdeauna de o deformare elastic[.
Prezen\a acestora trebuie luat[ ]n considera\ie la proiectarea sculelor utilizate la deformare (pot ap[rea
abateri dimensionale la piese).
3. Principiul rezisten\ei minime (drumului minim).
Punctele corpului deformat situate pe o suprafa\[ perpendicular[ pe direc\ia for\elor exterioare,
se deplaseaz[ ]n direc\ii corespunz[toare celor mai mici distan\e fa\[ de perimetrul sec\iunii. Se poate
astfel prevedea forma pe care o va c[p[ta un semifabricat supus unei anumite solicit[ri, implicit
alegerea semifabricatului optim (economic avantajos).
4. Apari\ia =i echilibrarea tensiunilor interne
}n timpul deform[rii plastice ]n interiorul materialului apar tensiuni ce se opun deform[rii =i
care tind s[ se echilibreze reciproc. Aceste tensiuni datorate frec[rii, neomogenit[\ii propriet[\ilor
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 19
materialului metalic, mic=oreaz[ plasticitatea =i pot duce la apari\ia fisurilor. Pentru evitarea
tensiunilor interne se iau m[suri tehnologice ca alegerea formei semifabricatului, proiectarea sculelor
(unghiuri, raze de racordare) =i lubrifierea.
5. Principiul similitudinii
Pentru acelea=i condi\ii de deformare, la dou[ corpuri geometrice asemenea, confec\ionate din
acela=i material, presiunile de deformare sunt egale, raportul for\elor de deformare este egal cu
p[tratul raportului m[rimilor liniare caracteristice, iar raportul lucrurilor mecanice necesare pentru
schimbarea formei este egal cu cubul raportului m[rimilor liniare ale corpului deformat. Acest
principiu permite alegerea corect[ a utilajului necesar pentru deformarea unei piese dintr-un anumit
material =i pentru asigurarea unui grad optim de utilizare a utilajelor existente.
4.5. Clasificarea procedeelor de deformare plastic[
Procedeele de prelucrare prin deformare plastic[ se pot clasifica astfel:
1. dup[ temperatura la care are loc deformarea:
- la rece, c`nd Tdef Trecrist (deformare ]nso\it[ de ecruisare),
- la cald, c`nd Tdef Trecrist
2. dup[ viteza de deformare:
- cu viteze mici de deformare (vdef 10 m/s),
- cu viteze mari de deformare (vdef 10 m/s)
3. dup[ natura (precizia) deforma\iei:
- de degro=are,
- de prefinisare,
- de finisare,
4. dup[ criteriul tehnologic (utilaje, tipul solicit[rilor):
- laminarea,
- extrudarea,
- tragerea, trefilarea,
- forjarea (liber[, de profilare, ]n matri\[),
- prelucrarea prin deformare plastic[ a tablelor, profilelor, \evilor).
4.6. Laminarea
Laminarea este procedeul de prelucrare prin deformare plastic[, la cald sau la rece, ce const[ ]n
trecerea for\at[ a unui semifabricat metalic prin intervalul dintre doi cilindri ce se rotesc ]n sensuri
contrare (laminarea longitudinal[) sau ]n acela=i sens (laminarea transversal[ =i elicoidal[).
Instala\ia utilizat[ la laminare se nume=te laminor. Utilajul tehnologic de baz[ este linia de
laminare. Aceasta este format[ din: caja de lucru, mecanismele de transmisie =i motoarele de
ac\ionare. Caja de lucru, ]n care are loc deformarea plastic[ a semifabricatului, este alc[tuit[ din
cilindrii de lucru, cadrul de sus\inere a acestora, lag[rele cilindrilor =i dispozitivele de reglare a pozi\iei
reciproce a cilindrilor. Cajele de lucru ale laminoarelor pot fi reversibile (la care cilindrii se pot roti ]n
ambele sensuri) sau ireversibile (la care cilindrii se rotesc ]ntr-un singur sens).
Laminoarele se clasific[ dup[ metalul sau aliajul prelucrat (o\el, cupru, aluminiu), dup[
temperatura de lucru (la cald sau la rece), dup[ pozi\ia cilindrilor ]n caj[ (orizontale, verticale,
orizontale =i verticale, universale), dup[ sensul de rota\ie (reversibile =i ireversibile), dup[ num[rul
cilindrilor (duo, trio, quatro, sexto, cu mai mul\i cilindri).
Ponderea materialelor metalice prelucrate prin laminare o au o\elurile. Produsele ce se ob\in
prin laminarea lor se ]mpart ]n urm[toarele categorii:
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 20
a) Semifabricate laminate la cald, utilizate la prelucrarea ulterioar[ prin relaminare, forjare, matri\are,
sau alte procese de deformare plastic[. Din aceast[ categorie fac parte: blumurile, bramele, \aglele,
platinele, benzile.
Blumurile, cu sec\iune p[trat[ sau dreptunghiular[ cu dimesniuni (150 x 150) ^ (400 x 400) – sunt
utilizate la ob\inerea \aglelor, platinelor sau profilelor grele =i mijlocii prin relaminare, sau la forjarea
]n piese.
Sleburile sau bramele, cu sec\iune dreptunghiular[ cu grosime minim[ de 80 mm =i l[\ime 300^2
000 mm – sunt utilizate la ob\inerea tablelor groase, platbandelor =i benzilor prin relaminare sau la
forjarea ]n piese.
|aglele, cu sec\iunea p[trat[, dreptunghiular[ sau rotund[, cu dimensiuni (40 x 40) ^ (140 x 140),
respectiv (140 x 35) ^ (280 x 70) =i 80^350 mm – sunt utilizate la ob\inerea s`rmelor, \evilor,
profilelor mijlocii sau u=oare prin relaminare sau la forjarea ]n piese.
Platinele, cu sec\iune dreptunghiular[, cu grosime 6^30 mm =i l[\ime 150^400 mm – sunt utilizate
la ob\inerea tablelor sub\iri prin relaminare ]n pachet.
Benzile, cu sec\iune dreptunghiular[ cu grosime 1^12 mm =i l[\ime 20^1 550 mm – sunt utilizate
sub form[ de rulouri, pentru ob\inerea benzilor sub\iri sau profilelor, prin relaminare la rece, sau pentru
fabricarea \evilor sudate.
b) Profile laminate, utilizate ca produse finite ]n construc\ii metalice =i mecanice sau ca semifabricate
de pornire pentru ob\inerea de piese prin alte procedee (mecanice sau de deformare plastic[).
Din aceast[ categorie fac parte:
Profilele simple cu destina\ie general[, care cuprind: profile rotunde, profile semirotunde,
profile p[trate, profile late =i profile hexagonale. Profilele enumerate pot fi grele, mijlocii,
u=oare sau s`rme, func\ie de intervalul de dimensiuni ]n care se ]ncadreaz[ conform
standardelor respective.
Profilele fasonate cu destina\ie general[, care cuprind: corniere cu aripi egale =i cu aripi
neegale, profile I normale =i economice, profile U normale =i economice =i profile T normale
=i cu talp[ lat[.
Profile cu destina\ie precis[: pentru construc\ii civile, pentru c[i ferate, pentru construc\ii
navale, pentru material rulant, automobile =i tractoare etc.
c) Table =i platbande, ce se realizeaz[ ]n trei clase de grosime: sub\iri, mijlocii =i groase.
d) |evi f[r[ sudur[, laminate la cald sau la rece.
e) Profile periodice (bile, axe).
f) Profile speciale (bandaje, ro\i, palete).
Tehnologia lamin[rii
Laminarea la cald.
Prima opera\ie a procesului tehnologic de laminare const[ ]n alegerea =i preg[tirea
semifabricatului (lingou sau prelaminate - blumuri, \agle, platini).
Lingourilor li se ]nl[tur[ retasurile prin t[ierea cap[tului ce con\ine retasura, iar celelalte
semifabricate se debiteaz[ la dimensiunile necesare ob\inerii produsului dorit.
Dup[ ]nc[lzirea la temperatura de deformare urmeaz[ laminarea propriu-zis[. Calibrele se aleg
astfel ]nc`t semifabricatul s[ se lamineze la forma final[ la o singur[ ]nc[lzire, respect`ndu-se domeniul
optim al temperaturii de deformare. Dup[ faza de calibrare, executat[ la temperaturi mai mici dec`t cea de sf`r=it de deformare, are
loc t[ierea produsului la dimensiunile prescrise.
}n final, sunt executate opera\ii de completare (cur[\are, sortare, depozitare) =i control tehnic
de calitate.
Prin utilizarea unei metode moderne de turnare continu[ a o\elului se elimin[ unele opera\ii ca:
turnarea lingoului, extragerea acestuia din lingotier[, ]nc[lzirea lui =i, ]n unele cazuri, executarea
blumului, bramei sau \aglei. La acest procedeu, metalul este turnat ]ntr-o form[ convenabil[ pentru
laminarea profilului dorit. Se solidific[ apoi ]ntr-un orificiu cristalizator r[cit cu ap[, dup[ care se taie
=i se lamineaz[ ]n continuare dup[ procedeul clasic.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 21
Laminarea la rece.
}n acest caz au loc urm[toarele opera\ii: debitarea semifabricatului (ob\inut prin prelaminare la
cald), cur[\area suprafe\ei lui, laminarea propriu-zis[, t[ierea la dimensiuni, tratamentul termic
(recoacere sau revenire), calibrarea, opera\ii de completare =i controlul tehnic.
Aspecte tehnico-economice ale lamin[rii
Datorit[ productivit[\ii ridicate, pre\ului de cost redus =i propriet[\ilor ]mbun[t[\ite ce le confer[
materialelor, laminarea are o larg[ utilizare ]n tehnica prelucr[rii prin deformare plastic[. Se apreciaz[
c[ cca. 75% din produc\ia mondial[ de o\el este prelucrat[ prin laminare. Prin laminare se ob\in produse
finite de forme complicate (ro\i, bandaje, axe), precum =i profile lungi cu sec\iune constant[, ce nu pot
fi realizate prin alte procedee. Necesit[ ]ns[ utilaje cu o complexitate ridicat[, iar precizia dimensional[
=i calitatea suprafe\elor sunt inferioare celor ob\inute prin alte procedee de prelucrare prin deformare
plastic[.
4.7. Extrudarea
Extrudarea este procedeul de prelucrare prin deformare plastic[, ce const[ ]n trecerea for\at[ a
unui semifabricat metalic, sub ac\iunea unei for\e de compresiune, prin orificiul calibrat al unei matri\e
cu sec\iunea mai mic[ dec`t sec\iunea ini\ial[ a semifabricatului.
Metodele de extrudare se pot clasifica dup[ mai multe criterii:
a. Dup[ temperatura de lucru: la rece (pentru Cu, Sn, Al, Zn, Mg, Pb =i aliajele lor, o\eluri cu
0,1^0,4% C) sau la cald (pentru Mo, Zr, W, unele alame, bronzuri =i aliaje de Al sau Ni, o\eluri
austenitice). Extrudarea se execut[ ]n general la rece.
b. Dup[ modul de ac\ionare a for\elor de extrudare: mecanic[, hidraulic[, prin explozie.
c. Dup[ sensul de ac\ionare al for\ei =i sensul de deplasare a materialului: direct[, indirect[,
lateral[ =i combinat[.
Gradul de extrudare, definit ca raport al ariilor sec\iunilor transversale ale semifabricatului =i
piesei, se recomand[ a fi cuprins ]ntre 10 =i 45. Un grad de extrudare peste 45 necesit[ presiuni foarte
mari =i va conduce la distrugerea matri\ei, ]n timp ce grade de extrudare sub 10 nu vor putea distruge
structura de turnare a lingoului, pentru a conferi produsului propriet[\i mecanice superioare. La grade
mari de extrudare se folosesc succesiv mai multe matri\e.
Deformarea plastic[ prin extrudare cuprinde urm[toarele stadii:
- presarea semifabricatului p`n[ la umplerea complet[ a orificiului matri\ei; ]n aceast[ faz[ for\a
necesar[ extrud[rii cre=te brusc de la zero la o valoare maxim[ necesar[ curgerii plastice a
materialului;
- ]nceputul =i apoi curgerea metalului prin orificiul matri\ei, timp ]n care for\a se men\ine la ]nceput
constant[, dup[ care ]ncepe s[ creasc[ u=or;
- la sfâr=itul cursei pistonului semifabricatul este complet deformat, iar for\a se reduce la zero.
}n principal o scul[ pentru extrudare este alc[tuit[ din matri\a ]n care are loc deformarea =i
poansonul care, sub ac\iunea for\ei de compresiune produce deformarea.
Matri\ele pot fi pentru extrudare direct[ =i pentru extrudare indirect[ (invers[). O aten\ie
deosebit[ se acord[ unghiului care este o func\ie de material. Pentru extrudarea pieselor simple din
materiale cu plasticitate ridicat[ se folosesc matri\e cu mai multe orificii.
Ca =i matri\ele, =i poansoanele pot fi pentru extrudare direct[ =i pentru extrudare indirect[
(diferen\a const[ ]n forma p[r\ii active).
Pentru confec\ionarea matri\elor =i poansoanelor sunt utilizate o\elurile de scule obi=nuite
(pentru extrudarea materialelor cu plasticitate ridicat[) =i carburile metalice sau o\elurile aliate (pentru
extrudarea materialelor cu plasticitate redus[). Duritatea p[r\ii active a sculei este realizat[ prin
tratamente termice.
Utilajul folosit la extrudare se diferen\iaz[ func\ie de temperatura de lucru. Astfel, extrudarea la
rece se execut[ pe prese mecanice sau hidraulice, ]n timp ce extrudarea la cald, realizat[ de regul[ cu
viteze mari, se execut[ pe prese-ciocan.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 22
Prin extrudare se pot prelucra o\elurile, dar mai ales aliajele neferoase.
Produsele ob\inute se clasific[ dup[ cum urmeaz[:
a. Piese pentru construc\ia de ma=ini: piese pline, cu capete diferite =i tij[ neted; piese pline, cu
capete diferite =i tij[ ]n trepte; piese tubulare sau ]n form[ de cup[, cu pere\i gro=i sau sub\iri; piese
cave, cu pere\i etaja\i; b. Profile, care pot fi pline, deschise, semideschise, ]nchise =i tubulare. Profilele realizate prin
extrudare sunt utilizate ]n trei mari domenii: la construc\ii metalice, ]n arhitectur[ (cu rol func\ional
sau decorativ) =i ]n construc\ia de ma=ini, pentru realizarea unor piese mici de forme complicate
(prin debitare din bare extrudate).
Tehnologia de realizare a produselor extrudate
Etapele principale ale procesului de realizare a produselor extrudate sunt:
- preg[tirea semifabricatelor (debitarea, cur[\irea, depunerea purt[torului de lubrifiant, lubrifierea cu
lubrifian\i solizi sau lichizi);
- prelucrarea propriu-zis[ (este stabilit[ succesiunea opera\iilor, sunt calcula\i parametrii de regim,
alese utilajele, dimensionate sculele);
- aplicarea tratamentelor termice (preg[titoare, intermediare, finale);
- opera\ii finale (protejare anticoroziv[, prelucrare prin a=chiere).
Extrudarea la rece se execut[ pe prese mecanice construite pe acela=i principiu ca cele pentru
forjare sau hidraulice =i pe utilaje specializate (prin explozie ]n c`mp ultrasonic etc.) destinate exclusiv
proceselor de extrudare.
Aspecte tehnico-economice ale extrud[rii
Datorit[ avantajelor pe care le prezint[ (productivitate ridicat[, pre\ de cost redus, posibilitatea
de ]nlocuire rapid[ a matri\ei), prelucrarea prin extrudare a materialelor metalice a cunoscut o
dezvoltare rapid[. Calitatea suprafe\ei ob\inute este foarte bun[.
Prin extrudare, se ob\in profile lungi de sec\iune uniform[ =i cu aspecte dintre cele mai variate,
care nu pot fi ob\inute prin alte procedee.
Un avantaj esen\ial este acela c[ se pot ]nlocui sec\iunile compuse alc[tuite din mai multe
profile standardizate cu un singur profil extrudat.
Deformarea sub efectul for\elor de compresiune permite prelucrarea unor metale =i aliaje greu
deformabile.
Factorii care pot limita domeniul de aplicare al procedeului sunt: complexitatea formei matri\ei;
rezisten\a materialului matri\ei; compozi\ia chimic[ a aliajului supus prelucr[rii; presiunea necesar[
deform[rii prin extrudare.
4.8. Tragerea Tragerea este procedeul de prelucrare prin deformare plastic[ ce const[ ]n trecerea for\at[ a
unui semifabricat metalic, sub ac\iunea unei for\e de trac\iune, prin orificiul calibrat al unei matri\e cu
sec\iunea mai mic[ dec`t sec\iunea ini\ial[ a semifabricatului.
Dac[ procedeul este aplicat pentru ob\inerea s`rmelor se nume=te trefilare, scula de lucru filier[
iar for\a de lucru este dezvoltat[ de o tob[ (din colac ]n colac).
Tragerea =i trefilarea se execut[ ]n gerenal la rece, din mai multe treceri. Valoarea reducerilor
par\iale de sec\iune este cuprins[ ]ntre 10 =i 45% (func\ie de natura materialului =i dimensiunile
semifabricatului), iar reducerea total[ de sec\iune poate atinge 95%.
Datorit[ ecruis[rii produse prin deformarea la rece, ]ntre trecerile succesive este necesar[
refacerea capacit[\ii de deformare plastic[ a materialului prin aplicarea unor tratamente termice.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 23
Pe suprafa\a de lucru a sculei (matri\[ sau filier[) =i pe semifabricat se aplic[ lubrifian\i, ]n
scopul reducerii puterii necesare deform[rii, m[ririi durabilit[\ii sculei =i finis[rii suprafe\ei produsului
ob\inut.
Scula de lucru este filiera, utilizat[ ]n cazul trefil[rii =i matri\a, utilizat[ ]n cazul tragerii.
C`nd diametrul ini\ial al semifabricatului este sub 10 mm, pentru deformare se utilizeaz[ filiera,
iar c`nd diametrul ini\ial dep[=e=te 10 mm, se utilizeaz[ matri\a. Din cauza uzurii foarte intense,
sculele de lucru (filiere, matri\e) trebuie executate din materiale cu mare rezisten\[ la uzur[ (o\eluri
aliate, aliaje dure, materiale extradure sau diamant).
Partea principal[ a unei filiere o constituie conul de deformare =i cilindrul de calibrare. Conul
de ie=ire are rolul de a ]mpiedica ruperea materialului la ie=ire din filier[ datorit[ revenirii elastice a
acestuia. Orificiul filierei se execut[ prin simpl[ g[urire (pentru filiere din o\eluri aliate sau aliaje dure)
sau prelucrare cu ultrasunete sau electroeroziune (pentru filiere din materiale extradure sau diamant).
Duritatea suprafe\ei orificiului de tragere trebuie s[ fie mare (cca. 60^65 HRC), durabilitatea
put`ndu-se m[ri prin aplicarea unor tratamente termochimice pe suprafa\a orificiului de tragere
(cementare, cromare) sau prin lustruirea chimic[ a suprafe\ei active.
Produsele rectilinii (bare, \evi, profile), se execut[ prin tragere pe bancuri de tragere lineare.
S`rmele sunt ob\inute ]n urma trefil[rii pe instala\ii de trefilare care pot fi simple (cu o singur[ tob[ de
tragere) sau multiple (cu mai multe filiere =i mai multe tobe de tragere, amplasate ]n serie sau etajate).
Dezavantajul trefil[rii pe o instala\ie simpl[ const[ ]n faptul c[, dup[ fiecare trecere, colacul de
s`rm[ ob\inut pe toba de tragere trebuie extras =i depus pe v`rtelni\[, iar filiera trebuie schimbat[ cu alta
de calibru mai mic.
Prelucrarea prin tragere se aplic[ de preferin\[ metalelor =i aliajelor moi, care au o
deformabilitate mare la rece: o\eluri cu con\inut redus de carbon, metale =i aliaje neferoase (Cu, Al, Zn
=i aliajele lor). Prin tragere poate fi ob\inut[ o gam[ larg[ de produse: bare =i profile, \evi f[r[ sudur[,
s`rme prelucrate prin trefilare din semifabricate laminate la cald (cu diametrul de maxim 5 mm),
produse speciale prelucrate prin tragere (arbori canela\i, pene, ghidaje, \evi de extrac\ie).
Tehnologii de realizare a produselor trase =i trefilate
Sunt parcurse urm[toarele etape:
- preg[tirea semifabricatelor (v`rfuirea, cur[\irea, depunerea purt[torilor de lubrifiant, uscarea,
lubrifierea);
- prelucrarea propriu-zis[.
Fabricarea s`rmelor se face dup[ principiul din colac ]n colac. Realizarea barelor se face prin
tragere din colac sau prin tragere pe bancuri de tragere cu ac\ionare mecanic[. Fabricarea \evilor prin
tragere se realizeaz[ pe bancuri de tras dup[ metoda <]n gol> sau <pe dorn>, pe dop flotant etc.
Aspecte tehnico-economice ale tragerii
Prin tragere se ob\in produse cu sec\iuni ce nu pot fi ob\inute dec`t foarte greu pe alt[ cale. Este
un procedeu economic, care necesit[ utilaje simple =i o calificare redus[. }n urma tragerii, materialul
se ]nt[re=te puternic (se ecruiseaz[). Acest fenomen duce la cre=terea durit[\ii, a rezisten\ei la rupere =i
limitei de curgere =i la sc[derea alungirii =i g`tuirii la rupere.
Comparativ cu laminarea la cald, tragerea are un efect favorabil asupra caracteristicilor
mecanice ale materialului =i a prelucrabilit[\ii prin a=chiere.
Efectele nefavorabile ale tragerii =i trefil[rii sunt: sc[derea sudabilit[\ii, a rezisten\ei la acizi =i
a mic=or[rii permeabilit[\ii magnetice.
Permite realizarea unei precizii dimensionale ]nalte =i a unei bune calit[\i a suprafe\ei. Tragerea
se aplic[ ]n cadrul produc\iei de serie mare sau de mas[ =i are o mare productivitate datorit[ vitezelor
mari de deformare (90^120 m/min, pentru o\el =i 150^300 m/min, pentru cupru). Nu se recomand[ la
prelucrarea materialelor cu tendin\[ de fisurare.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 24
4.9. Forjarea
Forjarea este procedeul de prelucrare prin deformare plastic[ ce const[ ]n modificarea formei
unui semifabricat metalic f[r[ fisurare macroscopic[, prin intermediul for\elor statice sau dinamice
exercitate de prese sau ciocane.
Metodele de forjare se pot clasifica dup[ mai multe criterii:
a. Dup[ gradele de libertate ale materialului semifabricatului ]n timpul deform[rii: forjare liber[
(materialul se deformeaz[ nelimitat, sub ac\iunea unor for\e exterioare aplicate unidirec\ional), forjare
de profilare (materialul se deformeaz[ ]ntre scule profilate, sub ac\iunea unor for\e exterioare aplicate
simultan pe mai multe direc\ii) =i forjare ]n matri\[ (numit[ matri\are, c`nd materialul se deformeaz[ ]n
cavitatea unei matri\e).
b. Dup[ temperatura de lucru: la cald sau la rece.
c. Dup[ viteza de deformare: cu viteze mici (pe prese) sau cu viteze mari (pe ciocane).
d. Dup[ modul de aplicare a for\ei de deformare: manual[ sau mecanic[.
Factorul de baz[ ce caracterizeaz[ forjarea este gradul de forjare (numit =i coroiaj), definit ca
raport ]ntre aria sec\iunii semifabricatului =i aria sec\iunii piesei forjate ob\inute. Forjabilitatea, definit[ ca fiind capacitatea materialelor de a se deforma prin forjare, f[r[ a da
na=tere la defecte care s[ le fac[ inutilizabile, depinde de natura materialului (compozi\ia chimic[,
structur[) =i de condi\iile de forjare (temperatur[, starea de tensiuni, vitez[).
Gradul admisibil de deformare plastic[ se stabile=te pentru fiecare aliaj ]n parte, func\ie de
condi\iile de forjare.
Pentru executarea opera\iei de prelucrare prin forjare se folosesc: scule specifice (nicovale,
dornuri, d[l\i, topoare, matri\a), dispozitive pentru manipularea semifabricatelor (cle=ti de forj[, cle=ti
de macara, man=oane de prindere, furci de r[sucire), instrumente de m[sur[ (echere, =abloane,
compase) =i utilaje specifice (ciocane, prese).
a. Ciocanele sunt utilaje ce realizeaz[ deformarea plastic[ a materialelor prin lovituri repetate,
pe direc\ie vertical[ (for\ele de deformare sunt aplicate dinamic). Capacitatea de deformare a
ciocanelor este determinat[ de masa p[r\ii c[z[toare. Parametrii de lucru caracteristici: for\a maxim[,
energia cinetic[ =i cursa. Func\ie de dimensiunile pieselor ce se prelucreaz[ se utilizeaz[ ciocane
ac\ionate: mecanic (pentru piese mici), pneumatic (pentru piese mici =i mijlocii), hidraulic sau cu abur
(pentru piese mijlocii sau mari).
b. Presele realizeaz[ deformarea plastic[ a materialului prin aplicarea lent[, cu vitez[ mic[, a for\elor de
deformare, pe direc\ie vertical[ sau orizontal[. }n sec\iile de forj[ se utilizeaz[ presa ac\ionate hidraulic
(pentru piese mari =i foarte mari) =i mecanic (prese cu fric\iune, pentru piese mici, de serie mic[ =i
prese cu excentric, pentru piese mici, de serie mare). Parametrii de lucru (caracteristici): for\a maxim[,
lucrul mecanic, cursa.
Materialele prelucrate prin forjare sunt o\elurile calmate (]n propor\ie de peste 80%) =i
metalele neferoase (Cu, Al, Mg) =i aliajele lor.
Prin forjare se ob\ine o gam[ larg[ de produse, cu forme =i dimensiuni variate: arbori ]n trepte,
arbori coti\i, discuri, flan=e, furci, ro\i din\ate, arbori coti\i sau ]n trepte, racorduri speciale, reduc\ii de
leg[tur[ ale garniturii de foraj, biele, supape, c`rlige de macara, flan=e, corpuri de pomp[ de mare
presiune, arm[turi etc.
Tehnologia forj[rii
Ca semifabricate ini\iale se utilizeaz[: lingouri (pentru ob\inerea pieselor mari, de p`n[ la 300
t), prelaminate (blumuri, brame, \agle, pentru ob\inerea pieselor mijlocii), profile u=oare (rotunde,
p[trate, late, pentru piese mici). }n vederea forj[rii materialul este supus unor opera\ii preg[titoare:
debitarea =i ]nc[lzirea.
A. Forjarea liber[
Forjarea liber[ const[ din combinarea unor faze simple numite opera\ii elementare (game) de
forjare, care se succed ]ntr-o ordine stabilit[, ]n func\ie de forma =i dimensiunile la care trebuie s[
ajung[ piesa prin forjare. }n continuare vor fi prezentate principalele opera\ii elementare de forjare.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 25
a. Refularea const[ ]n m[rirea dimensiunilor sec\iunii transversale a semifabricatului pe seama
mic=or[rii ]n[l\imii sale. Se realizeaz[ prin comprimarea semifabricatului ]n direc\ia axei lui principale.
Se ob\ine ]n final =i ]ndep[rtarea oxizilor de pe suprafa\a exterioar[ a semifabricatului ]nc[lzit.
b. }ntinderea const[ ]n m[rirea lungimii semifabricatului pe seama mic=or[rii sec\iunii sale
transversale. Ea poate fi: ]ntindere simpl[ =i ]ntindere profilat[.
c. G[urirea const[ din perforarea semifabricatului cu ajutorul unui dorn plin sau tubular (pentru
diametre mari). G[urirea se execut[, ]n etape, din ambele p[r\i. Piesele sub\iri se pot g[uri dintr-o
singur[ parte, dac[ sunt a=ezate pe un inel. Dup[ perforare urmeaz[ faza de calibrare a orificiului
realizat.
d. Tragerea (]ntinderea) pe dorn const[ din m[rirea lungimii unui semifabricat inelar sau
tubular, prin mic=orarea grosimii acestuia.
e. L[rgirea pe dorn const[ din m[rirea diametrului interior =i exterior al unui semifabricat
inelar sau tubular, prin mic=orarea grosimii acestuia.
f. T[ierea (debitarea) const[ ]n fragmentarea unui semifabricat cu ajutorul unor d[l\i sau
topoare. C`nd t[ierea este par\ial[ se nume=te crestare (care se efectueaz[ ]n vederea opera\iei de
]ntindere).
g. }ndoirea const[ ]n curbarea unui semifabricat dup[ un contur determinat. Se poate efectua pe
dorn sau ]n matri\[.
h. R[sucirea const[ ]n rotirea unei p[r\i a semifabricatului ]ntr-un plan normal la axa sa. Se
prinde semifabricatul ]ntre dou[ nicovale =i i se aplic[ momentul de torsiune cu ajutorul unei furci de
r[sucire.
i. Sudarea prin forjare, const[ ]n ]mbinarea cap la cap, la cald, a dou[ piese metalice, prin
folosirea for\elor de compresiune (cioc[nire).
B. Forjarea de profilare
Este o opera\ie de forjare ]n care semifabricatele sunt deformate plastic ]ntre scule profilate =i
transformate ]n piese mai precise dec`t cele ob\inute prin forjare liber[. Din acest motiv, forjarea de
profilare se nume=te forjare de precizie.
Cele mai utilizate tehnologii de forjare de profilare sunt: forjarea radial[, forjarea ro\ilor din\ate
=i forjarea arborilor coti\i cu fibraj continuu.
Forjarea radial[ este opera\ia de forjare ce const[ ]n reducerea succesiv[ a sec\iunii unui
semifabricat, for\ele de deformare de m[rimi identice ac\ion`nd simultan dup[ dou[, trei sau mai multe
sensuri diametral opuse. Semifabricatul prime=te o mi=care de avans ]n lungul axei sale =i o mi=care
de rota\ie continu[ sau periodic[. }n toate cazurile prelucrarea se realizeaz[ prin ]ntindere. Sculele
utilizate sunt ciocane profilate =i pot prelucra piese pline sau tubulare, pe ma=ini speciale de forjat
radial.
Prin aceast[ metod[ se ob\in semifabricate forjate de precizie, cu sec\iune constant[ (bare, \evi,
profile), precum =i racordurile speciale =i reduc\iile de leg[tur[ ale garniturii de foraj.
Avantajele forj[rii radiale sunt:
- productivitate ridicat[ datorit[ vitezelor mari de lucru =i a gradelor mari de deformare la o singur[
trecere;
- pre\ de cost redus =i durabilitate ridicat[ a sculelor;
- propriet[\i ]mbun[t[\ite ale pieselor prin realizarea unui fibraj continuu;
- calitate bun[ a suprafe\elor =i precizie dimensional[ ridicat[ (abaterile maxime ale dimensiunilor
sec\iunilor transversale sunt de 0,15 … 0,30 mm fa\[ de dimensiunile prescrise);
- posibilitatea de prelucrare a materialelor metalice cu plasticitate mai sc[zut[ (ex.: o\eluri ]nalt aliate
de scule), datorit[ st[rii tensionale favorabile ]n timpul deform[rii.
C. Forjarea ]n matri\[ (matri\area)
Matri\area este procedeul de prelucrare prin deformare plastic[ la cald sau la rece a unui
semifabricat metalic ]n cavitatea profilat[ a unei scule de lucru numit[ matri\[, cu configura\ia
geometrico-dimensional[ conform[ cu cea a piesei ce trebuie executat[. Matri\area se poate realiza ]n
trei clase de precizie, I, II =i III, ]n ordinea descresc[toare a preciziei.
Dup[ modul ]n care are loc deformarea ]n matri\[ a materialului metalic, matri\area poate fi
matri\are deschis[ (cu bavur[) =i matri\are ]nchis[ (f[r[ bavur[).
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 26
}n cazul matri\[rii deschise, materialul excedentar (diferen\a dintre volumul semifabricatului
de pornire =i volumul piesei matri\ate) curge ]n cavitatea pentru bavur[ printr-un canal de leg[tur[
numit punti\[. Dimensiunile punti\ei se calculeaz[ astfel ]nc`t p[trunderea materialului metalic ]n
cavitatea pentru bavur[ s[ aib[ loc numai dup[ umplerea complet[ a cavit[\ii matri\ei. Se formeaz[ astfel
]n jurul piesei un inel numit bavur[, care se ]ndep[rteaz[ apoi printr-o opera\ie de debavurare.
Pentru evitarea spargerii matri\ei se recomand[ ca materialul deformat s[ umple cavitatea
pentru bavur[ ]n porpor\ie de 60^80% din volumul ei.
}n cazul matri\[rii ]nchise, piesa ob\inut[ este lipsit[ de bavur[, motiv pentru care se impune
utilizarea unui semifabricat de pornire al c[rui volum este determinat cu precizie (=i debitat ]n
concordan\[).
La matri\are, scula principal[ pentru ob\inerea formei =i dimensiunilor piesei este matri\a. Ea
este format[ din dou[ p[r\i numite semimatri\e, separate printr-o suprafa\[ de separa\ie.
Matri\ele pot fi prev[zute cu o singur[ cavitate (matri\e simple, folosite, de obicei, ]n cazul
matri\[rii la prese), sau cu mai multe cavit[\i (matri\e multiple, folosite, de obicei, ]n cazul matri\[rii la
ciocane). Dup[ rolul pe care ]l au ]n procesul de ob\inere a pieselor matri\ate, cavit[\ile de lucru ale
matri\elor pot fi: de preg[tire, de matri\are de degro=are, de matri\are de finisare. Datorit[ condi\iilor
grele de lucru ale matri\elor (temperatur[ ridicat[, solicit[ri statice sau dinamice mari), pentru
confec\ionarea lor trebuie utilizate materiale care s[ prezinte urm[toarele propriet[\i: caracteristici
mecanice ridicate, refractaritate mare, rezisten\[ la solicit[ri aplicate dinamic). Aceste propriet[\i sunt
]ndeplinite de o\elurile aliate de scule de tipul Cr-W, Cr-Ni, Cr-Ni-Mo, tratate termic corespunz[tor.
Dup[ matri\are se fac opera\ii complementare, ]n scopul ob\inerii piesei finite, a unei calit[\i
corespunz[toare a suprafe\elor, a unei precizii dimensionale ridicate. Aceste opera\ii sunt: debavurarea
(realizat[ pe o matri\[ de debavurat), perforarea (realizat[ pe o matri\[ de perforare), calibrarea,
]ndreptarea, cur[\area (mecanic[ sau chimic[), tratamente termice.
Opera\ia de matri\are se execut[ pe acelea=i ma=ini universale ca =i forjarea liber[: ciocane (cu
abur sau aer comprimat), sau prese (mecanice sau hidraulice).
Presele mecanice pot fi cu fric\iune (utilizate de obicei la matri\area pieselor mici) sau cu
excentric. Ciocanele de matri\at, asem[n[toare din punct de vedere func\ional cu ciocanele de forjat, se
caracterizeaz[ prin ghidaje puternice, care asigur[ pozi\ia reciproc[ a celor dou[ semimatri\e ]n timpul
lucrului.
Compara\ie tehnico-economic[ ]ntre matri\are =i forjare liber[
Prin forjare liber[ se ob\in piese cu forme simple =i dimensiuni variate, printr-o manoper[
simpl[ =i la un pre\ de cost sc[zut.
Dezavantajele metodei constau ]n precizia dimensional[ redus[, calitatea slab[ a suprafe\ei,
consumul ridicat de material datorit[ adaosurilor mari de prelucrare, calificare ridicat[ a personalului
muncitor.
Comparativ cu forjarea liber[, matri\area prezint[ urm[toarele avantaje:
- posibilitatea ob\inerii unor piese cu configura\ie complex[;
- productivitate ridicat[;
- nu necesit[ calificare ridicat[ a personalului muncitor;
- consum redus de material datorit[ preciziei dimensionale ridicate (adaosuri mici de prelucrare) =i a
pierderilor mici prin ardere (num[r redus de ]nc[lziri).
Dezavantajele matri\[rii, care limiteaz[ utilizarea acestui procedeu de prelucrare sunt:
- pre\ de cost ridicat al matri\ei;
- greutatea =i configura\ia limitat[ a pieselor ob\inute, datorit[ for\elor mari de deformare =i a
construc\iei matri\elor;
- necesitatea unor opera\ii suplimentare: debavurare, calibrare.
Rezult[ deci c[ alegerea metodei de prelucrare prin deformare plastic[ (forjare liber[ sau
matri\are) a unei piese este condi\ionat[ ]n primul r`nd de m[rimea =i configura\ia acesteia =i apoi de
num[rul de buc[\i ce trebuie executate, N.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 27
Fig. 4.1. Alegerea metodei de prelucrare
dup[ criteriul pre\ de cost.
Astfel, forjarea liber[ este economic[ ]n
cazul pieselor simple, de orice dimensiune, ]n
cazul produc\iei de serie mic[ sau unicate, ]n
timp ce matri\area este avantajoas[ pentru
ob\inerea de piese mici =i mijlocii, cu
configura\ie simpl[ sau complex[, ]n cazul
produc\iei de serie mare sau de mas[.
De aceea, alegerea metodei de
prelucrare (fig. 4.1.) se face ]ntotdeauna dup[
calculul prealabil al pre\ului de cost - P.c.
Pentru N Ncritic este rentabil[
prelucrarea prin forjare liber[, ]n timp ce pentru
N Ncritic devine rentabil[ prelucrarea prin
matri\are.
4.10. Prelucrarea prin deformare plastic[ a tablelor
}n func\ie de grosimea semifabricatului ini\ial se disting dou[ tehnologii: prelucrarea tablelor
sub\iri =i prelucrarea tablelor groase.
Tablele sub\iri se prelucreaz[ ]n general la rece. Opera\iile de prelucrare a tablelor sub\iri sunt
cuprinse ]n schema de mai jos – fig. 4.2.
Prelucrarea tablelor groase necesit[ for\e foarte mari. Se aplic[ frecvent prelucrarea la cald.
Principalele opera\ii sunt: ]ndoirea, curbarea, ambutisarea, bombarea.
Fig. 4.2. Procedee =i opera\ii de prelucrare a tablelor sub\iri.
+tan\ele se utilizeaz[ pentru opera\iile de t[iere (stan\e pentru decupat, pentru perforat, de
retezat etc.). Matri\ele sunt utilizate pentru opera\iile de deformare (pentru ambutisat, ]ndoit etc.). Ele
PRELUCRAREA TABLELOR SUB|IRI
PRIN T{IERE PRIN DEFORMARE PLASTIC{
FORFECARE STAN|ARE
Perforare
Decupare
Retezare
Tundere
Calibrare
}NDOIRE
AMBUTISARE
FASONARE
}ndoire
Profilare
Curbare
Reliefare
R[sfr`ngere
Umflare
G`tuire
Bordurare
OPERA|II COMBINATE
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 28
pot fi dup[ num[rul opera\iilor pe care le pot executa simple (pentru o opera\ie) sau combinat (mai
multe opera\ii).
Dup[ modul ]n care se execut[ ]n timp opera\iile, stan\ele =i matri\ele combinate pot fi cu
ac\iune succesiv[ sau cu ac\iune combinat[. Pentru stan\area =i matri\area la rece se folosesc ]n special
presele (cu fric\iune, cu excentric, cu genunchi, cu manivel[, hidraulice).
a. Forfecarea: opera\ia de t[iere dup[ un contur deschis, drept sau curb, cu ajutorul a dou[ t[i=uri
apar\in`nd la dou[ cu\ite aflate ]n mi=care relativ[.
b. Decuparea: opera\ia de t[iere dup[ contur ]nchis pentru separarea complet[ a unor semifabricate sau
piese.
c. Perforarea: opera\ia de t[iere dup[ un contur ]nchis, pentru separarea complet[ a unei p[r\i din
material (a de=eului).
d. Retezarea: opera\ia de t[iere dup[ un contur deschis, ]n vederea separ[rii complete a unei p[r\i din
semifabricat.
e. Tunderea: opera\ia de t[iere dup[ un contur ]nchis a marginilor neuniforme ale unor piese cave,
ob\inute printr-o prelucrare prealabil[ de deformare.
f. Calibrarea prin t[iere: opera\ia ce const[ ]n ]ndep[rtarea prin t[iere a plusului de material de la
conturul piesei, r[mas dup[ perforare sau decupare, pentru a ]mbun[t[\i netezimea suprafe\ei sau
precizia geometric[ a piesei.
g. }ndoirea: opera\ia de prelucrare prin deformare ce const[ ]n modificarea formei unui semifabricat
prin ]ncovoiere plan[ ]n jurul unei muchii.
h. Profilarea: opera\ia la care prin ]ndoiri succesive paralele cu muchiile longitudinale se ob\in profile
de diferite forme.
i. Curbarea: opera\ia de ]ndoire a tablelor =i benzilor pentru a le da (par\ial sau total) o form[
cilindric[ sau conic[. Se poate executa: prin presare, prin laminare sau ]n jurul unui dorn. }ndoirea
cap[tului semifabricatului cu diametru mic (pentru articula\ii): roluire.
j. Reliefarea: const[ ]ntr-o deformare local[ (ob\inerea unui relief de mic[ ad`ncime): nervuri, bosaje,
piese deschise de form[ nesimetric[.
k. R[sfr`ngerea: opera\ia de fasonare a marginii unui semifabricat av`nd drept scop: formarea unui
guler (la g[uri), a unei flan=e (la \evi), a unor suprafe\e de asamblare, m[rirea rigidit[\ii.
l. Umflarea (ambutisarea transversal[) const[ ]n l[rgirea pieselor cave sau a semifabricatelor din \eav[
prin ]ntinderea radial[ a materialului din interior spre exterior.
m. G`tuirea: opera\ia prin care se mic=oreaz[ sec\iunea transversal[ a \evilor =i capetelor pieselor
cave prin presarea din exterior.
n. Fasonarea pe strung - const[ ]n deformarea plastic[ a semifabricatelor plane pe modele conice cu
ajutorul unei role f[r[ / cu sub\ierea materialului.
4.11. Defectele pieselor realizate prin deformare plastic[
Cauzele generale ce determin[ apari\ia defectelor ]n piesele prelucrate prin deformare plastic[
sunt:
- utilizarea unor semifabricate de pornire de calitate necorespunz[toare (cu defecte);
- nerespectarea prescrip\iilor tehnologice privind ]nc[lzirea semifabricatelor ]n vederea deform[rii;
- nerespectarea prescrip\iilor tehnologice privind conducerea proceselor de prelucrare prin deformare
plastic[;
- utilizarea unor echipamente tehnologice (scule, utilaje etc.) incorect reglate sau av`nd un grad
avansat de uzur[.
Fiec[rui procedeu tehnologic de prelucrare prin deformare plastic[ ]i sunt tipice anumite
defecte.
Defectele pieselor realizate printr-un anumit ptocedeu de deformare plastic[ sunt clasificate pe
grupe, fiec[rei grupe apar\in`ndu-i mai multe categorii de defecte.
Astfel, de exemplu, conform standardelor, defectele pieselor ob\inute prin forjare liber[ se
clasific[ ]n urm[toarele grupe:
1. forme, dimensiuni =i mase necorespunz[toare (lips[ de material, dezax[ri, bavuri etc.);
2. defecte de suprafa\[ (arsuri, imprim[ri de oxizi, suprapuneri de material);
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 29
3. discontinuit[\i =i goluri (cr[p[turi, fisuri, sufluri, sp[rturi);
4. incluziuni solide;
5. defecte de structur[ (decarburare, fibraj necorespunz[tor, segrega\ii, arderi);
6. compozi\ie chimic[ =i caracteristici fizico-mecanice necorespunz[toare.
Aceast[ clasificare poate fi considerat[ general[, defectele tipice tuturor procedeelor de
prelucrare prin deformare plastic[ put`nd fi ]ncadrate ]n una din grupele expuse anterior.
Depistarea defectelor existente ]ntr-o pies[ prelucrat[ prin deformare plastic[ se face ]n cadrul
opera\iilor de control al calit[\ii. Controlul tehnic de calitate, parte integrant[ a procesului de produc\ie,
se efectueaz[ ]n trei etape: controlul calit[\ii semifabricatelor de pornire, controlul interfazic =i
controlul final al produselor.
Pentru produsele ob\inute prin deformare plastic[ se folosesc at`t metode de control distructiv
(]ncerc[ri =i analize efectuate pe probe martor prev[zute la piesele deformate sau epruvete extrase din
una sau mai multe piese prelucrate, care se sacrific[) c`t =i metode de control nedistructiv
(defectoscopia electromagnetic[ sau defectoscopia cu ultrasunete) aplicat interopera\ional sau final.
Unele defecte existente ]n piesele prelucrate prin deformare plastic[ pot fi ]nl[turate (reparate),
dup[ remaniere piesele ]ndeplinind condi\iile de calitate prescrise.
Remanierea defectelor se poate realiza prin: procedee mecanice (cur[\ire, ]ndreptare, dopuire,
nuc=are etc.), prin sudare, prin metalizare sau prin tratamente termice executate dup[ o tehnologie
riguroas[ =i verificate printr-un nou control.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 30
5. SUDAREA MATERIALELOR METALICE
5.1. Generalităţi
Sudarea este o metod[ tehnologic[ de ]mbinare nedemontabil[ a dou[ sau mai multe piese
metalice prin realizarea unei leg[turi stabile ]ntre re\elele cristaline ale materialelor din care sunt
alc[tuite piesele.
Pentru crearea unei ]mbin[ri sudate este necesar[ ]ndeplinirea simultan[ a dou[ condi\ii:
apropierea suprafe\elor pieselor de ]mbinat la distan\e comparabile cu parametri geometrici
ai re\elelor cristaline ale materialelor metalice din care sunt alc[tuite;
stabilirea interac\iunii energetice ]ntre atomii pieselor ce trebuie ]mbinate.
Aceste condi\ii se pot ]ndeplini dac[ se confer[ energie sistemului, pe cale termic[ (prin
]nc[lzirea pieselor ]n zona ]mbin[rii sudate), pe cale mecanic[ (prin deformarea plastic[ a pieselor ]n
zona ]mbin[rii sudate)sau pe cale termo-mecanic[.
}n func\ie de modul ]n care se transmite energie sistemului, procedeele de sudare cunoscute pot
fi ]ncadrate ]n procedee de sudare prin topire =i procedee de sudare prin presiune.
Sudarea prin topire presupune ]nc[lzirea local[ a materialului pieselor supuse sud[rii (material
de baz[ - MB) la temperaturi superioare temperaturii lui de topire. Prin topirea marginilor pieselor =i
eventual a unui material de adaos, ]ntre piese se formeaz[ o baie de metal topit care dup[ cristalizare se
transform[ ]n >cus[tur[ sudat[>. Principalul criteriu de clasificare a procedeelor de sudare prin topire
este tipul energiei utilizate (fig. 5.1).
Fig. 5.1. Clasificarea procedeelor de sudare prin topire func\ie de tipul energiei utilizate.
Sudare
prin topire
folosind
energia
MECANIC{
RADIA|IILOR
Sudare prin presiune
Sudare prin frecare
Sudare cu ultrasunete
Sudare prin explozie
Sudare cu laser
Sudare cu jet de electroni
Sudare cu energie solar[
ELECTRO-TERMIC{
Sudare cu arc electric
Sudare cu plasm[ termic[
Sudare ]n baie de zgur[
sudare cu fascicul de
electroni
TERMO-CHIMIC{
Sudare cu flac[r[ de gaze
Sudare alumino-termic[
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 31
Sudarea prin presiune se produce sub efectul unor for\e exterioare ce determin[ deformarea
plastic[ local[ a pieselor supuse sud[rii. }n acest caz au loc redistribuiri atomice pentru piesele supuse
sud[rii =i form[ri de gr[un\i cristalini comuni. Pentru temperaturi de sudare (Ts) mai mici dec`t
temperatura de recristalizare primar[ a materialului de baz[ (0,4Tt) sudarea se face la rece ]n caz
contrar sudarea realiz`ndu-se la cald (fig. 5.2).
Fig. 5.2. Clasificarea procedeelor de sudare prin presiune func\ie de temperatur[.
5.2. Sudarea prin topire
5.2.1. Elementele ]mbin[rilor sudate prin topire.
Surse termice utilizate la sudare
Realizarea ]mbin[rilor sudate prin topire presupune prelucrarea prealabil[ a marginilor pieselor
ce se sudeaz[ ]n scopul ob\inerii unui rost de sudare. Parametrii geometrici ai rostului de sudare sunt:
deschiderea, r[d[cina, unghiul, lungimea, l[\imea =i raza rostului.
Prin topirea marginilor materialului de baz[ (MB) =i a materialului de adaos se formeaz[ o baie
de metal topit care prin cristalizare d[ na=tere cus[turii metalice (CUS). Cus[tura metalic[ poate fi
alc[tuit[ din unul sau mai multe r`nduri respectiv unul sau mai multe straturi. R`ndurile situate la
acela=i nivel alc[tuiesc straturile cus[turii.
O parte din energia sursei termice utilizate la sudare prin topire ]nc[lze=te, sub temperatura de
topire, o zon[ din materialul de baz[ adiacent[ cus[turii. Aceast[ zon[ se nume=te zon[ influen\at[
termic (ZIT).
Principalele surse termice utilizate la sudarea prin topire sunt: arcul electric, flac[ra de gaze,
facicul de ioni, fascicul de fotoni, plasma termic[, termitul, efectul termic al curentului la trecerea prin
baia de zgur[.
Odat[ cu r[cirea b[ii de metal topit se r[ce=te =i zona influen\at[ termic. Prin urmare, zona
respectiv[ este supus[ unui ciclu termic.
Ciclul termic reprezint[ varia\ia ]n timp a temperaturii unui punct situat ]n zona influen\at[
termic, ce este caracterizat[ prin urm[torii parametri: viteza medie de ]nc[lzire (v]), temperatura
maxim[ (tmax), viteza medie de r[cire (vr) =i timpul de men\inere (m).
Ansamblul ciclurilor termice corespunz[toare diferitelor puncte din zona influen\at[ termic
formeaz[ c`mpul termic la sudare.
Principalii factori care influen\eaz[ ciclul termic la sudare sunt: geometria sudurii (grosimea
componentelor, num[rul componentelor etc.), caracteristicile termofizice ale materialului de baz[
(conductibilitatea termic[, c[ldura specific[ etc), elementele regimului de sudare (intensitatea
curentului de sudare, tensiunea arcului electric, viteza de sudare etc.), temperatura de pre`nc[lzire
(determin[ modificarea temperaturii maxime =i vitezei de r[cire), tehnologia sud[rii (modul de
depunere a straturilor).
Arcul electric reprezint[ o desc[rcare electric[ stabil[, la densit[\i mari de curent, ]ntre cei doi
electrozi (fuzibili sau nefuzibili) afla\i ]ntr-un mediu gazos. Arcul electric poate func\iona ]n curent
continuu sau ]n curent alternativ. Parametrii ce caracterizeaz[ arcul electric sunt: intensitatea curentului
de sudare, tensiunea =i lungimea arcului electric (distan\a dintre anod =i catod). Leg[tura dintre ace=ti
Sudare
prin
presiune
LA
CALD
Cu ]nc[lzire
la flac[r[
Cu ]nc[lzire
]n cuptor
Cu ]nc[lzire
electric[
Cu ]nc[lzire
prin frecare
LA
RECE
Prin
deformare
plastic[
Cu
ultrasunete
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 32
trei parametri constituie caracteristica static[ a arcului electric =i se reprezint[ de obicei sub forma unei
familii de curbe.
Flac[ra de gaze se ob\ine prin arderea exoterm[ a unui amestec de gaze sau vapori combustibili
]n oxigen.
Temperatura =i volumul fl[c[rii de gaze depind de viteza cu care se desf[=oar[ reac\ia de ardere,
de puterea caloric[ a gazului combustibil, de volumul =i natura produ=ilor rezulta\i din ardere.
Flac[ra de gaze cea mai utilizat[ ca surs[ termic[ pentru sudare este flac[ra oxiacetilenic[ (cea
mai concentrat[ =i mai fierbinte dintre fl[c[rile de gaze, produce o cantitate minim[ de vapori de ap[, se
oxideaz[ ]ntr-un spa\iu redus) chiar dac[ nu are o putere caloric[ foarte mare.
Fig. 5.3. Ciclul termic la sudare.
Caracterul flac[rii oxiacetilenice se regleaz[ prin schimbarea raportului dintre debitele de
oxigen =i acetilen[ care contribuie la realizarea fl[c[rii. Func\ie de valoarea acestui raport exist[ trei
tipuri de fl[c[ri oxiacetilenice: flac[ra oxidant[ (exces de oxigen), flac[ra carburant[ (exces de acetilen[)
=i flac[ra normal[.
Plasma termic[ reprezint[ un amestec de atomi, ioni pozitivi, molecule =i electroni, bun
conduc[tor de electricitate, aflat la temperatur[ foarte ridicat[ (10 000 … 25 000 0C ). Jetul de plasm[
pentru sudare se ob\ine prin trecerea unui gaz plasmagen printr-un arc constr`ns (comprimat radial =i
alungit axial). Viteza jetului de plasm[ este foarte mare ]n compara\ie cu cea a arcului electric =i se
datoreaz[ insufl[rii ]n coloana arcului constr`ns a gazului plasmagen (argon, hidrogen, heliu, aer etc).
Fasciculele de electroni se ob\in prin emisia termoelectronic[ accelerat[ a unui catod de
wolfram, tantal sau wolfram =i oxid de thoriu. Accelerarea se realizeaz[ prin diferen\a de poten\ial
creat[ ]ntre catod =i un anod tubular. Concentrarea fasciculului de electroni se face utiliz`nd un sistem
de focalizare, format din lentile magnetice sau electrostatice, =i un sistem de deflexie, alc[tuit din dou[
bobine cu axele perpendiculare. }n func\ie de puterea specific[, fasciculul poate determina topirea
superficial[, topirea profund[,vaporizarea treptat[, vaporizarea instantanee sau chiar ]ndep[rtarea prin
explozie a materialului din zona de contact. Fasciculele de ioni se ob\in cu ajutorul surselor de ioni cu plasm[, ]n spa\ii vidate, pentru ca
energia cinetic[ a particulelor accelerate s[ nu fie disipat[ prin ciocniri cu moleculele de gaz.
Fasciculul de fotoni (laser) reprezint[ concentrarea maxim[ de energie utilizat[ ]n tehnologia
sud[rii. Utilizarea laserului este limitat[ de randamentul energetic sc[zut, de costul ridicat al
instala\iilor ce-l produc =i de posibilit[\ile limitate de deplasare a acestuia.
Baia de zgur[ se prezint[ sub forma unei mase lichide ob\inute prin topirea unui amestec de
componen\i minerali (flux de sudare). Se utilizeaz[ efectul termic al curentului electric ce o str[bate.
Sursele termice pentru sudare se aleg ]n func\ie de capacitatea energetic[ a cestora - exprimat[
prin: fluxul termic (putere), densitatea fluxului termic (puterea specific[), concentrarea fluxului termic
=i energia liniar[ (raportul dintre putere =i viteza de sudare), de costul utilajelor care deservesc sursa,
cheltuielile de exploatare =i ]ntre\inere a acestora, randamentul de lucru etc.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 33
5.2.2. Procese ce au loc la sudarea prin topire
Principalele procese ce au loc la sudarea prin topire sunt: formarea cus[turii, transform[rile
structurale ]n zona influen\at[ termic (ZIT), apari\ia tensiunilor =i deforma\iilor ]n piesele sudate.
1. Formarea cus[turii rezult[ prin cristalizarea b[ii de metal lichid realizat[ ]n rostul dintre
piesele ce se sudeaz[, prin topirea marginilor pieselor ce se ]mbin[ =i a materialului de adaos
(electrozi, vergele etc.). Datorit[ contactului existent ]ntre baia de metal lichid =i zgura lichid[,
respectiv baia de metal lichid =i atmosfera protectoare, se genereaz[ transform[ri de natur[ chimic[
(]mbog[\irea b[ii ]n oxigen, azot, hidrogen; dezoxidare; desulfurare; aliere etc.) Baia de metal lichid =i
cus[tura ce se formeaz[ au ]n general compozi\ii chimice diferite de ale MB, respectiv MA. Alegerea
optim[ a cuplului MB – MA este mijlocul cel mai eficient pentru ob\inerea unei cus[turi de bun[
calitate. Structura ]mbin[rilor sudate este asem[n[toare unei structuri de turnare. Baia metalic[ poate fi
considerat[ un creuzet mobil.
2. Transform[ri structurale ]n zona influen\at[ termic. Existen\a c`mpului termic ]n zona
adiacent[ cus[turii poate determina apari\ia unor transform[ri structurale. Aceste transform[ri depind de
compozi\ia chimic[ a materialului de baz[ =i de parametrii ciclului termic, ]n special temperatura
maxim[ (tmax), timpul de men\inere (τm) =i viteza de r[cire (vr). Structurile necorespunz[toare ob\inute
]n zona influen\at[ termic =i ]n cus[tur[ pot fi modificate aplic`nd diferite tratamente termice dup[
sudare.
3. Tensiuni =i deforma\ii la sudare. }n cadrul procesului de sudare datorit[ ]nc[lzirilor locale
apar dilat[ri =i contrac\ii care genereaz[ tensiuni locale =i implicit deforma\ii. Dac[ deformarea liber[ a
pieselor ce se sudeaz[ nu este posibil[, ansamblul rezultat va prezenta tensiuni interne =i/sau
deforma\ii. Dac[ deformarea liber[ este posibil[, ansamblul sudat va fi lipsit de tensiuni, prezent`nd,
eventual, numai deforma\ii. Tensiunile interne =i deforma\iile la sudare influen\eaz[ negativ calitatea
pieselor sau construc\iilor sudate produc`ndu-le acestora de la abateri de form[ p`n[ la ruperi.
Tensiunile termice apar datorit[ deforma\iilor ]mpiedicate create prin dilatarea materialului
]nc[lzit, urmat[ de contrac\ia provocat[ prin r[cire. Tensiunile structurale iau na=tere datorit[
modific[rilor de volum ale cus[turii, la r[cirea acesteia =i sunt mereu ]nso\ite de tensiuni termice.
Ac\iunea simultan[ a ]nc[lzirii neuniforme, a contrac\iei cus[turii =i a modific[rilor structurale ]n ZIT
poate crea ]n pies[ o stare complex[ de tensiuni. }n timpul exploat[rii, tensiunile proprii se suprapun
peste tensiunile datorate solicit[rilor exterioare duc`nd p`n[ la dep[=irea rezisten\ei la rupere a
materialului.
Principalele metode de evitare sau reducere a tensiunilor interne =i a deforma\iilor la sudare
sunt metodele constructive, metodele tehnologice =i metodele mecanice.
Din punct de vedere constructiv elementele unei construc\ii sudate se vor suda ]n ordinea
mobilit[\ii lor de la cele mai rigide la cele mai elastice. Folosirea dispozitivelor ]n care piesele s[ se
fixeze rigid p`n[ la solidificarea cus[turii limiteaz[ deforma\iile =i determin[ amplificarea tensiunilor
interne. O alt[ solu\ie o constituie predeformarea pieselor ce se sudeaz[ astfel ]nc`t dup[ sudare s[ se
ob\in[ ansamblul cu forma geometric[ dorit[.
Din punct de vedere tehnologic se recomand[: pre]nc[lzirea pieselor ce urmeaz[ a fi sudate (se
reduce diferen\a de temperatur[ dintre cus[tur[ =i materialul de baz[; scade viteza de r[cire), folosirea
surselor termice concentrate, folosirea rosturilor (X; I; U) care s[ permit[ sud[ri alternative din dou[
p[r\i, aplicarea tratamentului termic de recoacere de detensionare etc.
Ca metod[ mecanic[, utilizat[ ]n special pentru diminuarea tensiunilor interne remanente, se
recomand[ deformarea plastic[ prin forjarea cus[turii. Pentru a se elimina posibilitatea de fisurare a
cus[turii se recomand[, dup[ forjare, depunerea unui nou strat.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 34
5.2.3. Sudabilitatea materialelor metalice
Procesele descrise anterior privind formarea cus[turilor, transform[rile structurale ]n ZIT =i
apari\ia tensiunilor =i deforma\iilor au eviden\iat c[ opera\ia de sudare influen\eaz[ semnificativ
caracteristicile materialelor pieselor ce se sudeaz[, fiind un factor determinant al calit[\ii construc\iilor.
Influen\ele opera\iei de sudare sunt dependente de materialul pieselor ce se ]mbin[, de tehnologia
folosit[ =i de caracteristicile tehnice ale construc\iei (condi\ii de solicitare, dimensiuni, amplasarea
sudurilor, medii de lucru etc.).
Pentru a caracteriza aptitudinea materialelor metalice de a fi utilizate ]n construc\ii sudate se
folose=te no\iunea de sudabilitate.
}n cazul o\elurilor, no\iunea de sudabilitate (ca ]nsu=ire tehnologic[) este definit[ astfel:
“sudabilitatea reprezint[ aptitudinea unui o\el ca printr-un anumit procedeu =i pentru un anumit scop s[
asigure, ]n ]mbin[rile sudate, caracteristicile locale =i generale prescrise pentru o construc\ie sudat[“.
Sudabilitatea o\elurilor =i, ]n general, a oric[rui material metalic, se apreciaz[ prin trei criterii:
comportarea metalurgic[ la sudare, comportarea tehnologic[ la sudare =i comportarea ]n construc\ia
sudat[.
a. Comportarea metalurgic[ la sudare exprim[ modul cum reac\ioneaz[ o\elul fa\[ de ac\iunea
unui anumit proces de sudare, ac\iune localizat[ ]n special ]n zona influen\at[ termic a ]mbin[rilor.
Sudabilitatea unui o\el pe baza acestui criteriu se evalueaz[ prin: compozi\ia chimic[, caracteristicile
metalografice, propriet[\ile mecanice, tendin\a de fisurare (la rece =i la cald) etc.; criteriul principal
este compozi\ia chimic[.
O\elurile carbon =i o\elurile slab aliate sudabile f[r[ precau\ii speciale trebuie s[ aib[
con\inuturile de carbon, elemente ]nso\itoare (Si, Mn), impurit[\i (Sulf, Fosfor) =i carbon echivalent
limitate.
Carbonul echivalent este un parametru ce exprim[ sintetic tendin\a o\elului de a realiza ]n zona
de influen\[ termic[ a ]mbin[rilor sudate structuri de c[lire, ]n afar[ de echilibru, cu plasticitate redus[
(deoarece capacitatea de c[lire =i c[libilitatea unui o\el sunt cu at`t mai mari cu c`t con\inuturile de
carbon =i elemente de aliere sunt mai ridicate).
Deoarece tipul structurilor ce se formeaz[ ]n ZIT-ul unei ]mbin[ri sudate depind =i de viteza de
r[cire, m[sura tehnologic[ ce se adopt[ de obicei atunci c`nd o\elul are sudabilitate condi\ionat[ const[
]n pre]nc[lzire, pentru mic=orarea vitezei de r[cire ]n ZIT =i evitarea apari\iei structurilor de c[lire,
fragile.
}n cazul fontelor, sudabilitatea este ]n general nesatisf[c[toare. Sudabilitatea materialelor
metalice neferoase este condi\ionat[ de anumite propriet[\i specifice (cuprul se sudeaz[ bine dac[ nu
con\ine mai mult de 0,004 oxigen =i dac[ se iau m[suri pentru evitarea pierderilor mari de c[ldur[,
datorate conductivit[\ii termice foarte bune ; sudabilitatea aluminiului este redus[ din cauza tendin\ei
ridicate de oxidare la temperaturi ]nalte; alama se sudeaz[ greu din cauza zincului, u=or oxidabil, iar
bronzul din cauza segrega\iei puternice).
b. Comportarea tehnologic[ la sudare exprim[ aptitudinea o\elului de a realiza, printr-un
anumit procedeu de sudare, ]mbin[ri care s[ ]ndeplineasc[ cerin\ele calitative impuse de condi\iile
tehnice de utilizare a construc\iei respective. Aprecierea sudabilit[\ii unui o\el pe baza acestui criteriu
se face lu`nd ]n considera\ie totalitatea m[surilor tehnologice ce se impun pentru a ob\ine calitatea
dorit[ a ]mbin[rilor sudate: procedeul de sudare, preg[tirea opera\iei (materialele de sudare, forma =i
dimensiunile rostului, pre]nc[lzirea etc.), executarea sud[rii (regimul, succesiunea realiz[rii r`ndurilor
=i straturilor ]n cus[tur[, ordinea de executare a cus[turilor etc.), tratamentele termice dup[ sudare etc.
Un material metalic, ]n general, are o sudabilitate cu at`t mai bun[ cu c`t tehnologia de sudare, impus[
de calitatea dorit[ a ]mbin[rilor sudate, este mai simpl[. c. Comportarea ]n construc\ia sudat[ exprim[ capacitatea o\elului aflat ]ntr-o structur[ sudat[
de a prelua ]nc[rc[ri ]n anumite condi\ii de exploatare, f[r[ a afecta siguran\a construc\iei.
Sudabilitatea unui o\el pe baza comport[rii ]n construc\ia sudat[ se aprecieaz[ prin: configura\ia
structurii sudate (rigiditatea structurii, nivelul tensiunilor de contrac\ie termic[ ce apar la sudare,
concentratorii de tensiuni etc.) =i regimul de solicitare al acestuia (m[rimea sarcinilor, viteza de
solicitare, temperatura de exploatare, ac\iunea mediului de lucru).
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 35
5.2.4. Clasificarea procedeelor de sudare prin topire
Fig. 5.4. Clasificarea procedeelor de sudare prin topire.
5.2.5. Sudarea manual[ cu arc electric =i electrozi ]nveli\i
1. Principiul de lucru. Arcul electric arde ]ntre un electrod ]nvelit =i baia de metal lichid,
format[ ]n rostul dintre piesele de sudat prin topirea materialului de adaos =i a metalului de baz[.
Pentru realizarea arcului electric, electrodul, cu cap[tul dezvelit prins ]n portelectrod, este
conectat, prin intermediul cablului, la una din bornele sursei de curent, iar piesele ce se sudeaz[ sunt
legate la cealalt[ born[ a sursei de curent cu ajutorul unui cablul =i a unei cleme. Portelectrodul este
prev[zut cu un m`ner electroizolant ce permite manevrarea de c[tre sudor a electrodului, astfel ]nc`t
v`rful acestuia s[ execute urm[toarele mi=c[ri necesare la sudare:
mi=care cu viteza vs pe direc\ia de sudare X, ]n lungul rostului dintre piesele ce se
sudeaz[;
o mi=care de apropiere pe direc\ia Z, cu viteza vt, ]n lungul axei electrodului, ce are ca
scop p[strarea constant[ a lungimii arcului;
o mi=care pendular[, transversal[,pe direc\ia Y ce are ca scop ob\inerea l[\imii dorite a
cus[turii.
Dup[ amorsarea arcului electric, sub ac\iunea c[ldurii degajate de acesta, v`rful vergelei
metalice a electrodului se tope=te, iar pic[turile materialului de adaos se scurg ]n rostul dintre piesele
ce se sudeaz[; la formarea b[ii de metal topit particip[ =i MB, topit tot sub ac\iunea termic[ a arcului
electric. Concomitent cu topirea inimii metalice, are loc descompunerea termic[ (topirea =i
volatilizarea par\ial[) a ]nveli=ului; la cap[tul electrodului se formeaz[ un mic crater.
Gazele provenite din volatilizarea ]nveli=ului, dirijate sub form[ de jet de craterul din cap[tul
electrodului, elimin[ aerul atmosferic din zona arcului electric, cre`nd ]n jurul acestuia o atmosfer[
u=or ionizabil[ =i protectoare; jetul de gaze contribuie, de asemenea, la realizarea ad`ncimii de
p[trundere =i ]mpiedic[ baia de metal lichid s[ se contamineze cu elemente d[un[toare din aer (oxigen,
azot).
Sudarea
prin topire
Cu jet
de plasm[ }n baie
de zgur[ Cu arc
electric
Cu flac[r[
de gaze
Cu fascicol
de electroni
Cu
laser
Constr]ns Descoperit cu
electrozi ]nveli\i }n mediu
protector Acoperit sub
strat de flux
Cu electrod
refractar
(WIG)
Cu electrod
fuzibil
(MIG; MAG)
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 36
Zgura lichid[ rezultat[ prin topirea ]nveli=ului electrodului, acoper[ par\ial baia de metal lichid,
protej`nd-o, =i realizeaz[ cu aceasta reac\ii metalurgice favorabile (dezoxidare, aliere etc.).
Deplas`nd electrodul pe direc\ia X se creeaz[ condi\iile de solidificare a b[ii de metal lichid =i
ob\inerea cus[turii; ]n acela=i timp, prin solidificarea zgurei lichide se ob\ine crusta de zgur[ care
acoper[ cus[tura, protej`nd-o =i mic=or`ndu-i viteza de r[cire.
Desf[=urarea procesului de sudare este influen\at[ de tipul curentului folosit la sudare.
Dac[ se sudeaz[ ]n curent continuu cu electrodul legat la polul negativ al sursei (polaritate
direct[), cantitatea cea mai mare de c[ldur[ se produce ]n v`rful electrodului; ca urmare, el se tope=te
cu vitez[ mare, productivitatea procedeului de sudare cre=te, dar se ob\ine o p[trundere redus[ a
cus[turii.
Dac[ se lucreaz[ ]n curent continuu cu electrodul legat la polul pozitiv al sursei (polaritate
invers[), situa\ia se inverseaz[: se ob\ine o p[trundere mare a cus[turii, dar scade viteza de topire a
electrodului.
Dac[ se sudeaz[ ]n curent alternativ, p[trunderea =i viteza de topire au valori medii, cuprinse
]ntre extremele corespunz[toare sud[rii ]n curent continuu cu polaritate direct[ =i invers[. Datorit[
func\ion[rii instabile a arcului electric de curent alternativ, procesul de sudare se controleaz[ =i se
conduce mai greu, fiind necesar[ aplicarea m[surilor de ]mbun[t[\ire a func\ion[rii arcului expuse
anterior.
2. Echipamentul tehnologic folosit la sudare cuprinde sursa de curent =i accesoriile pentru
sudare.
Prin surs[ pentru sudare cu arc electric se ]n\elege un echipament care furnizeaz[ =i controleaz[
energia electric[ necesar[ aliment[rii arcului. Ea trebuie s[ respecte urm[toarele condi\ii:
s[ aib[ caracteristica extern[ (dependen\a dintre tensiunea la bornele sursei =i intensitatea
curentulu, c`nd sursa debiteaz[ pe o rezisten\[ cunoscut[) pronun\at cobor`toare; ]ndeplinind aceast[
condi\ie se evit[ varia\iile mari ale curentului de sudare la varia\iile ]nt`mpl[toare =i inerente ale
lungimii arcului =i se asigur[ valori ale curentului de scurtcircuit apropiate de cele ale curentului de
sudare; s[ aib[ caracteristica dinamic[ bun[, adic[ s[ asigure la sudare trecerea din regim de scurtcircuit ]n
regim de func\ionare normal[ =i invers; se consider[ c[ o surs[ are o caracteristic[ dinamic[ bun[
dac[ timpul de revenire a tensiunii dup[ scurtcircuit este sub 0,03 s;
s[ permit[ reglarea intensit[\ii curentului ]n limite largi, prin modificarea caracteristicii externe,
pentru a satisface toate cerin\ele tehnologice;
s[ aib[ o tensiune de mers ]n gol suficient de mare pentru amorsarea u=oar[ a arcului electric;
s[ aib[ randament ridicat =i un consum minim la mersul ]n gol;
s[ fie durabil[, u=or de manipulat =i de ]ntre\inut.
Dup[ tipul curentului debitat, sursele de curent pentru sudare se clasific[ astfel:
surse de curent alternativ: transformatoarele pentru sudare mono =i trifazate, alimentate la re\eaua
de curent alternativ;
surse de curent continuu: generatoarele de curent continuu pentru sudare (convertizoare pentru
sudare), ac\ionate de un motor electric asincron sau de un motor cu ardere intern[ =i redresoarele
pentru sudare.
Pentru fiecare dintre categoriile de surse men\ionate exist[ o mare varietate de tipuri
constructive utilizate ]n practic[.
Tehnologia sud[rii
Pentru stabilirea tehnologiei ]ntr-un caz concret de aplicare a sud[rii manuale cu electrozi
]nveli\i se porne=te de la analiza datelor de baz[ (ini\iale) privind piesele ce trebuie ]mbinate:
configura\ia lor geometrico – dimensional[ (gabarit, grosime, form[ etc.), compozi\ia =i caracteristicile
mecanice ale materialului din care sunt confec\ionate, starea structural[ ]n care se afl[, pozi\ia lor
reciproc[ ]n ansamblul ce se realizeaz[ prin sudare.
}n continuare, se stabilesc parametrii de regim =i toate prescrip\iile tehnologice privind
executarea opera\iei de sudare.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 37
a. Se adopt[ tipul ]mbin[rii ]n func\ie de pozi\ia reciproc[ a elementelor ce se sudeaz[. Se
prefer[ ]mbinarea cap la cap, deoarece se asigur[ cea mai convenabil[ distribu\ie de tensiuni =i nu se
introduc solicit[ri suplimentare ]n construc\ia sudat[. }n cazul c`nd elementele ce se sudeaz[ sunt
perpendiculare, ]nclinate sau suprapuse se vor folosi =i ]mbin[ri ]n col\.
b. Se stabile=te pozi\ia de sudare (orizontal[, ]n corni=[, ]nclinat[, vertical[, pe plafon etc.)
\in`nd seama de posibilit[\ile de a=ezare a pieselor ]n vederea sud[rii =i de locul (atelier, =antier etc.)
unde se execut[ opera\ia.
c. Se adopt[ forma =i dimensiunile rostului care trebuie realizat ]ntre piesele ce se sudeaz[, ]n
func\ie de tipul metalului de baz[ =i grosimea elementelor ]mbinate.
d. Se stabile=te alc[tuirea ]mbin[rii sudate (num[rul de r`nduri =i de straturi) =i se alege tipul =i
diametrul electrozilor folosi\i.
e. Se stabilesc condi\iile de sudare (temperatura de pre]nc[lzire) =i tratamentele termice dup[
sudare necesare pentru realizarea unor ]mbin[ri sudate de calitate bun[. }n cazul sud[rii pieselor din
o\el, condi\iile de pre]nc[lzire se determin[ folosind indica\iile din paragraful anterior. }n cazul sud[rii
altor metale =i aliaje se vor respecta indica\iile cu caracter experimental stabilite prin normele =i
normativele de lucru.
f. Se alege sursa de curent pentru sudare =i polaritatea (]n cazul folosirii curentului continuu),
]n func\ie de grosimea pieselor ce se sudeaz[ =i tipul de electrozi adoptat, =i se stabilesc parametrii de
regim.
Intensitatea curentului de sudare se determin[ pe baza unor rela\ii experimentale, ]n func\ie de
diametrul electrodului de, ]n mm.
Tensiunea arcului se determin[ ]n func\ie de intensitatea curentului de sudare, folosind
caracteristica extern[ a sursei de curent alese (de obicei, tensiunea arcului 15…30 V).
Viteza de sudare se stabile=te ]n func\ie de caracteristicile de depunere ale electrozilor ]nveli\i
utiliza\i.
g. Se stabilesc prescrip\iile tehnologice privind executarea sud[rii, av`ndu-se ]n vedere
urm[toarele indica\ii:
arcul electric se amorseaz[ cu electrodul \inut perpendicular pe una dintre piese, ]n vecin[tatea
rostului, dup[ care arcul se deplaseaz[ ]n rost =i se ]ncepe sudarea;
]n timpul sud[rii, ]n func\ie de pozi\ia de sudare, electrodul se \ine ]nclinat ]n raport cu normala la
fa\a cus[turii ; schimb`nd unghiul de ]nclinare se modific[ p[trunderea =i viteza de r[cire a b[ii de
metal lichid;
]n timpul sud[rii, arcul electric se men\ine scurt - cu lungimea aproximativ egal[ cu diametrul
electrodului - =i electrodul se deplaseaz[ simultan pe direc\iile X, Y, Z.
5.2.6. Sudarea cu arc electric ]n mediu de gaz inert cu electrod refractar (WIG)
1. Principiul procedeului. Procedeul este numit =i WIG – Wolfram Inert Gas – electrodul fiind
]n general din wolfram. El se aplic[ de obicei manual.
Arcul electric arde ]ntre electrodul refractar (nefuzibil) =i baia de metal lichid, realizat[ ]n
rostul dintre piesele ce se sudeaz[. }n timpul sud[rii, coloana arcului =i baia de metal lichid sunt
protejate cu ajutorul unui jet de gaz inert, insuflat =i concentrat ]n zona de sudare printr-o duz[ din
material ceramic, amplasat[ concentric cu electrodul refractar. Electrodul =i duza, ]mpreun[ cu corpul
(av`nd ]n interiorul peretelui un labirint de r[cire cu aer sau ap[), formeaz[ un ansamblu numit pistolet
de sudare.
Procedeul se aplic[ la ]mbinarea pieselor sub\iri. Baia de metal lichid este realizat[ fie integral
din metal de baz[ topit, fie cu contribu\ia unui metal de adaos dintr-o vergea (s`rm[), cu un cap[t
introdus ]n baia de sudare (f[r[ a suferi ac\iunea direct[ a arcului electric). Prin deplasarea pistoletului
de sudare pe direc\ia X, se creeaz[ condi\iile de solidificare a b[ii de metal lichid =i se ob\ine cus[tura
cu suprafa\a curat[, deoarece nu se formeaz[ zgur[.
Procedeul WIG folose=te de obicei curent continuu =i polaritate direct[; acest mod de lucru
asigur[ concentrarea celei mai mari p[r\i (aprox. 70%) din c[ldura arcului electric ]n zona pieselor ce se
sudeaz[ =i face posibil[ utilizarea unor curen\i de sudare de intensitate mare; se ob\in cus[turi ]nguste,
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 38
cu p[trundere mare, f[r[ apari\ia efectelor negative de distrugere prematur[ a electrodului refractar =i de
contaminare a cus[turii cu material din electrod.
C`nd se aplic[ procedeul WIG la sudarea pieselor din metale =i aliaje ce se acoper[ u=or cu
pelicule aderente de oxizi (aluminiu, magneziu, cuprul =i aliajele acestora) se recomand[ folosirea
curentului continuu de polaritate invers[ sau a curentului alternativ deoarece permite ]ndep[rtarea
peliculelor de oxizi prin bombardament ionic ]n timpul sud[rii; ]n primul caz se impune limitarea
intensit[\ii curentului de sudare pentru a nu deteriora rapid electrodul refractar; utilizarea curentului
alternativ necesit[ dispozitive speciale pentru aprinderea u=oar[, stabilizarea func\ion[rii arcului
electric =i eliminarea efectelor de redresare a curentului.
}n multe aplica\ii ale procedeului WIG se utilizeaz[ un curent pulsator, ce se ob\ine
suprapun`nd peste un curent de baz[ (constant, de intensitate mic[) impulsuri de curent cu intensitatea
de c`teva ori mai mare dec`t a curentului de baz[. }n aceast[ variant[ se ob\in mai multe avantaje:
cre=te raportul dintre p[trunderea =i l[\imea cus[turii, scade pericolul de str[pungere a b[ii de sudur[ la
]mbinarea pieselor sub\iri sau la depunerea primului r`nd al cus[turii, se reduce extinderea zonei de
influen\[ termic[ =i se realizeaz[ o bun[ agitare a b[ii metalice, mic=or`ndu-se totodat[ pericolul de
formare a porilor ]n cus[tur[.
2. Echipamentul tehnologic. Se folosesc redresoare sau convertizoare (pentru curent continuu)
=i transformatoare (pentru curent alternativ). }n cazul folosirii curentului alternativ, ]n circuitul de
sudare se leag[ (]n paralel cu sursa) un oscilator de ]nalt[ frecven\[ =i ]nalt[ tensiune sau un generator
de impulsuri de ]nalt[ tensiune. Ele asigur[ amorsarea u=oar[ =i func\ionarea stabil[ a arcului electric.
Pentru anularea efectului de redresare a arcului se folose=te o baterie de condensatoare, conectate ]n
serie cu arcul electric. C`nd se sudeaz[ cu intensit[\i mari ale curentului electric, pistoletul se r[ce=te cu
ap[. Echipamentul tehnologic mai cuprinde dispozitivele pentru fixarea pieselor ]n vederea sud[rii =i
echipamentul de protec\ie compus din masc[ (]n cazul c`nd se execut[ sudarea manual[ =i se folose=te
s`rm[ din metal de adaos trebuie utilizat[ o masc[ aplicabil[ pe figur[, deoarece ambele m`ini ale
sudorului sunt ocupate), m[nu=i =i =or\.
3. Tehnologia sud[rii presupune parcurgerea acelora=i etape ca la sudarea electric[ manual[ cu
electrozi ]nveli\i.
a. Utiliz`nd procedeul WIG se pot realiza at`t ]mbin[ri cap la cap, c`t =i ]mbin[ri de col\.
b. La sudarea manual[ cu procedeul WIG se poate folosi orice pozi\ie de sudare; la cea
mecanizat[ se prefer[ pozi\ia orizontal[.
c. Forma =i dimensiunile rosturilor la sudarea WIG sunt standardizate. Ele sunt similare cu cele
utilizate la sudarea manual[ cu electrozi ]nveli\i.
d. Deoarece se sudeaz[ piese cu grosime mai mic[ de 12 mm, ]mbin[rile sudate prin acest
procedeu sunt alc[tuite dintr-un num[r redus de r`nduri =i straturi.
e. Se stabilesc condi\iile de sudare.
f. }n ceea ce prive=te sursele de sudare, se recomand[ cele de curent continuu cu polaritate
direct[ =i cele de curent alternativ.
Pentru piesele din metale =i aliaje ce formeaz[ u=or pelicule aderente de oxizi, este necesar ca,
]nainte de sudare, s[ se execute cur[\irea mecanic[ =i chimic[ ]ngrijit[ a zonelor de sudare.
Regimul de sudare se stabile=te ]n func\ie de tipul materialului ce se sudeaz[. }n vederea
]nceperii opera\iei de sudare se aduce pistoletul ]n zona de lucru, se realizeaz[ atmosfera protectoare de
gaz inert, se amorseaz[ arcul electric =i se men\ine la o lungime constant[. Dup[ amorsarea arcului, ]n
prima secven\[ de sudare, pistoletul nu avanseaz[ ]n lungul rostului; el execut[ doar o mi=care circular[
]n scopul form[rii unei b[i de metal topit din metalul de baz[. Dac[ se sudeaz[ f[r[ metal de adaos,
pistoletul se deplaseaz[ ]n lungul rostului cu o vitez[ corespunz[toare topirii corecte a marginilor
pieselor ce se ]mbin[. Dac[ se sudeaz[ cu metal de adaos, dup[ formarea b[ii topite din metalul de baz[,
se execut[ o scurt[ mi=care de regres cu pistoletul =i apoi se introduce ]n zona de sudare s`rma de
adaos, astfel ]nc`t cap[tul ei s[ ating[ baia lichid[, dar s[ nu intre sub ac\iunea direct[ a arcului electric
=i s[ nu ating[ electrodul refractar. }n continuare, pistoletul =i s`rma se deplaseaz[ ]n lungul rostului.
La terminarea opera\iei de sudare, se retrage s`rma din metal de adaos, se continu[ ]naintarea
pistoletului p`n[ la extremitatea b[ii de metal lichid =i, dup[ un timp, se ]ntrerupe arcul electric =i
alimentarea cu gaz inert.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 39
Procedeul WIG permite sudarea ]n bune condi\ii a majorit[\ii metalelor =i aliajelor folosite ]n
tehnic[: o\eluri, aluminiu, cupru, magneziu, nichel =i aliajele lor etc. Nu se sudeaz[ cu acest procedeu
fontele, unele metale =i aliaje u=or fuzibile (plumbul, zincul =i aliajele lor), metalele active =i greu
fuzibile (zirconiul, niobiul, molibdenul, wolframul etc.).
5.2.7. Sudarea cu arc electric ]n mediu de gaz inert cu electrod fuzibil (MIG)
Principiul de lucru al procedeului MIG - Metal Inert Gas
Arcul electric folosit ca surs[ termic[ arde ]ntre o s`rm[ electrod din metalul de adaos =i baia de
metal lichid realizat[ ]n rostul dintre piesele ce se sudeaz[. }n timpul sud[rii, coloana arcului =i baia de
metal lichid sunt protejate cu ajutorul unui jet de gaz inert insuflat =i concentrat ]n zona de sudare
printr-o duz[ din material ceramic, amplasat[ concentric cu s`rma electrod pe corpul al pistoletului de
sudare. Prin deplasarea pistoletului pe direc\ia X (manual sau mecanizat), se creeaz[ condi\iile de
solidificare a b[ii de metal lichid =i se ob\ine cus[tura (cu suprafa\[ curat[, deoarece nu se formeaz[
zgur[).
}n timpul sud[rii, s`rma electrod, depozitat[ ]n colac pe tambur este antrenat[ de un dispozitiv
de avans, alc[tuit din role striate – una motoare =i una liber[ pe ax – =i un motor electric de ac\ionare a
rolei motoare, =i este deplasat[, prin tubul flexibil de ghidare la pistoletul de sudare. }nainte de a
ajunge ]n zona de sudare, s`rma electrod trece printr-un contact alunec[tor, legat, prin intermediul unui
cablu flexibil, la una din bornele sursei de curent pentru sudare; cealalt[ born[ a sursei este conectat[
prin alt cablu la piesele ce se ]mbin[.
Caracteristicile mecanice ale ]mbin[rilor sudate, configura\ia lor geometric[ =i adaptabilitatea
procedeului MIG ]n diferite cazuri practice sunt influen\ate ]n m[sur[ important[ de modul cum se
realizeaz[ ]n timpul sud[rii transferul metalului topit de pe v`rful s`rmei electrod ]n baia lichid[.
Principalele moduri de transfer sunt: transferul prin pic[turi fine (transferul pulveriform),
transferul prin pic[turi mari (transferul globular) =i transferul cu scurtcircuit. Modul de transfer ce se
realizeaz[ ]ntr-un anumit caz depinde de felul curentului de sudare, de polaritatea folosit[ (]n cazul
sud[rii ]n curent continuu), de intensitatea curentului, de diametrul s`rmei electrod =i de compozi\ia
gazului de protec\ie.
}n cazul unui transfer pulveriform, materialul topit se desprinde de pe v`rful s`rmei electrod
sub form[ de ploaie cu pic[turi fine (av`nd diametrul mult mai mic dec`t al s`rmei); ele se deplaseaz[
prin arc pe direc\ia axei s`rmei, indiferent care este ]nclinarea acesteia fa\[ de vertical[. }n timpul
transferului, pic[turile de metal topit nu se ating ]ntre ele. Acest mod de transfer are loc ]n cazul sud[rii
]n curent continuu (polaritatea invers[), folosind argon sau un amestec gazos cu min. 80 % argon. La
sudarea MIG se urm[re=te, de obicei, realizarea transferului pulveriform deoarece acesta asigur[
pierderi minime de metal de adaos prin ]mpro=care de stropi, p[trunderi relativ mari ale cus[turii,
valori ridicate ale cantit[\ii de metal de adaos topit ]n unitatea de timp =i microsablarea pieselor sudate
prin bombardamant ionic.
}n cazul unui transfer globular, pe v`rful s`rmei electrod se formeaz[ o pic[tur[ mare, ce
pulseaz[, cre=te treptat, p`n[ atinge un diametru mai mare dec`t cel al s`rmei =i, ]n final se desprinde
sub influen\a for\ei gravita\ionale. }n timpul transferului, deplasarea pic[turii este axial[ numai dac[
s`rma electrod este vertical[. Acest mod de transfer are loc ]n cazul sud[rii cu curent continuu =i
polaritate direct[, indiferent de natura gazului de protec\ie folosit, sau la sudarea ]n argon, cu curent
continuu =i polaritate invers[, dac[ se folosesc curen\i de sudare de intensitate redus[. Realizarea
acestui mod de transfer duce la p[trunderi mici ale cus[turii =i la pierderi mari de metal prin stropi.
}n cazul unui transfer cu scurtcircuit, ]n prima etap[ se formeaz[ pe v`rful s`rmei electrod o
pic[tur[ de material topit, care se alunge=te axial p`n[ atinge baia de metal lichid =i produce un
fenomen de scurtcircuit, ]ntrerup`nd func\ionarea arcului electric. }n etapa urm[toare, pic[tura se g`tuie
=i se desprinde par\ial de v`rful s`rmei, fenomenul de scurtcircuit este anulat =i arcul electric se
reaprinde. Acest mod de transfer se realizeaz[ dac[ se sudeaz[ cu densit[\i mici de curent =i cu tensiuni
cobor`te ale arcului electric (arc scurt). Transferul prin scurtcircuit asigur[ o ]nc[lzire slab[ a pieselor
ce se sudeaz[ =i p[trunderi mici ale cus[turii; se aplic[ la sudarea tablelor sub\iri, la ]nc[rcarea prin
sudare a pieselor =i ]n cazul c`nd este necesar s[ se reduc[ la minim deforma\iile produse prin sudare.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 40
S`rmele electrod din metal de adaos =i gazele de protec\ie folosite la sudarea prin procedeul
MIG sunt acelea=i ca la procedeul WIG.
Echipamentul tehnologic folosit la sudarea MIG este similar celui de la procedeul WIG, cu
urm[toarele deosebiri:
sursa de curent este de obicei o surs[ de curent continuu =i se folose=te cu prec[dere
polaritatea invers[, pentru a realiza transferul pulveriform;
pupitrul de comand[ con\ine =i elementele sistemului de alimentare cu s`rm[ a pistoletului
de sudare.
}n ceea ce prive=te tehnologia sud[rii, se parcurg acelea=i etape ca la procedeul WIG.
Regimul de sudare se stabile=te ]n func\ie de tipul materialului ce se sudeaz[.
Domeniul de aplicare al procedeului, ]n ceea ce prive=te grosimea pieselor =i natura metalului
de baz[, este acela=i cu al procedeului WIG.
Fa\[ de sudarea manual[ cu electrozi ]nveli\i, procedeul MIG asigur[ viteze mari de sudare
(productivitate sporit[), ad`ncimi de p[trundere mari =i economie de metal de adaos, cus[turi cu
impurit[\i pu\ine =i posibilit[\i de mecanizare a procesului.
Utilizarea procedeului este limitat[ ]n prezent, deoarece costul ridicat al gazului de protec\ie
utilizat (argonul) =i echipamentul tehnologic complex =i scump, limiteaz[ utilizarea pe scar[ larg[ a
procedeului.
5.2.8. Sudarea cu arc electric ]n mediu de dioxid de carbon cu electrod fuzibil (MAG)
Principiul de lucru al procedeului MAG – Metal Activ Gas este similar cu cel al procedeului
MIG, gazul de protec\ie folosit fiind de data aceasta un gaz activ: dioxidul de carbon. }nlocuirea
argonului cu dioxidul de carbon este foarte avantajoas[ din punct de vedere economic. La temperatura
]nalt[ din zona de sudare, dioxidul de carbon se disociaz[ ]n oxid de carbon =i oxigen, cre`nd ]n spa\iul
arcului electric =i la suprafa\a b[ii de metal lichid o atmosfer[ oxidant[ activ[. Ca urmare, ]n timpul
sud[rii se produc reac\ii intense de oxidare a componentelor din pic[turile de metal de adaos (ce se
transfer[ prin arcul electric) =i baia de metal lichid. Deoarece, ]n multe cazuri (o\eluri ]nalt aliate,
fonte, metale =i aliaje neferoase), aceste reac\ii au repercusiuni negative asupra calit[\ii ]mbin[rilor
sudate, procedeul MAG se aplic[ de obicei la sudarea o\elurilor carbon ori slab aliate. }n cazul sud[rii cu procedeul MAG a o\elurilor carbon ori slab aliate au loc reac\ii de oxidare a
manganului, siliciului =i fierului rezult`nd oxizii acestor elemente. Concomitent au loc reac\ii de
reducere: oxidul de fier este redus de mangan, siliciu =i carbon, iar dioxidul de siliciu =i oxidul de
mangan sunt redu=i de carbon. Procedeul MAG folose=te curent continuu; ]n cazul c`nd piesele au
grosime mic[ (sub 5 mm) =i energia termic[ introdus[ ]n procesul de sudare trebuie bine controlat[, se
folose=te polaritatea direct[ sau invers[, aleg`ndu-se parametrii de regim astfel ]nc`t s[ se realizeze
transferul cu scurtcircuit al metalului de adaos din s`rma electrod ]n baia de sudur[. La piesele cu
grosimea mai mare de 5 mm se folose=te polaritatea invers[ =i un regim care s[ asigure transferul
pulveriform.
Gazul de protec\ie (dioxidul de carbon) trebuie s[ aib[ puritatea mai mare de 99,9 %, umiditatea
sub 300 mg/1000 l =i s[ fie ]nc[lzit ]nainte de insuflarea lui ]n zona de sudare. }n unele cazuri, la
aplicarea procedeului MAG se folosesc =i amestecuri de gaze: dioxid de carbon cu argon (la sudarea
o\elurilor slab aliate cu rezisten\[ mecanic[ ridicat[), dioxid de carbon cu azot (la sudarea unor o\eluri
austenitice), dioxid de carbon cu oxigen (la sudarea unor o\eluri carbon ori slab aliate).
S`rmele electrod (au diametrul cuprins ]ntre 0,6…2,5 mm) folosite la sudarea cu procedeul
MAG a o\elurilor carbon ori slab aliate au de obicei ]n compozi\ia chimic[ con\inuturi mari de siliciu
=i mangan - impuse de natura reac\iilor metalurgice ce au loc la sudare - =i adaosuri de titan pentru
stabilizarea arcului electric, reducerea ]mpro=c[rilor cu stropi =i ob\inerea de cus[turi cu caracteristici
mecanice ridicate. Rezultate bune la sudarea MAG se ob\in cu s`rme tubulare umplute cu o pulbere ce
con\ine substan\e dezoxidante =i alte ingrediente necesare dirij[rii corecte a reac\iilor metalurgice la
sudare (s`rme cu miez de flux).
La sudarea cu procedeul MAG se utilizeaz[ acela=i echipament tehnologic ca la procedeul MIG.
}n plus, ]n sistemul de alimentare cu gaz de protec\ie, la ie=irea din butelia cu dioxid de carbon, se
monteaz[ un dispozitiv de ]nc[lzire =i uscare a gazului.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 41
Tehnologia sud[rii cu procedeul MAG este similar[ cu cea folosit[ ]n cazul sud[rii MIG.
Regimul de sudare se stabile=te ]n func\ie de compozi\ia chimic[ =i de grosimea pieselor ce se
sudeaz[. }n func\ie de grosimea pieselor sudate se adopt[ modul de transfer al pic[turilor din metalul de
adaos prin arcul electric =i se stabile=te diametrul s`rmei electrod. Debitul de dioxid de carbon se
stabile=te ]n func\ie de curentul de sudare.
Lungimea liber[ a electrodului – distan\a dintre cap[tul patinei de contact =i cap[tul s`rmei –
influen\eaz[ at`t procesul de transfer al metalului prin arcul electric, c`t =i consumul de gaz protector.
Cu procedeul MAG se pot realiza ]mbin[ri ]n orice pozi\ie, iar gama grosimilor pieselor ce se
sudeaz[ este foarte larg[ (chiar sub 1 mm). Pentru ]mbin[ri cu lungime mare, pe trasee rectilinii sau
circulare, sudarea se poate efectua automat. Nu se pot suda prin acest procedeu: fonte, o\eluri ]nalt
aliate, metale =i aliaje neferoase.
Cus[turile realizate nu sunt uniforme, iar unele caracteristici mecanice ale metalului depus ]n
cus[tur[ (tenacitate, oboseal[) sunt sc[zute. Pe l`ng[ acestea, procedeul MAG prezint[ =i neajunsurile
eviden\iate la sudarea prin procedeul MIG.
5.2.9. Sudarea cu flac[r[ de gaze
1. Principiul procedeului. Acest procedeu de sudare utilizeaz[ ca surs[ de c[ldur[ o flac[r[ de gaze.
Datorit[ avantajelor pe care la prezint[, se utilizeaz[ de obicei flac[ra oxiacetilenic[. Flac[ra
oxiacetilenic[, format[ la extremitatea unui arz[tor (suflai), este ]ndreptat[ spre zona de sudare unde
tope=te marginile pieselor =i cap[tul unei s`rme (vergele) din metal de adaos, form`nd baia de metal
lichid. }n timpul sud[rii, flac[ra oxiacetilenic[ are =i rolul de a proteja zona de sudare (]n special baia
de metal lichid) de ac\iunea nociv[ a aerului. Prin deplasarea arz[torului =i a s`rmei pe direc\ia X, se
creeaz[ condi\iile de solidificare a b[ii =i se ob\ine cus[tura. }n unele cazuri, la sudarea cu gaze se
folosesc fluxuri decapante; ele au rolul s[ dizolve oxizii metalici ce iau na=tere ]n timpul sud[rii =i s[
formeze cu ace=tia o zgur[ u=or fuzibil[ =i cu greutatea specific[ redus[, care se separ[ u=or la
suprafa\a b[ii de metal lichid.
Aducerea fluxului ]n zona de sudare se face cu ajutorul s`rmei din metal de adaos, prin
imersarea periodic[ a acesteia ]ntr-o cutie cu flux.
Flac[ra oxiacetilenic[ este o surs[ termic[ mult mai pu\in concentrat[ dec`t arcul electric din
aceast[ cauz[ zona de influen\[ termic[ este mult mai extins[, f`=ia de supra]nc[lzire este mai lat[, iar
deforma\iile ce se produc sunt mai mari dec`t la sudarea electric[ manual[; ]n schimb, vitezele de r[cire
]n zona de influen\[ termic[ sunt mai mici (]n general nu este necesar[ pre]nc[lzirea pieselor ]n vederea
sud[rii).
2. Echipamentul tehnologic cuprinde:
a. Sursa de acetilenă
Se utilizează fie o butelie de acetilenă, fie un generator de acetilenă, mai puţin folosit în
prezent, în care se produce acetilenă prin reacţia exotermă dintre carbid (carbura de calciu) şi apă.
Butelia de acetilenă este confecţionată din oţel, are de regulă capacitatea de 40 dm3 şi conţine
20 kg de masă poroasă îmbibată cu 12 kg acetonă, în care se dizolvă acetilena comprimată la 15 bar.
Acetilena este dizolvată în acetonă deoarece, în această condiţie, nu se descompune prin explozie dacă
presiunea nu depăşeşte 20 bar. O astfel de butelie furnizează, la presiune atmosferică şi la o
temperatură de 15 0C, circa 6 m3 de acetilenă. Butelia de acetilenă este prevăzută cu un robinet cu
ventil, cu jug, conectat, prin intermediul unui racord cu filet stânga, cu un reductor de presiune (cu
presiunea nominală de intrare de 20 bar), pe care este apoi montat un opritor de flacără pentru
acetilenă. Acesta din urmă are rolul de a întrerupe alimentarea cu gaz în cazul apariţiei fenomenului
accidental de întoarcere a flăcării (de la arzător), eliminându-se pericolul de explozie al buteliei sub
acţiunea undei de şoc provocate de acest fenomen.
b. Butelia cu oxigen stocheaz[ oxigenul necesar la presiunea de 150 bar. Ea este prev[zut[ cu un
robinet cu ventil =i are montat un reductor de presiune care permite s[ se mic=oreze presiunea
oxigenului la valoarea necesar[ realiz[rii fl[c[rii oxiacetilenice =i s[ se men\in[ constant[ presiunea
oxigenului livrat, independent[ de presiunea din butelie.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 42
c. Reductorul de presiune este prev[zut cu dou[ manometre: unul de ]nalt[ presiune, ce indic[
presiunea din butelie, =i altul de joas[ presiune, care indic[ presiunea oxigenului distribuit la utilizator.
d. Arz[torul (suflaiul) asigur[ un amestec omogen de oxigen =i acetilen[ =i permite reglarea
u=oar[ =i men\inerea stabil[ a fl[c[rii folosite ca surs[ termic[ pentru sudare. De obicei, se utilizeaz[
arz[toare cu injector, de joas[ sau medie presiune.
Pentru aprinderea fl[c[rii se deschide mai ]nt`i robinetul ce comand[ circula\ia de oxigen sub
presiune =i, apoi, robinetul care permite alimentarea cu acetilen[ a arz[torului. Oxigenul se scurge prin
orificiul central al injectorului =i creeaz[ la cap[tul acestuia, ]n camera de amestec o depresiune
datorit[ c[reia acetilena este aspirat[ prin orificiul inelar dintre injector =i corpul arz[torului
Trec`nd prin difuzorul =i prin \eava de amestec, oxigenul =i acetilena formeaz[ un amestec
omogen care se aprinde la ie=irea din bec. Pentru reglarea fl[c[rii se manevreaz[ robinetul,
modific`ndu-se debitul de acetilen[ ]n func\ie de caracterul dorit al fl[c[rii. Pentru stingerea fl[c[rii, se
]nchide mai ]nt`i robinetul de acetilen[ =i apoi cel de oxigen. Robinetul serve=te la reglarea oxigenului
pentru t[iere (c`nd se monteaz[ becul de t[iere).
Arz[toarele folosite curent posed[ seturi complete de tipodimensiuni pentru \evile de amestec =i
becuri, care se monteaz[ la corpul arz[torului, ]n func\ie de debitul de oxigen =i cel de acetilen[
folosite pentru realizarea puterii dorite a fl[c[rii; uneori, arz[toarele se livreaz[ =i cu accesorii pentru
t[iere cu oxigen (becuri de t[iere).
Arz[toarele ]mpreun[ cu seturile de \evi de amestec =i becuri, eventual =i cu accesoriile pentru
t[iere formeaz[ a=a-numitele truse pentru sudare oxiacetilenic[.
e. Tuburile de cauciuc, cu inser\ie textil[, servesc pentru transportul acetilenei =i oxigenului la
arz[tor.
f. Dispozitivele pentru a=ezarea =i fixarea pieselor ]n vederea sud[rii difer[ ]n func\ie de
construc\ia acestora.
g. Echipamentul de protec\ie al sudorului se compune din ochelari (cu lentile de sticl[ verde sau
cenu=ie), m[nu=i =i =or\ din piele.
Tehnologia sud[rii
a) Prin sudare oxiacetilenic[ se pot realiza at`t ]mbin[ri cap la cap, c`t =i ]mbin[ri ]n col\.
b) Sudarea oxiacetilenic[ se poate efectua ]n orice pozi\ie.
c) Forma =i dimensiunile rosturilor ce trebuie realizate ]ntre piesele supuse sud[rii se adopt[ ]n
func\ie de tipul metalului de baz[ =i de grosimea elementelor care se ]mbin[, respect`ndu-se acelea=i
prescrip\ii ca la sudarea electric[ manual[.
d) Se adopt[ s`rmele din metal de adaos =i (eventual) fluxurile decapante folsite la sudarea
oxiacetilenic[.
e) La sudarea pieselor din o\eluri sau aliaje neferoase se lucreaz[ ]n general f[r[ pre]nc[lzire;
piesele din font[ cenu=ie se sudeaz[ dup[ pre]nc[lzire ]n cuptor la 500…700 C (sudarea de piese
calde).
Parametrii de regim la sudarea cu flac[r[ oxiacetilenic[ se stabilesc ]n func\ie de tipul metalului
de baz[ =i de grosimea pieselor ce se sudeaz[. Se vor determina: num[rul de straturi, diametrul s`rmei
din metal de adaos, debitul de acetilen[ =i debitul de oxigen.
La sudarea o\elurilor, aluminiului =i aliajelor de aluminiu, bronzurilor, se folosesc fl[c[ri
normale, la sudarea fontelor, nichelului =i aliajelor sale =i plumbului – fl[c[ri u=or carburante, iar la
sudarea cuprului =i a alamelor – fl[c[ri oxidante.
La sudarea cu flac[r[ oxiacetilenic[ se folosesc dou[ tehnici de lucru: spre st`nga ori spre
dreapta.
Sudarea spre st`nga, <cu s`rma ]nainte> se folose=te la piesele sub\iri (sub 3mm). }n timpul
sud[rii, s`rma se deplaseaz[ ]naintea arz[torului, flac[ra fiind ]ndreptat[ spre metalul de baz[ din zona
nesudat[. Folosirea acestei tehnici cere o bun[ ]ndem`nare a sudorului, pentru a evita topirea excesiv[ a
metalului de baz[.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 43
5.3. Sudarea prin presiune
5.3.1. Principiile sud[rii prin presiune
}mbin[rile sudate prin presiune se realizeaz[ cu aportul esen\ial al unei surse de activare
mecanic[, cu sau f[r[ ]nc[lzirea pieselor ce se sudeaz[.
}n cazul sud[rii prin presiune la rece, ]n zona de sudare se produce o deformare plastic[ local[
a pieselor. Are loc o dislocare a straturilor eterogene (con\in`nd oxizi, molecule de aer adsorbit,
molecule de ap[ =i gr[simi, particule de praf ionizate) =i aplatizarea microneregularit[\ilor de pe
suprafe\ele de contact ale pieselor ce se sudeaz[. }n urma acestui proces, atomii marginali ai pieselor
sunt apropia\i la distan\e cu ordinul de m[rime al parametrilor re\elei cristaline a materialului =i
interac\ioneaz[ form`nd germenii unor cristale noi.
O parte din energia acumulat[ ]n zona de deformare plastic[ reprezint[ energia de activare a
unor procese de deplasare =i redistribuire a atomilor (autodifuzie), ce duc la dezvoltarea independent[
a germenilor de cristalizare forma\i ]n etapa precedent[ =i crearea unor gr[un\i cristalini comuni ]ntre
piese (formarea unei cus[turi). Deoarece ]n timpul sud[rii temperatura materialului pieselor este mai mic[ dec`t cea de
recristalizare, procesele descrise anterior nu se desf[=oar[ ]ntotdeauna ]n condi\ii optime. Prin
deformarea plastic[ la rece a zonei de sudare, materialul aflat ]n aceast[ zon[ se ecruiseaz[ =i
deformabilitatea lui se mic=oreaz[. Procesele de deformare plastic[ sunt transferate ]n afara zonei de
sudare (]n materialul neecruisat), ]nainte de aplatizarea complet[ a microneregularit[\ilor =i dislocarea
suficient[ a straturilor eterogene de pe suprafe\ele de contact ale pieselor ce se ]mbin[. }n aceast[
situa\ie, interac\iunea ]ntre atomii marginali ai pieselor (pentru formarea unor cristale comune) se
manifest[ numai ]n anumite regiuni ale suprafe\elor de contact =i ]mbin[rile realizate au rezisten\[
mecanic[ sc[zut[ =i un nivel ridicat al tensiunilor interne.
}n cazul c`nd temperatura de sudare este prea mic[, autodifuzia atomilor materialului aflat ]n
zona ]mbin[rii se desf[=oar[ lent =i procesele de creare a gr[un\ilor cristalini comuni ]ntre piesele ce se
sudeaz[ sunt influen\ate negativ.
Din aceste motive, ]n cazul folosirii procedeelor de sudare prin presiune la rece, realizarea unor
]mbin[ri de calitate impune:
cur[\irea perfect[ =i prelucrarea fin[, cu rugozitate c`t mai mic[, a pieselor pe suprafe\ele ce vin ]n
contact ]n timpul sud[rii;
]nc[lzirea pieselor la o temperatur[ inferioar[ temperaturii de recristalizare nefazic[, dar care
asigur[ condi\ii satisf[c[toare pentru autodifuzia atomilor materialului; datorit[ ]nc[lzirii, limita de
curgere a materialului se mic=oreaz[ =i, ca urmare, deformarea plastic[ necesar[ pentru sudare
poate fi realizat[ cu for\e exterioare de intensitate mai sc[zut[;
aplicarea unor tratamente termice dup[ sudare care s[ restabileasc[ plasticitatea materialului din
zona ]mbin[rii (recoaceri de recristalizare nefazic[) =i s[ mic=oreze nivelul tensiunilor interne
(recoaceri de detensionare).
}n cazul procedeelor de sudare prin presiune la cald (f[r[ topire), procesele ce stau la baza
form[rii ]mbin[rilor sunt acelea=i ca la sudarea prin presiune la rece, dar condi\iile termice creeate ]n
zona de ]mbinare sunt mult mai favorabile desf[=ur[rii lor:
nu se mai produce ecruisarea materialului ]n timpul deform[rii plastice, fiind posibil[ aplatizarea
complet[ a microneregularit[\ilor de pe suprafe\ele ]n contact ale pieselor ce se sudeaz[;
dislocarea straturilor eterogene din zona de sudare se face mai u=or =i mai complet;
mobilitatea atomilor marginali ai pieselor ce se ]mbin[ este ridicat[ =i autodifuzia necesar[ form[rii
gr[un\ilor cristalini comuni ]ntre piese se realizeaz[ cu intensitate mare.
De aceea, sudarea prin presiune la cald f[r[ topire ofer[ ]mbin[ri de calitate mai bun[ dec`t cele
realizate cu sudarea prin presiune la rece, f[r[ a fi necesar[ o preg[tire foarte ]ngrijit[ a suprafe\elor de
contact ale pieselor ce se sudeaz[.
La sudarea prin presiune cu topire, sursele termice utilizate determin[ formarea unor nuclee de
material topit pe suprafe\ele ]n contact ale pieselor ce se sudeaz[ (pelicule, b[i). Dac[ spa\iul din jurul
nucleelor de material topit este deschis, sub ac\iunea for\elor exterioare aplicate ]n procesul de sudare
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 44
acestea sun expulzate. Deoarece materialul topit con\ine at`t metal de baz[, c`t =i constituen\ii
straturilor eterogene de pe suprafe\ele ]n contact ale pieselor, prin expulzare se realizeaz[ o cur[\ire
perfect[ a zonei de sudare. }n aceste condi\ii, cus[tura va fi lipsit[ de impurit[\i =i va avea caracteristici
mecanice ridicate.
Dac[ spa\iul din jurul nucleelor de material topit este ]nchis, cus[tura se formeaz[ ca la sudarea
prin topire, prin solidificarea materialului topit.
}n aceast[ situa\ie, ac\iunea for\elor exterioare aplicate ]n procesul de sudare asigur[:
men\inerea ]nchis[ a zonei unde are loc topirea, pentru evitarea interac\iunii materialului topit cu
mediul ]nconjur[tor sau expulzarea lui;
formarea unei cus[turi ]n care materialul metalic este compact (lipsit de goluri) =i nivelul
tensiunilor interne este redus.
5.3.2. Clasificarea procedeelor de sudare prin presiune
Procedeele de sudare prin presiune pot fi clasificate pe baza urm[toarelor criterii:
temperatura ce se atinge ]n zona de sudare;
pozi\ia relativ[ a marginilor pieselor ]n timpul sud[rii: cap la cap, prin suprapunere;
sursa de activare termic[ folosit[ la sudare (cu flac[r[ de gaze, prin rezisten\[ electric[, prin
frecare).
Pornind de la aceste criterii s-a alc[tuit schema de clasificare a procedeelor de sudare prin
presiune din figura 5.5.
Fig. 5.5. Clasificarea procedeelor de sudare prin presiune.
(Ts temperatura din zona de sudare; Trp temperatura de recristalizare nefazic[;
Tt temperatura de topire a metalului de baz[).
5.3.3. Sudarea prin presiune la rece
Principiul procedeului. Sudarea prin presiune la rece se folose=te pentru ]mbinarea ]n capete
sau prin suprapunere a unor piese cu configura\ie simpl[ (s`rme, bare, \evi, table sub\iri), din
materialele av`nd capacitate mare de deformare plastic[ la rece (aluminiu, cupru nichel =i aliajelor lor).
Principiul procedeului pentru cazul ]mbin[rii ]n capete este urm[torul: piesele de sudat sunt
fixate ]n sistemul format din bacul fix =i bacul mobil, astfel ]nc`t lungimea liber[ a capetelor, cu fe\ele
frontale plane =i paralele, s[ aib[ o anumit[ m[rime l1, ]n func\ie de materialul pieselor =i m[rimea
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 45
sec\iunii acestora. Bacul mobil este apropiat de cel fix, fe\ele frontale ale pieselor sunt aduse ]n contact
=i zona de sudare (situate ]ntre bacuri) este supus[ ac\iunii for\ei axiale de compresiune. Are loc o
deformare plastic[ a materialului din aceast[ zon[ =i se declan=eaz[ procesele ce conduc la realizarea
]mbin[rii sudate.
Dup[ sudare, ansamblul pieselor se elibereaz[ din bacuri. Bavura ce apare datorit[ reful[rii
materialului ]n zona de sudare poate fi ]nl[turat[ prin prelucrare mecanic[. }n unele cazuri, se folosesc
bacuri speciale, care, simultan cu executarea ]mbin[rii sudate, taie =i bavura.
Deformarea plastic[ necesar[ pentru realizarea procesului de creare a gr[un\ilor cristalini
comuni ]ntre piesele ce se sudeaz[ este cu at`t mai mic[, cu c`t suprafe\ele ]n contact sunt mai curate =i
au rugozitatea mai sc[zut[; de aceea, la aplicarea procedeului se recomand[ o preg[tire atent[ a
suprafe\elor de contact ale pieselor supuse sud[rii, prin prelucrare mecanic[ fin[ =i cur[\ire cu perii
metalice rotative, fabricate din s`rm[ de o\el aliat sau inoxidabil; ]nainte de utilizare periile se
degreseaz[ prin sp[lare cu tricloretilen.
}n cazul ]mbin[rii ]n capete, trebuie eliminat[ posibilitatea de alunecare a pieselor ]n bacurile
de fixare (suprafe\ele de str`ngere ale bacurilor sunt striate). Pentru evitarea ader[rii pieselor la
suprafa\a bacurilor de fixare, ]nainte de sudare se aplic[ pe ele talc sau o solu\ie apoas[ de sodiu.
Sudarea prin presiune la rece prezint[ multiple avantaje =i anume: consum redus de energie (de
aproape 10 ori mai mic dec`t la sudarea prin topire), echipamentul tehnologic simplu =i u=or adaptabil
pentru automatizare, productivitate ridicat[ =i posibilitatea sud[rii pieselor din materiale metalice
diferite (de exemplu aluminiu =i cupru).
Procedeul are =i unele dezavantaje, cum ar fi: nu poate fi aplicat la piese cu forme complicate
=i gabarite mari, rezisten\a ]mbin[rilor realizate este mai mic[ dec`t a materialului de baz[ al pieselor
ce se sudeaz[.
Echipamentul tehnologic folosit la sudare. Pentru sudarea ]n capete a s`rmelor din aluminiu sau
cupru cu diametrul sub 5 mm se utilizeaz[ cle=ti portabili, manuali. Pentru sudarea ]n capete a pieselor
cu sec\iuni mai mari (bare, profile, \evi) =i pentru sudarea prin suprapunere a tablelor, se folosesc
ma=ini de sudat universale sau specializate. Ma=inile uzuale au ac\ionare manual[, pneumatic[ sau
hidraulic[.
Tehnologia sud[rii. Pentru stabilirea tehnologiei de sudare prin presiune la rece ]ntr-un caz
concret de aplicare a acestui procedeu, se parcurg urm[toarele etape:
a. Se precizeaz[ (de obicei, pe baza unor ]ncerc[ri experimentale) valorile principalilor
parametri de lucru: gradul de deformare al materialului, presiunea de contact =i temperatura de sudare.
Temperatura ]n zona de sudare trebuie s[ fie mai mic[ dec`t temperatura de recristalizare primar[.
b. Se alege echipamentul tehnologic de sudare.
c. Se stabilesc prescrip\iile tehnologice privind executarea opera\iei.
La sudarea ]n capete se prescriu:
metoda de prelucrare =i cur[\ire a suprafe\elor de contact;
metoda de prelucrare a bavurii =i tratamentele termice la care se supune ]mbinarea sudat[;
lungimea liber[ l1 =i for\a de str`ngere ]ntre bacuri Fs la a=ezarea pieselor pe ma=ina de
sudat.
}n cazul sud[rii prin suprapunere se prescriu:
metoda de cur[\ire a suprafe\elor de contact;
l[\imea (sau diametrul) poansoanelor de lucru;
m[rimea p[trunderii poansoanelor de lucru ]n piese ;
tratamentele termice ce trebuie aplicate dup[ sudare.
5.3.4. Sudarea prin presiune cap la cap cu ]nc[lzire electric[ prin rezisten\[
1. Principiul procedeului. Ca surs[ de activare termic[ se folose=te rezisten\a electric[ de volum
=i cea de contact a pieselor ce se ]mbin[.
Piesele se a=eaz[ ]n bacurile fixe =i bacurile mobile, astfel ]nc`t lungimea liber[ a capetelor s[
aib[ o anumit[ m[rime l1. Bacurile ma=inii sunt piese masive din cupru, r[cite cu ap[; ele execut[
mi=c[rile de ]nchidere sau deschidere ]n vederea prinderii sau desprinderii pieselor de sudat impuse de
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 46
mecanismele acestuia. Cu ajutorul mecanismului de deplasare, bacurile mobile se pot deplasa (pe
direc\ia X) ]n lungul ghidajelor amplasate pe batiul ma=inii =i pot transmite pieselor for\ele de activare
mecanic[ necesare la sudare. Bacurile (=i, prin intermediul acestora, piesele) sunt conectate la circuitul
secundar al unui transformator de sudare, cobor`tor de tensiune =i capabil s[ furnizeze curent de mare
intensitate. La ma=inile de sudare automat[, comanda =i coordonarea opera\iilor se realizeaz[ cu ajutorul
unui sistem de automatizare.
Exist[ trei variante ale acestui procedeu.
a. Sudarea la cald ]n stare solid[. Opera\ia ]ncepe cu aducerea ]n contact a pieselor prin
deplasarea bacurilor mobile pe direc\ia X, ]n sensul a, =i ap[sarea acestora cu o for\[ F1. }n urm[toarea
etap[ capetele libere ale pieselor de sudat se pre]nc[lzesc prin punerea sub tensiune a transformatorului.
Etapa de pre]nc[lzire se ]ncheie c`nd temperatura ]n zona de contact a pieselor atinge valoarea dorit[ Ts
(Trp Ts Tt).
Urmeaz[ etapa de refulare: cu ajutorul mecanismului de deplasare se m[re=te for\a de
deformare p`n[ ce, prin deformare plastic[, se formeaz[ ]mbinarea sudat[ ]n zona de contact. C`nd
refularea s-a ]ncheiat, fapt eviden\iat prin ob\inerea deform[rii lr 2l1 – lf (lf – lungimea final[, dup[
refulare) prescrise pentru realizarea unei ]mbin[ri de calitate, se deconecteaz[ transformatorul =i se
elibereaz[ piesele sudate prin deschiderea bacurilor fix =i mobil.
Se readuc bacurile mobile ]n pozi\ia ini\ial[, ]n vederea ]nceperii unei noi opera\ii de sudare. }n
aceast[ variant[ se ob\in ]mbin[ri cu caracteristici mecanice mai sc[zute dec`t ale metalului de baz[, din
cauza re\inerii ]n cus[tur[ a impurit[\ilor =i oxizilor de pe suprafe\ele ]n contact ale pieselor ce se
sudeaz[, iar zona de influen\[ termic[ are extindere mare.
b. Sudarea cu topire direct[. Opera\ia de sudare ]ncepe cu o etap[ de topire: transformatorul
este pus sub tensiune =i piesele sunt apropiate cu vitez[ mic[, astfel ]nc`t proeminen\ele suprafe\elor de
contact s[ se topeasc[ treptat (]n momentul c`nd se ating) =i s[ se ]mpiedice stabilirea unui contact
ferm ]ntre piese.
Capetele pieselor se acoper[ cu un strat de metal topit curat, protejat ]mpotriva ac\iunii
atmosferei ]nconjur[toare de suprapresiunea creat[ ]n zona de sudare ca urmare a expulz[rii ploii de
sc`ntei. Efectele favorabile descrise =i ob\inerea unei ]mbin[ri sudate de calitate implic[ o topire ]n
cursul c[reia lungimea liber[ a pieselor se diminueaz[ cu o m[rime prescris[, numit[ scurtare la topire.
Dup[ etapa de topire, urmeaz[ etapa de refulare: prin accelerarea mi=c[rii de ]naintare a
bacurilor mobile, se ]nchide spa\iul dintre capetele pieselor =i se aplic[ o for\[ de refulare F2; sub
ac\iunea ei se elimin[ o parte din materialul stratului topit =i se realizeaz[ deformarea plastic[ necesar[
form[rii unei ]mbin[ri sudate.
Dup[ un anumit timp de la ]nceperea proceselor de refulare, transformatorul se scoate de sub
tensiune. }n unele cazuri, dup[ sudare, men\in`nd piesele pe ma=in[, se aplic[ un tratament termic de
detensionare a ]mbin[rii executate.
Dup[ finalizarea etapelor descrise, piesele sudate se elibereaz[, iar bacurile mobile se aduc ]n
pozi\ia corespunz[toare ]nceperii unei noi opera\ii de sudare.
Pentru ob\inerea unei ]mbin[ri sudate de calitate, trebuie urm[rite varia\iile ]n timp ale
principalilor parametri de regim – intensitatea curentului de sudare, for\a de ap[sare =i deplasarea
bacurilor mobile. }n aceast[ variant[ se ob\in ]mbin[ri lipsite de impurit[\i =i oxizi, cu caracteristici mecanice la
nivelul metalului de baz[ =i cu zone de influen\[ termic[ mai pu\in extinse. Se asigur[ o productivitate
ridicat[, dar sunt necesare ma=ini de sudare cu puteri electrice mari =i capacitatea de a realiza for\e de
refulare ridicate.
c. Sudarea cu topire cu pre]nc[lzire. Procesul de sudare ]ncepe cu o etap[ de pre]nc[lzire
realizat[ prin repetarea, de c`teva ori, a urm[torului ciclu de lucru:
se pune transformatorul sub tensiune =i se deplaseaz[ bacurile mobile ]nainte (]n sensul a),
astfel ]nc`t capetele pieselor s[ vin[ ]n contact =i s[ fie ap[sate cu o for\[ F1;
se opre=te mi=carea bacurilor =i, ca urmare a contactului realizat ]ntre capetele pieselor, prin
zona de sudare circul[, un interval de timp, curentul de pre]nc[lzire;
se deplaseaz[ bacurile mobile ]napoi (]n sensul b), contactul dintre piese =i, ca urmare,
circula\ia curentului sunt ]ntrerupte.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 47
Dup[ o perioad[ de timp de la ]ntreruperea curentului de pre]nc[lzire se efectueaz[ un nou ciclu
de lucru. Pre]nc[lzirea intermitent[ realizat[ asigur[ condi\iile unei ]nc[lziri uniforme pe sec\iune a
pieselor de sudat; cre=te timpul disponibil pentru dirijarea c[ldurii, iar la sf`r=itul fiec[rui ciclu, ]n
timpul ]ntreruperii contactului dintre piese, proeminen\ele aflate ]n contact se topesc par\ial, ciclu
urm[tor ajung`nd ]n contact alte zone ale suprafe\elor de cap[t ale pieselor.
Dup[ ce capetele pieselor au atins temperatura de pre]nc[lzire prescris[, urmeaz[ etapa de topire
=i cea de refulare; ele se desf[=oar[ ]n acela=i mod ca la sudarea cu topire direct[.
Cu aceast[ variant[ se ob\in ]mbin[ri de calitate similar[ cu cele realizate prin sudare cu topire
direct[, dar cu zone de influen\[ termic[ mai extinse. Productivitatea este mai sc[zut[ (din cauza
pre]nc[lzirii mai ]ndelungate), dar sunt necesare puteri electrice =i for\e de ap[sare mai reduse.
2. Echipamentul tehnologic. Echipament tehnologic necesar la sudarea prin presiune ]n capete,
cu ]nc[lzire electric[ prin rezisten\[, este ma=ina de sudare, descris[ anterior.
3. Tehnologia sud[rii. La proiectarea unei tehnologii de sudare prin presiune ]n capete, cu
]nc[lzire electric[ prin rezisten\[, se adopt[ mai ]nt`i principiul de lucru ce urmeaz[ s[ fie aplicat. }n
continuare, ]n func\ie de dimensiunile caracteristice ale pieselor (diametrul, sau diametrul echivalent al
sec\iunii transversale), de calitatea metalului de baz[ =i de caracteristicile ma=inii folosite, se stabilesc
(de obicei, experimental) valorile principalilor parametri de lucru: temperatura maxim[, densitatea de
curent, viteza de topire, viteza de refulare.
Tehnologia de sudare proiectat[ trebuie s[ con\in[ =i prescrip\ii privind prelucrarea =i cur[\irea
capetelor pieselor ]n vederea sud[rii, centrarea capetelor la prinderea pieselor ]n bacurile ma=inii
folosite la sudare, prelucrarea bavurii rezultate ]n urma reful[rii.
Procedeul descris poate fi aplicat la sudarea unor piese cu sec\iuni transversale de diferite
forme (bare, profile, \evi, zale de lan\, pl[ci, benzi etc.) =i dimensiuni (arii cuprinse ]ntre 20 mm2 =i 10
000 mm2), din o\eluri (carbon =i slab aliate pentru construc\ii, construc\ii de ma=ini sau scule, o\eluri
inoxidabile austenitice, feritice sau martensitice) sau metale =i aliaje neferoase (Ni, Cu, Al, Mg =i
aliaje ale acestora).
Se pot suda piese (de tipul prezentat mai sus) din materiale diferite (Al-Cu, Al-Mg, Cu-Ni,
cupru-o\el). Procedeul nu se aplic[ la sudarea pieselor din font[ (nu asigur[ rezultate satisf[c[toare).
5.4. Controlul calit[\ii ]mbin[rilor sudate
5.4.1. Defectele ]mbin[rilor sudate
Prin defect al unei ]mbin[ri sudate se ]n\elege orice abatere de la prescrip\iile de calitate
prev[zute pentru ]mbinarea respectiv[ ]n standarde sau ]n documenta\ia tehnic[ a produsului c[ruia ]i
apar\ine ]mbinarea.
Cauzele generale ale ]mbin[rilor sudate necorespunz[toare sunt:
folosirea unui procedeu de sudare neadecvat pentru metalul de baz[ al pieselor ce se ]mbin[;
utilizarea unor materiale de sudare (electrozi, s`rme, fluxuri, gaze de protec\ie etc.) ce nu
respect[ cerin\ele de calitate impuse de tehnologia sud[rii;
preg[tirea necorespunz[toare a pieselor ce se ]mbin[;
folosirea unor regimuri =i tehnologii de lucru improprii;
exploatarea =i ]ntre\inerea incorect[ a echipamentelor tehnologice;
folosirea unui personal muncitor cu calificare necorespunz[toare etc.
}n tabela 6.2. sunt prezentate cele mai frecvente defecte care apar la ]mbin[rile sudate (prin topire
sau prin presiune), precum =i modul de control recomandat pentru punerea lor ]n eviden\[.
Remanierea ]mbin[rilor sudate defecte se poate face prin:
procedee mecanice (cur[\ire, ]ndreptare, dopuire) sau procedee chimice (impregnare,
chituire); aceste procedee se aplic[ ]mbin[rilor sudate de mic[ r[spundere;
sudare: este metoda de remediere cea mai utilizat[; ]mbinarea defect[ se ]nl[tur[ prin t[iere,
marginile pieselor se preg[tesc din nou prin prelucrare mecanic[ =i apoi se reface sudura;
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 48
tratamente termice: metoda se aplic[ atunci c`nd controlul nedistructiv a avut rezultat pozitiv
(nu s-au eviden\iat defecte inadmisibile), dar la ]ncerc[rile distructive s-au eviden\iat
neconcordan\e cu cerin\ele de calitate impuse, ce pot fi eliminate prin tratamente termice.
Tabela 6.2.
Defectele ]mbin[rilor sudate. Defecte de sudare Categoria
defectelor
Felul
defectului
Modul
de control
Abateri
dimensionale
ale sudurii
L[\ime neuniform[
Supra]n[l\are
Concavitate
M[rimea neuniform[ a catetelor la
sudurile ]n col\
Deformarea pieselor sudate
Dezaxarea marginilor pieselor
care se sudeaz[
Examinarea vizual[
Controlul prin m[sur[ri
=i cu =abloane
Defecte
exterioare
ale sudurii
Cratere nesudate
Scurgerea materialului de adaos
la r[d[cina cus[turii
Rev[rs[ri de metal de adaos
pe suprafa\a metalului de baz[
Arderea materialului
Fisuri, pori
Examinarea vizual[
Examinarea vizual[
=i analiza metalografic[
Defecte
]n interiorul
sudurii
Incluziuni de gaze
Incluziuni de zgur[
Lips[ de topire
Lips[ de p[trundere
Fisuri
Caneluri la suprafa\a tablei
]n lungul cus[turii
Defecte de structur[
Nerealizarea caracteristicilor
mecanice =i tehnologice
Examinarea vizual[
=i analiza metalografic[
]n sec\iunea respectiv[
Control prin ultrasunete,
cu radia\ii Rontgen
sau cu radia\ii gamma
Analiza metalografic[
}ncerc[ri mecanice
=i tehnologice
Prescrip\iile de calitate pentru ]mbin[rile sudate se refer[ at`t la defectele pe care ele le pot
con\ine (cu limit[ri privind tipul defectelor, dimensiunile =i frecven\a acestora ]n ]mbin[ri), c`t =i la
caracteristicile mecanice pe care trebuie s[ le aib[ sudura. Din acest motiv, ]n cadrul opera\ilor de
control al calit[\ii ]mbin[rilor sudate se execut[ un complex de determin[ri =i ]ncerc[ri, selectate
judicios. Metodele folosite se ]mpart ]n dou[ mari categorii: metode distructive =i metode
nedistructive.
5.4.2. Controlul distructiv al ]mbin[rilor sudate
Metodele distructive folosite pentru determinarea calit[\ii ]mbin[rilor sudate constau ]n
efectuarea unor ]ncerc[ri =i analize pe epruvete =i e=antioane prelevate din probe sudate ]n acelea=i
condi\ii ca =i ]mbin[rile supuse verific[rii, pentru a eviden\ia caracteristicile mecanice =i metalurgice
ale materialului sudurii =i ale celui din zona influen\at[ termic. Prin aceste ]ncerc[ri se poate stabili
modul ]n care construc\ia sudat[ se va comporta ]n exploatare.
Forma =i dimensiunile epruvetelor =i e=antioanelor sunt stabilite prin norme; num[rul lor
trebuie s[ fie suficient de mare pentru a ob\ine informa\ii concludente =i corecte. Probele sudate se
supun tratamentului termic ]mpreun[ cu construc\ia sudat[ ale c[rei ]mbin[ri se verific[. Epruvetele =i
e=antioanele sunt prelevate din probele sudate prin debitare mecanic[ sau termic[, respect`ndu-se
prevederile standardelor ]n vigoare.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 49
Prelucrarea la forma =i dimensiunile finale se face numai prin a=chiere. }mbin[rile sudate se
controleaz[ cu metode distructive prin: ]ncerc[ri la trac\iune, ]ncerc[ri la ]ncovoiere, ]ncerc[ri de
rezilien\[, ]ncerc[ri de duritate, analize metalografice, ]ncerc[ri tehnologice (rezisten\[ la coroziune,
sensibilitate la coroziune intercristalin[ etc.).
Condi\iile tehnice generale pentru executarea acestor ]ncerc[ri sunt prezentate ]n standardele ce le
reglementeaz[.
5.4.3. Controlul nedistructiv al ]mbin[rilor sudate
Controlul ]mbin[rilor sudate prin metode nedistructive are ca scop depistarea eventualelor
defecte existente =i aprecierea, pe aceast[ baz[, a calit[\ii sudurii.
Prima etap[ a controlului nedistructiv o constituie examinarea exterioar[ a ]mbin[rilor sudate,
cu instrumente de m[surat uzuale, cu =abloane, cu ochiul liber sau cu aparate de m[rit obi=nuite. Pot fi
puse ]n eviden\[: fisuri mari, golurile =i incluziunile solide de suprafa\[, lipsa de p[trundere, defectele
de form[.
Dup[ aceast[ examinare exterioar[, sudurile se controleaz[ prin metode defectoscopice speciale:
cu radia\ii penetrante, cu ultrasunete, cu pulberi magnetice sau cu lichide penetrante.
1. Controlul cu radia\ii penetrante. Este metoda cea mai utilizat[ la controlul nedistructiv al
]mbin[rilor sudate. Instala\iile de defectoscopie con\in o surs[ de radia\ii penetrante =i un sistem de
detec\ie =i ]nregistrare a informa\iei. La trecerea prin obiectul controlat, radia\ia penetrant[ emis[ de
surs[ este atenuat[ (absorbit[ sau dispersat[). Gradul de atenuare depinde de grosimea =i natura
materialului controlat, dar =i de intensitatea =i energia radia\iei penetrante. Radia\iile penetrante
folosite ]n defectoscopie au lungimea de und[ foarte mic[ (10-8…10-10 mm) =i frecven\[ mare. Ele
impresioneaz[ pl[cile fotografice.
Cele mai utilizate radia\ii sunt: radia\iile X (ob\inute cu ajutorul generatoarelor cu tuburi Röntgen
sau al betatroanelor) =i radia\iile (produse de surse cu izotopi radioactivi de tipul cobalt-60; iridiu-
192; cesiu-137; tuliu-170).
Detectarea informa\iei defectoscopice se poate realiza prin:
- metode radiografice (fixarea imaginii pe film fotografic sau pe h`rtie prin xerografiere);
- metode radioscopice-fluoroscopice (transmiterea imaginii la distan\[ =i examinarea acesteia
pe un ecran fluorescent), prin care se realizeaz[ controlul continuu;
- metode radiometrice (transformarea informa\iei defectoscopice ]n semnale electrice =i
cercetarea ei ]n aceast[ form[), prin care se realizeaz[ controlul continuu, eventual
automatizat.
Cele mai utilizate metode ]n defectoscopia ]mbin[rilor sudate sunt metodele radiografice,
deoarece ele permit s[ se ]nregistreze imaginile pe filme, care constituie documente de atestare a
calit[\ii sudurii.
Dac[ sudura nu este omogen[ (ca urmare a unor defecte interne sau externe), filmul va fi
impresionat diferit; ]n regiunile cu defecte, radia\iile sunt mai pu\in absorbite =i filmul va fi mai
luminat.
Dup[ developarea =i copierea filmului, regiunile cu defecte vor avea culoarea mai deschis[
dec`t restul filmului.
Calitatea sudurilor poate fi apreciat[, fie pe baza cli=eului radiografiei, fie pe baza fotografiilor.
Corectitudinea aprecierii depinde de doi factori globali: contrastul radiografic =i fidelitatea cu
care sunt redate pe film diferitele defecte din material.
Contrastul radiografic (diferen\a de culoare ce apare pe film) depinde de calitatea radia\iei
folosite, de propriet[\ile materialului piesei examinate, de gradul de absorb\ie =i de ]mpr[=tiere a
radia\iilor, de tipul filmului etc.
Fidelitatea cu care sunt redate diferitele defecte existente ]n materialul controlat depinde de
granula\ia filmului, procedeul de developare utilizat, pozi\ia filmului pe pies[, dimensiunile sursei de
radia\ii, pozi\ia piesei ]n raport cu sursa etc.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 50
Pentru verificarea calit[\ii imaginii radiografice, se folosesc indicatori de calitate a imaginii
(ICI); ei reprezint[ piese cu forme =i dimensiuni bine stabilite care se proiecteaz[ pe film odat[ cu piesa
radiografic[.
Examin`nd imaginea indicatorului de calitate pe radiografie se poate aprecia calitatea
radiografiei.
}nainte de efectuarea controlului radiografic este necesar s[ se elimine stropii de sudur[ de pe
suprafe\ele pieselor, precum =i alte neregularit[\i.
Pe una dintre p[r\ile sudurii se plaseaz[ cifre sau litere din plumb care s[ apar[ pe film =i s[
permit[ identificarea zonei examinate.
Fasciculul de radia\ii trebuie s[ fie astfel dirijat ]nc`t axa lui s[ fie normal[ pe centrul cus[turii.
Distan\a de la sursa de radia\ii p`n[ la suprafa\a piesei de controlat trebuie s[ fie mic[, dar nu
sub 0,4…0,5 mm.
La proiectarea controlului cu radia\ii penetrante trebuie s[ se precizeze:
modul de preg[tire =i de identificare a ]mbin[rilor controlate;
geometria expunerii (pozi\ia piesei fa\[ de sursa radioactiv[, pozi\ia filmului fa\[ de pies[,
distan\ele surs[-film =i surs[-pies[, dimensiunile sursei radioactive);
materialele (filme, casete, ecrane etc.) =i aparatura (sursa de radia\ii) necesare;
condi\iile de expunere (durata expunerii);
modul de prelucrare =i examinare a radiografiilor;
mijloacele de protec\ie biologic[;
modul de ]ntocmire a buletinului de control.
Cea mai mare parte a datelor precizate sunt standardizate. De asemenea, sunt standardizate
clasificarea =i simbolizarea defectelor ]mbin[rilor sudate prin topire stabilite la controlul cu radia\ii
penetrante.
Clasele de defecte se simbolizeaz[ astfel: A – incluziuni de gaze; B – incluziuni solide; C –
lips[ de topire; D – defecte de r[d[cin[; E – fisuri; F – defecte de form[.
2. Controlul cu ultrasunete. Defectoscopia cu ultrasunete se bazeaz[ pe propriet[\ile de
propagare a undelor acustice cu frecven\e de 0,3…25 MHz (ultrasunete). Instala\iile de defectoscopie
cu ultrasunete con\in urm[toarele elemente de baz[: defectoscopul, compus din generatorul de
impulsuri de ]nalt[ frecven\[, blocul de baleiaj, detectorul-amplificator al informa\iei defectoscopice,
tubul catodic =i palpatoarele, dotate cu oscilatoare ultrasonice piezoelectrice, emi\[torul E =i receptorul
R.
Impulsul electric produs de generator, excit[ oscilatorul piezoelectric din emi\[tor, care emite
un fascicul de ultrasunete. Acesta se propag[ ]n piesa controlat[, schimb`ndu-=i structura la ]nt`lnirea
eventualelor defecte =i este apoi recep\ionat de palpatorul R1 (care capteaz[ undele directe) sau de
palpatorul R2 (care capteaz[ undele reflectate). Impulsurile ultrasonice captate, purt[toare ale
informa\iilor defectoscopice, sunt transformate de palpatoarele piezoelectrice ]n semnale electrice, ce
sunt recep\ionate =i amplificate de detectorul-amplificator =i apoi sunt aplicate pe pl[cile de deflec\ie
orizontale ale tubului catodic. Blocul de baleiaj aplic[ pe pl[cile de deflec\ie verticale ale tubului catodic semnale necesare
constituirii bazei de timp folosite la examinarea informa\iei defectoscopice. }n acest fel, pe ecranul
tubului catodic vor ap[rea impulsuri luminoase (av`nd ]n[l\imi propor\ionale cu amplitudinile
impulsurilor ultrasonice transmise palpatorului E sau recep\ionate de palpatoarele R) decalate la
distan\e propor\ionale cu timpii de propagare a impulsurilor ultrasonice de la emi\[tor, prin piesa
controlat[, la receptor.
Deoarece amplitudinile impulsurilor recep\ionate =i succesiunea lor ]n timp este determinat[ de
configura\ia =i starea de defecte ale piesei controlate, imaginea realizat[ pe ecranul tubului catodic va
fi o form[ fidel[ de prezentare a informa\iei defectoscopice.
Dup[ modul de propagare al undelor ultrasonice ]n piesa cercetat[, metodele de examinare
utilizate ]n defectoscopia ultrasonic[ se clasific[ astfel:
metoda cu impuls transmis: palpatorul care emite fasciculul electronic E este plasat pe o parte a
piesei examinate, iar palpatorul care recep\ioneaz[ fasciculul atenuat R, purt[tor al informa\iei
defectoscopice, se afl[ ]n cealalt[ parte a piesei;
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 51
metoda cu impuls reflectat: se folosesc palpatoare E =i R cu func\ii distincte (emisie sau recep\ie)
sau palpatoare ER cu func\ie dubl[ (emisie =i recep\ie) plasate pe aceea=i parte a piesei examinate;
]n acest caz se recep\ioneaz[ fasciculul ultrasonic, purt[tor al informa\iei defectoscopice, reflectat
dup[ emisie, o dat[ sau de mai multe ori, de suprafe\ele piesei sau de defectele con\inute ]n aceasta.
Ambele metode prezentate mai ]nainte pot fi utilizate ]n dou[ variante: varianta cu inciden\[
normal[, c`nd undele ultrasonice se propag[ ]n pies[ pe direc\ia normal[ la suprafa\a acesteia (unghiul
de inciden\[ este zero) =i sunt de tip longitudinal, =i varianta cu inciden\[ ]nclinat[, c`nd unghiul de
inciden\[ este cuprins ]ntr-un interval critic, caracteristic materialului piesei examinate, care asigur[
propagarea ]n pies[ numai a undelor ultrasonice de tip transversal.
Pentru controlul cu ultrasunete al ]mbin[rilor sudate se folose=te, de obicei, metoda cu impuls
reflectat, varianta cu inciden\[ ]nclinat[.
}n vederea transmiterii cu pierderi minime a fascicului ultrasonic de la palpatoare la piese =i
invers, este necesar s[ se realizeze o cuplare acustic[ adecvat[.
}n func\ie de modul cum se realizeaz[ cuplarea acustic[, exist[ urm[toarele variante de examinare:
examinare prin contact, c`nd cuplarea acustic[ se realizeaz[ prin intermediul unui material
cuplant (ulei mineral, glicerin[, ap[ cu spirt) existent ]ntre palpatoare =i piesa controlat[;
examinare prin imersare, c`nd piesa cercetat[ =i palpatoarele sunt cufundate ]ntr-o baie cu
lichid de cuplare.
Proiectarea controlului cu ultrasunete este o opera\ie complex[ prin care trebuie s[ se precizeze
urm[toarele elemente:
- modul de preg[tire =i identificare a suprafe\elor controlate;
- aparatura folosit[ =i modul de etalonare =i reglare a acesteia;
- varianta =i materialele de cuplare acustic[;
- varianta =i metoda de examinare;
- modul de interpretare a informa\iilor defectoscopice;
- modul de ]ntocmire a buletinului de control.
Defectoscopia cu ultrasunete se aplic[ cu succes la controlul ]mbin[rilor sudate din o\eluri
carbon ori slab aliate, cu grosimi p`n[ la 700 mm; peste 80 mm este cea mai sigur[ metod[ de detectare
a defectelor.
Rezultate bune se ob\in =i la controlul construc\iilor sudate din aluminiu sau aliaje de aluminiu.
Metoda nu poate fi utilizat[ pentru controlul ]mbin[rilor sudate ]ntre piese din o\eluri aliate
(mai ales din o\eluri inoxidabile austenitice) din cauza zgomotelor parazitare generate de structura
acestor materiale, care perturb[ imaginea informa\iei defectoscopice de pe ecranul tubului catodic,
f[c`nd-o neinterpretabil[.
3. Controlul cu pulberi magnetice. Aceast[ metod[ de control nedistructiv se bazeaz[ pe
modificarea structurii unui c`mp magnetic, ale c[rui linii parcurg piesa controlat[, de defectele pe care
aceasta le con\ine (incluziuni de zgur[ sau gaze, fisuri, lips[ de aderen\[ etc.).
Schema de principiu a defectoscopiei magnetice con\ine urm[toarele elemente de baz[: sursa
c`mpului magnetic, piesa controlat[ =i sistemul de detectare-vizualizare a informa\iei defectoscopice,
format din palpator, analizor =i element de vizualizare =i m[surare.
Pentru controlul ]mbin[rilor sudate la piesele din materiale feromagnetice, cea mai utilizat[
metod[ a defectoscopiei magnetice este metoda cu pulberi magnetice.
Ob\inerea informa\iei defectoscopice, prin aceast[ metod[, se bazeaz[ pe diferen\a de
permeabilitate magnetic[ dintre materialul piesei controlate =i materialul defectelor sau a
discontinuit[\ilor existente ]n acesta.
Liniile de flux ale c`mpului magnetic creat ]n piesa controlat[ ocolesc discontinuit[\ile cu
permeabilitate magnetic[ mai mic[ dec`t a materialului piesei, sau se concentreaz[ ]n jurul defectelor cu
permeabilitate magnetic[ mai mare, contur`ndu-le.
Pentru eviden\ierea defectelor =i deci a distorsiunilor pe care acestea le produc ]n liniile
fluxului magnetic, pe suprafa\a piesei controlate se depune o pulbere magnetic[. Particulele acesteia se
ordoneaz[ ]n lungul liniilor fluxului magnetic, se concentreaz[ ]n jurul locurilor unde exist[ distorsiuni
=i pun ]n eviden\[ locurile, formele =i dimensiunile aproximative ale defectelor.
Pentru a ob\ine informa\ii defectoscopice c`t mai concludente, este necesar ca liniile fluxului
magnetic s[ str[bat[, pe c`t posibil, perpendicular defectele pe care le are piesa.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 52
Magnetizarea pieselor supuse controlului cu pulberi magnetice se poate realiza prin:
magnetizare polar[ (liniar[), c`nd fluxul magnetic este produs de c[tre un electromagnet;
magnetizare circular[ (transversal[), c`nd datorit[ trecerii sau inducerii unui curent ]n piesa
de controlat, se creeaz[ un c`mp magnetic care urm[re=te conturul acesteia;
magnetizare mixt[ (liniar[ =i transversal[).
Pulberile folosite trebuie s[ aib[ permeabilitate magnetic[ mare =i remanen\[ mic[: se folose=te de
obicei magnetitul. Contrastul dintre culoarea ]mbin[rii =i culoarea pulberii magnetice poate fi m[rit fie
prin vopsire cu un strat sub\ire da lac alb a ]mbin[rii controlate, fie prin utilizarea de pulbere
fluorescent[ sau colorat[.
Pulberile magnetice se aplic[ pe suprafa\a piesei cu procedee uscate sau procedee umede. Cele
uscate se folosesc atunci c`nd trebuie depistate defecte fine; pulberea magnetic[ format[ din particule
cu m[rimea de 40…400 m se aplic[ pe suprafa\a piesei de controlat prin pulverizare, cernere sau
pres[rare. Procedeele umede se folosesc atunci c`nd trebuie puse ]n eviden\[ defecte mari; pulberea
magnetic[ format[ din particule de 1…10 m aflate ]n suspensie de petrol, ap[ sau ulei se aplic[ prin
depunere sau prin imersare (cufundarea piesei ]ntr-o baie care con\ine suspensia de pulbere magnetic[).
Controlul cu ajutorul pulberilor magnetice se poate efectua ]n c`mp magnetic aplicat sau prin
magnetizare remanent[.
Controlul ]n c`mp magnetic aplicat se folose=te la materialele cu magnetizare redus[ =i const[
]n aplicarea pulberii magnetice =i observarea imaginii defectoscopice ]n prezen\a c`mpului magnetic.
Controlul prin magnetizare remanent[ se utilizeaz[ ]n cazul materialelor puternic feromagnetice
=i const[ ]n aplicarea pulberii magnetice =i observarea imaginii defectoscopice dup[ magnetizarea
materialului piesei.
Dup[ terminarea controlului, piesele trebuie supuse demagnetiz[rii complete.
Metodele magnetice se rezum[, ]n general, la depistarea defectelor aflate la suprafa\a piesei sau
imediat sub suprafa\a cus[turii. Detectarea este mai dificil[ ]n cazul defectelor de form[ sferoidal[ =i al
celor situate la ad`ncime; de aceea se aplic[ numai la cus[turile sudate de grosime mic[.
Metoda poate fi utilizat[ at`t la controlul ]mbin[rilor cap la cap, c`t =i al celor de col\.
}n ultimul timp se aplic[ un procedeu special de defectoscopie magnetic[ denumit procedeul
magnetografic. El const[ din:
magnetizarea p`n[ la satura\ie a regiunii supuse controlului;
fixarea pe band[ feromagnetic[ (de tipul celei utilizate la ]nregistrarea sunetelor), lipit[ de
suprafa\a ]mbin[rii controlate, a c`mpurilor magnetice de dispersie determinate de prezen\a
defectelor;
reproducerea ]nregistr[rilor de pe band[ feromagnetic[ a c`mpurilor magnetice de dispersie cu
ajutorul unui amplificator =i a unui tub catodic pe ecranul c[ruia vor ap[rea defectele de
]mbinare.
Procedeul magnetografic permite depistarea diferitelor defecte (incluziuni de gaze =i zgur[,
fisuri, lips[ de p[trundere etc.), situate la ad`ncimi de 5…10 % din grosimea pieselor controlate.
Productivitatea procedeului este mai mare dec`t a procedeelor cu pulbere magnetic[ =i mult mai mare
(de 8…10 ori) dec`t a procedeelor de control prin radia\ii.
4. Controlul cu lichide penetrante. Este o metod[ de control nedistructiv folosit[ pentru
identificarea defectelor de suprafa\[ (fisuri, pori, exfolieri etc.) ale pieselor metalice =i ]mbin[rilor
sudate. Principiul de lucru ]n defectoscopia cu lichide penetrante este urm[torul:
pe suprafa\a piesei controlate se aplic[, prin pulverizare, pensulare sau imersare, un lichid
penetrant, care, datorit[ propriet[\ilor de capilaritate, p[trunde ]n discontinuit[\ile superficiale ale
piesei;
se ]ndep[rteaz[ excesul de lichid penetrant de pe suprafa\a piesei =i se aplic[ prin pensulare,
cernere, pres[rare, pulverizare sau imersare, o substan\[ developant[ – cu propriet[\i absorbante;
aceasta extrage lichidul penetrant r[mas ]n discontinuit[\ile superficiale ale piesei =i formeaz[ un
fond contrastant, eviden\iind prezen\a defectelor; fisurile =i defectele plane apar sub form[ de linii,
iar porozit[\ile sub form[ de aglomer[ri de puncte colorate.
Materialele folosite ]n defectoscopia cu lichide penetrante nu trebuie s[ produc[ reac\ii chimice
cu materialul piesei controlate =i nu trebuie s[ reac\ioneze ]ntre ele.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 53
Lichidele penetrante utilizate ]n defectoscopie se pot clasifica din mai multe puncte de vedere:
dup[ natura contrastului: penetran\i colora\i, penetran\i fluorescen\i, penetran\i cu alt contrast (de
exemplu penetran\i radioactivi);
dup[ solubilitate: penetran\i solubili ]n ap[, penetran\i solubili ]n solven\i organici, penetran\i cu
postemulsionare (pot fi ]ndep[rta\i prin sp[lare numai dup[ aplicarea unui emulgator).
}n func\ie de forma de prezentare, substan\ele developante utilizate pot fi: developan\i pulbere
=i developan\i ]n suspensie.
Preg[tirea suprafe\elor piesei controlate se face prin sp[lare cu solven\i organici sau cu
detergen\i =i decapare cu solu\ii bazice sau acide.
Timpul de penetrare (dup[ aplicarea lichidului penetrant) este 10…60 min pentru penetran\ii
solubili ]n ap[ =i de 5…20 min pentru cei solubili ]n solven\i organici.
Timpul de developare (dup[ aplicarea substan\ei developante) este de 1,5…2 ori mai mare dec`t
timpul de penetrare.
Examinarea suprafe\ei controlate se face vizual, la lumin[ difuz[, iar ]n cazul folosirii
penetran\ilor fluorescen\i, vizual, la lumin[ ultraviolet[.
Rezultatele se ]nregistreaz[ prin fotografiere sau prin marcare pe o schi\[ a pozi\iei =i formei
defectelor.
Controlul cu lichide penetrante este economic =i u=or de aplicat ]n condi\ii de =antier. Datorit[
faptului c[ nu se pot depista defectele interne, f[r[ r[spuns la suprafa\a pieselor sau ]mbin[rilor sudate,
se utilizeaz[ numai la controlul preliminar. Metoda are =i unele aplica\ii speciale: controlul pieselor
din aliaje nemagnetice (o\eluri austenitice, aluminiu, alam[ etc.) =i eviden\ierea coroziunii
intercristaline la piesele din o\eluri inoxidabile.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P
DGZ/cnt 54
6. PROCEDEE CONEXE SUD{RII
6.1. T[ierea termic[
T[ierea termic[ este reprezentat[ de totalitatea procedeelor prin care se separ[ materialele ]n
dou[ sau mai multe p[r\i prin folosirea unor echipamente similare cu cele utilizate la sudare.
T[ierea prin ardere presupune pre]nc[lzirea materialului de baz[ p`n[ la o temperatur[
superioar[ temperaturii de aprindere, insuflarea ]n zona de t[iere a unui jet de oxigen pentru arderea =i
]ndep[rtarea produselor arderii din zona de debitare =i t[ierea continu[ prin deplasarea arz[torului ]n
lungul traiectoriei dorite a t[ieturii.
T[ierea prin ardere are loc dac[ sunt ]ndeplinite urm[toarele condi\ii: reac\ia dintre materialul
de baz[ =i oxigen trebuie s[ fie exoterm[ pentru a asigura pre]nc[lzirea rapid[ a zonelor ce urmeaz[ s[
fie t[iate, temperatura de aprindere (ardere) s[ fie mai mic[ dec`t temperatura de topire a materialului
de baz[, temperatura de topire a oxizilor forma\i ]n procesul de ardere trebuie s[ fie mai mic[ dec`t
temperatura de topire a materialului de baz[, conductivitatea termic[ a pieselor trebuie s[ fie mic[
pentru a permite o bun[ concentrare a c[ldurii ]n zona de t[iere.
Fierul tehnic, o\elurile carbon =i o\elurile slab aliate cu concentra\ia de maxim 1,6% C
]ndeplinesc ]n totalitate aceste condi\ii. Se pot t[ia prin ardere =i o\elurile aliate cu con\inuturi de aliere
]n limitele standardizate.
Nu pot fi t[iate prin ardere o\elurile care nu ]ndeplinesc condi\iile anterioare, fontele albe,
fontele cenu=ii, maleabile =i cu grafit nodular (au temperatura de aprindere mai mic[ dec`t teperatura
de topire =i ]n plus grafitul din structura lor d[ reac\ii endoterme cu produsele de ardere ale fierului),
aluminiul =i cuprul (au conductivitate termic[ ridicat[) .
a. T[ierea prin ardere cu flac[r[ de gaze =i oxigen folose=te echipamentul tehnologic de la
sudarea cu gaze. Spre deosebire de aceasta se utilizeaz[ arz[torul pentru t[iere. Arz[torul pentru t[iere
prezint[ un bec cu un orificiu central, pentru insuflarea oxigenului de t[iere =i un orificiu inelar
(concentric cu primul) pentru insuflarea amestecului oxigen-gaz necesar realiz[rii fl[c[rii de
pre]nc[lzire (se prefer[ flac[ra oxiacetilenic[). Arz[torul este sus\inut =i deplasat fie manual - dup[
trasaj (utiliz`nd c[ruciorul din dotarea truselor pentru sudare-t[iere), fie mecanizat - pe =ine rectilinii
sau circulare (utiliz`nd un tractor universal), fie automatizat - dup[ =ablon (utiliz`nd ma=ini automate
pentru t[iere).
b. T[ierea cu oxigen =i flux se utilizeaz[ la t[ierea o\elurilor inoxidabile =i refractare, a fontei,
a aliajelor pe baz[ de cupru =i alte aliaje care nu ]ndeplinesc condi\iile pentru t[iere cu flac[r[
oxiacetilenic[ =i oxigen. Fluxurile pulverulente sunt antrenate la locul de t[iere de c[tre oxigen, aer
comprimat sau azot sub presiune printr-o lance independent[ de arz[torul de t[iere. Fluxurile au rol
oxidant (zgurific[ oxizii), fondant (tranform[ oxizii din greu fuzibili ]n u=or fuzibili) =i abraziv
(antreneaz[ mecanic oxizii =i zgura din t[ietur[).
c. T[ierea cu arc electric =i oxigen folose=te echipamentul tehnologic de la sudarea cu arc
electric cu electrozi ]nveli\i. Pentru t[iere se utilizeaz[ electrozi tubulari din o\el prin centrul c[rora se
insufl[ oxigenul, electrozi din grafit sau carborund =i electrozi nefuzibili din wolfram. Calitatea
t[ieturii este mai slab[ dec`t la t[ierea cu flac[r[ oxiacetilenic[.
d. T[ierea prin topire local[. }n aceast[ situa\ie materialul din zona de t[iere se ]nc[lze=te la o
temperatur[ mai mare dec`t temperatura de topire, iar metalul topit =i zgura rezultat[ se ]ndep[rteaz[
din t[ietur[ prin scurgere liber[, sub ac\iunea greut[\ii proprii sau prin insuflarea unui jet de gaz.
Calitatea t[ieturii este mai slab[ dec`t la cele ob\inute prin ardere dar se poate aplica independent de
]ndeplinirea unor condi\ii speciale (ca cele de la sudarea cu oxigen).
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P
DGZ/cnt 55
6.2. Asamblarea prin lipire
1. Principiul de lucru.
Lipirea este un procedeu tehnologic conex sud[rii de ]mbinare eterogen[ nedemontabil[ a dou[
sau mai multe piese, ]n stare solid[, cu ajutorul unui material de adaos care are temperatura de topire
mai joas[ dec`t temperatura de topire a materialelor de baz[.
Spre deosebire de sudare, ]n cazul lipirii consumul energetic este mult mai mic, nu se produce
zon[ influen\at[ termic, aliajul de lipit nu trebuie s[ fie compatibil cu materialul de baz[ =i tehnologia
lipirii este mult mai simpl[. Rezisten\a mecanic[ a asambl[rii lipite este cu mult mai sc[zut[ dec`t
rezisten\a mecanic[ a asambl[rii sudate.
Dac[ temperatura de topire a metalului de adaos este sub 4500 C, ]mbinarea se produce f[r[
difuzie =i se nume=te lipire moale. Se ]mbin[ prin lipire moale: recipien\i, cutii de conserve, aparate
medicale, instrumente de laborator etc.
Dac[ temperatura de topire a metalului de adaos dep[=e=te 4500 C, ]mbinarea se produce prin
difuzie =i se nume=te lipire tare. Aceast[ ]mbinare se utilizeaz[ la lipirea \evilor =i cablurilor, la lipirea
contactelor electrice etc.
Lipirea cu material de adaos nemetalic (adeziv) se realizeaz[ prin intermediul stabilirii unor
leg[turi interatomice sau intermoleculare ]ntre metalul de baz[ =i adeziv.
2. Echipamentul tehnologic. }nc[lzirea aliajului de lipit =i a materialelor de baz[ se face
utiliz`nd ca surse de c[ldur[ ciocanul de lipit, tubul de lipit, cle=tii de lipit, lampa de benzin[,
arz[toarele cu gaze, cuptoarele cu flac[r[, cuptoarele electrice =i instala\iile care folosesc curen\ii de
]nalt[ frecven\[.
Ciocanele de lipit cu ]nc[lzire intermitent[ sau continuu[ se folosesc doar la realizarea
lipiturilor moi. Partea activ[ a ciocanului este confec\ionat[ din cupru =i are forma adecvat[ formei
]mbin[rii.
Tubul de lipit este din alam[ =i prezint[ la un cap[t un ajutaj care se ]ndreapt[ c[tre mijlocul
fl[c[rii produse de o spirtier[ (arz[tor cu spirt) sau de o lum`nare din stearin[. Prin cel[lalt cap[t se sufl[
aer de c[tre operator. Temperatura fl[c[rii atinge valori de 10000C.
Cle=tii de lipit sunt utiliza\i pentru lipirile tari =i folosesc ca surs[ termic[ pentru ]nc[lzire
curentul electric.
}nc[lzirea cu flac[ra provenit[ din lampa de benzin[ sau de la arz[toarele utilizate la sudare se
folose=te at`t ]n cazul lipiturilor moi c`t =i ]n cazul celor tari. Se pot ]nc[lzi piese cu diferen\e mari de
sec\iune =i conductivitate termic[.
Cuptoarele cu flac[r[, cuptoarele electrice =i instala\iile care folosesc curen\ii de ]nalt[
frecven\[ sunt utilizate pentru ]nc[lzirea ciocanelor sau a pieselor.
Materialele utilizate pentru asamblarea prin lipire sunt aliajele pentru lipit, fluxurile =i adezivii.
Aliajele pentru lipit se livreaz[ sub form[ de vergele, benzi, granule, blocuri sau vergele cu inim[ de
flux =i se ]mpart ]n aliaje moi =i aliaje tari. Fluxurile se folosesc ]n cazul lipirii cu material de adaos
metalic =i au rolul de a proteja materialul de baz[ contra oxid[rii precum =i de a cre=te fluiditatea
aliajului de lipit. Exist[ fluxuri anorganice (clorura de zinc, acidul clorhidric tehnic, clorura de amoniu)
=i fluxuri organice (colofoniu, stearina). }n general, la lipirea tare, se utilizeaz[ fluxurile pe baz[ de
borax care ]n stare topit[ dizolv[ oxizii metalici. Adezivii (policlorura de vinil, r[=inile fenolice,
r[=inile epoxidice, siliconi etc) sunt compu=i organici folosi\i la ]mbinarea pieselor metalice =i
nemetalice, care confer[ o bun[ rezisten\[ electric[, termic[, fonic[ =i la corosiune.
3. Tehnologia lipirii. Indiferent dac[ lipirea se face prin depunere (depunerea aliajului de lipit
pe suprafe\ele care se ]mbin[ urmat[ de o suprapunere a suprafe\elor de ]mbinat =i de ]nc[lzirea
acestora p`n[ la topirea aliajului de lipit) sau capilar (p[trunderea prin capilaritate a aliajului de lipit
lichid ]ntre suprafe\ele pieselor asamblate) pentru realizarea unei ]mbin[ri sudate sunt necesare
urm[toarele etape:
a. preg[tirea pieselor ]n vederea lipirii presupune alegerea tipului de ]mbinare tehnologic[ (prin
suprapunere, cap la cap, ]n pan[ etc.), recomand`ndu-se ]mbin[rile cu suprafe\e de contact c`t mai
mari. M[rimea rostului de lipire depinde de coeficientul de dilatare al materialelor de baz[,
fluiditatea aliajului de lipit, rezisten\a scontat[ etc.;
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P
DGZ/cnt 56
b. cur[\irea zonei de lipit prin procedee mecanice =i chimice. Cur[\irea se face cu perii de s`rm[, h`rtie
abraziv[, pile sau r[zuitoare, prin sablare. Degresarea se face folosind solu\ii alcaline;
c. uscarea, dac[ este cazul, a suprafe\elor de lipit;
d. asamblarea pieselor cu un joc minim ]ntre suprafe\ele de lipit =i fixarea rigid[ a acestora ]n cazul
lipirii tari (cu cleme, s`rm[), av`nd ]n vedere precizia final[ a ansamblului lipit;
e. protejarea suprafe\elor care nu trebuie s[ vin[ ]n contact cu aliajul de lipit, folosind pasta de cret[,
argila, grafitul etc.;
]n cazul lipirilor moi:
se ]nc[lze=te ciocanul de lipit folosind una din sursele de c[ldur[ prezentate anterior;
se cur[\[ ciocanul de lipit cu pila =i se scufund[ ]n flux;
se aplic[ aliajul pe ciocanul de lipit =i se face lipirea propriu-zis[;
]n cazul lipirilor tari:
se aplic[ fluxul;
se introduce aliajul de lipit ]ntre suprafe\ele de ]mbinat (sub form[ de foi\e, s`rm[
etc.) sau se cufund[ ]n baia cu aliaj topit;
se asambleaz[ prin lipire piesele, utiliz`nd una din sursele de c[ldur[ prezentate
anterior;
]n cazul lipirilor cu adezivi:
aplicarea adezivului pe suprafe\ele de lipit prin pulverizare, stropire, ]ntindere,
roluire etc.;
presarea pieselor de ]mbinat ]n dispozitivele ce ]mpiedic[ deplasarea relativ[ a
acestora;
f. controlul lipirii, vizual sau cu raze X =i ultrasunete.
6.3. }nc[rcarea prin sudare =i metalizare
6.3.1. }nc[rcarea prin sudare
}nc[rcarea prin sudare este un procedeu tehnologic care const[ ]n depunerea de straturi
metalice relativ groase pe suprafe\ele pieselor, utiliz`nd o tehnic[ similar[ cu cea a sud[rii, ]n scopul
recondi\ion[rii suprafe\elor pieselor metalice deteriorate sau ]n scopul acoperirii suprafe\elor cu straturi
metalice cu propriet[\i diferite de cele ale materialului suport. }nc[rcarea prin sudare se aplic[ numai
materialelor metalice.
}nc[rcarea prin sudare cu arc electric =i electrozi ]nveli\i, precum =i ]nc[rcarea cu flac[r[
oxiacetilenic[ se utilizeaz[ ]n cazul produc\iei de serie mic[ sau pentru pise unicat.
}nc[rcarea prin sudare ]n baie de zgur[ =i sub strat de flux (cu electrozi band[ sau cu doi
electrozi) se utilizeaz[ ]n special pentru opera\iile de placare.
Echipamentul tehnologic utilizat corespunde procedeului care st[ la baza ]nc[rc[rii prin sudare.
Etapele procesului tehnologic sunt asem[n[toare cu cele ale procesului de sudare cu mici
deosebiri.
Suprafe\ele preg[tite vor fi cilindrice, conice, sferice, diferite ca forme =i dimensiuni de
rosturile de sudare.
Prin procedee mecanice de a=chiere se corijeaz[ abaterile de la forma sau pozi\ia reciproc[ a
suprafe\elor, elimin`ndu-se totodat[ vopseaua, lacurile =i oxizii de pe acestea.
Se recomand[ predeformarea pieselor ]n vederea compens[rii deforma\iilor ce vor apare la
]nc[rcare, degresarea (solu\ie de sod[ caustic[ 5% ]n ap[), sp[larea (cu jet de ap[ cald[) =i uscarea (cu
jet de aer comprimat) suprafe\elor ce urmeaz[ s[ fie ]nc[rcate prin sudare.
Dup[ uscare se depun straturile, ]n =iruri al[turate, respect`nd m[surile tehnologice
recomandate la sudare.
Se aplic[ pre]nc[lziri =i tratamente termice post]nc[rcare prin sudare, pentru evitarea fisur[rii =i
ob\inerea caracteristicilor prescrise materialului de baz[ sau celui depus.
Dup[ depunerea stratului, suprafa\a ]nc[rcat[ se prelucreaz[ mecanic prin a=chiere pentru
ob\inerea caracteristicilor geometrice corespunz[tore cerin\elor tehnologice.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P
DGZ/cnt 57
6.3.2. }nc[rcarea prin metalizare
}nc[rcarea prin metalizare este un procedeu tehnologic care const[ ]n proiectarea metalului
topit =i pulverizat ]n particule foarte fine pe suprafa\a supus[ acoperirii folosind un jet puternic de aer
sau gaze. }nc[rcarea prin metalizare se aplic[ at`t materialelor metalice c`t =i celor nemetalice ]n
scopul protec\iei anticorozive, recondi\ion[rii pieselor uzate, aplic[rii de aliaje dure pe piese din aliaje
moi, acoperirii suprafe\elor nemetalice (lemn, ipsos, mase plastice).
Metalizarea prin pulverizare prezint[ o serie de avantaje ]n compara\ie cu alte metode de
acoperire cu metale: se pot acoperi suprafe\e oric`t de mari, grosimea stratului depus variaz[ ]ntre 0,1
=i 10 mm, nu produce deformarea pieselor, permite ob\inerea unor pseudo-aliaje de Pb =i Al etc.
Principalele dezavantaje ale aplic[rii procedeului sunt: aderen\a sc[zut[ a stratului depus la
materialul de baz[, plasticitatea sc[zut[ a stratului depus, determin[ sc[derea limitei de oboseal[ cu
30…50%, ]n stratul depus nu se pot t[ia filete sau canale etc.
}nc[rcarea prin metalizare se realizeaz[ cu ajutorul metalizoarelor care folosesc ca surs[ termic[
flac[ra de gaze, arcul electric sau plasma termic[. Uneori se utilizeaz[ =i ]nc[lzirea cu rezisten\[ de
contact sau curen\i de ]nalt[ frecven\[.
Procesul tehnologic de metalizare prin pulverizare cuprinde urm[toarele etape:
preg[tirea suprafe\elor de metalizat utiliz`nd metode mecanice (a=chiere, sablare cu
alice sau nisip), electrice (prin sc`ntei sau prin procedeul arc-aer) sau electromagnetice;
degresarea, sp[larea =i uscarea pieselor de metalizat;
metalizarea propriu-zis[, nu mai t`rziu de trei ore de la preg[tirea suprafe\elor.
Parametrii de lucru sunt : presiunea aerului (gazului) care pulverizeaz[, distan\a dintre
metalizor =i pies[, tensiunea =i intensitatea curentului electric (la metalizoarele cu arc
electric) =i debitul de acetilen[ (la metalizorul cu flac[r[ de gaze).
Prin acest procedeu se pot depune toate metalele si aliajele care au punct de topire sub 16000C.
Cel mai frecvent se utilizeaz[ metalizarea cu aluminiu, o\el, zinc =i cupru.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 58
7. MATERIALE NEMETALICE
7.1. Materiale lemnoase
Materialele lemnoase sunt substan\e organice fibroase, cu structur[ capilar-poroas[. Materia
prim[ pentru ob\inerea materialelor lemnoase o constituie lemnul arborilor. Lemnul are ]n compozi\ia
chimic[ elementar[, indiferent de provenien\a lui, carbon (50%), oxigen (42,6%), hidrogen (6,4%), azot
=i substan\e minerale (1%). Compu=ii chimici principali ai lemnului sunt celuloza, lignina =i
hemicelulozele. Ultimii doi compu=i sunt polizaharide =i sunt alc[tui\i dintr-un amestec de pentozani
(xilanul, arabinoza), hexozani (mananul, glucozanul, galactanul) =i acizi poliuronici (glucouronic,
galacouronic). Dintre compu=ii chimici secundari fac parte r[=inile, cerurile, uleiurile eterice,
gr[simile, substan\ele tanante, colorante, alcoloizii.
La arborii anumitor specii, se observ[, dup[ un anumit num[r de ani, dou[ zone diferen\iate prin
culoare, cantitate de umiditate, compozi\ie chimic[, propriet[\i fizico-mecanice: zona interioar[ -
duramenul, inactiv[ fiziologic =i zona exterioar[ - alburnul, activ[ fiziologic.
Duramenul nu apare ]n structura lemnului de la ]nceput, ci dup[ ce copacul a trecut de o
anumit[ v`rst[ (3…5 ani la salc`m, 20 de ani la stejar, 30…35 ani la pin, 50-70 ani la frasin). Speciile
de copaci care nu au duramen (molid, brad, plop, tei, mesteac[n) au o constu\ie moale.
Unele specii pot s[ prezinte ]n sec\iunea transversal[ a trunchiului, linii de culoare mai deschis[,
lucioase, de lungimi diferite, numite raze medulare (liniile verticale, ]n sec\iunea radial[). M[duva este
alc[tuit[ din celule mari friabile, celule moarte. }n unele cazuri m[duva se resoarbe.
}n sec\iunea transversal[, golul care se formeaz[ apare ca un \esut de form[ circular[ (nuc),
pentagonal[ (plop) sau stelar[ (stejar), central sau excentric.
Celulele vii au o dispozi\ie concentric[ m[duvei =i formeaz[ zona inelelor anuale de cre=tere.
Scoar\a este cea care protejeaz[ masa lemnoas[ ]mpotriva deterior[rii.
Materialele lemnoase se caracterizeaz[ prin rezisten\a mecanic[ ridicat[, greutatea volumetric[
mic[, grad mare de prelucrabilitate, bune termoizolante =i electroizolante.
Higroscopicitatea =i combustibilitatea sunt principalele dezavantaje ale utiliz[rii materialelor
lemnoase. }n acest sens se recomand[ uscarea lemnului ]n aer liber sau ]n camere de uscare,
impregnarea lemnului cu substan\e antiseptice (clorura de zinc, sulfatul de cupru), impregnarea cu
lacuri, vopsele =i materiale ignifuge.
Lemnul ]ntrune=te o serie de propriet[\i fizico-mecanice specifice care ]i confer[ calitatea de
material industrializabil: densitatea (greutatea specific[), umiditatea, higroscopicitatea, rezisten\a
mecanic[, durabilitatea etc.
Densitatea (greutatea specific[) depinde de raportul cantitativ dintre substan\a solid[, umiditate =i
aer (deoarece are o structur[ capilar[ =i numeroase goluri de aer, lemnul poate absorbi ap[).
Greutatea specific[ absolut[ reprezint[ greutatea unit[\ii de volum a masei lemnoase compacte.
Greutatea specific[ aparent[ reprezint[ greutatea unit[\ii de volum vizibil, inclusiv golurile de aer,
=i depinde de specia lemnoas[. Func\ie de densitatea specific[ aparent[ (scara Yanca), lemnul se
poate clasifica ]n lemn foarte u=or, u=or (molid, brad, salcie), semiu=or (tei, anin negru),
semigreu (fag, ulm, paltin, gorun), greu (stejar, salc`m), =i foarte greu (corn).
Higroscopicitatea reprezint[ caracteristica materialului lemnos de a absorbi vaporii de ap[ sau ai
altor lichide din atmosfer[. Higroscopicitatea este direct propor\ional[ cu umiditatea, depinde de
specia lemnoas[, de temperatura mediului ]nconjur[tor =i de dimensiunile piesei finite.
Umiditatea reprezint[ cantitatea de ap[ din lemn (exprimat[ ]n procente). Umiditatea este dat[
de suma dintre umiditatea capilar[ =i umiditatea de constitu\ie. Umiditatea capilar[ este
umiditatea liber[ din golurile interioare ale lemnului. Umiditatea de constitu\ie este umiditatea
din celulele capilare. Umiditatea influen\eaz[ conductivitatea termic[, electric[ =i acustic[,
higroscopicitatea, stabilitatea dimensional[.
Rezisten\a mecanic[ reprezint[ capacitatea lemnului de a suporta solicit[rile mecanice la care este
supus. Aceste propriet[\i se determin[ pe epruvete prin ]ncerc[ri de laborator capabile s[
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 59
eviden\ieze at`t comportarea lemnului la diferite solicit[ri c`t =i anizotropia determinat[ de
structura lui fibroas[. Rezisten\a la compresiune sau trac\iune se determin[ paralel sau
perpendicular pe fibre. Se fac ]ncerc[ri la ]ncovoiere static[ sau prin =oc (lemn rezilient, mijlociu
rezilient, slab rezilient), ]ncerc[ri de duritate (exist[ =ase grupe de duritate), forfecare etc.
Durabilitatea lemnului reprezint[ proprietatea acestuia de a-=i p[stra nealterate un timp
caracteristicile sale naturale, ]n condi\ii de utilizare ne]ntrerupt[. Din acest punct de vedere exist[
trei categorii de lemn : foarte durabil (stejar, ulm, pin), durabil (brad, molid) =i pu\in durabil (fag,
tei, salcie). Durabilitatea lemnului depinde de compozi\ia chimic[, densitatea lemnului, condi\iile
mediul exterior etc.
Culoarea =i desenul depind de tipul speciei =i sunt elemente care determin[ estetica lemnului.
Coeficientul de calitate al lemnului este raportul dintre indicii de rezisten\[ =i greutatea specific[
aparent[. Acesta poate cre=te prin metode preliminare de prelucrare a lemnului (uscare, cojire,
impregnare cu substan\e antiseptice =i ignifuge etc.).
Principalele categorii de materiale lemnoase cu utiliz[ri industriale sunt: lemnul prelucrat,
furnirul, lemnul stratificat etc.
1. Lemnul prelucrat se folose=te sub form[ de lemn rotund (grinda, butucul, bila, manela),
cherestea (dulapi, sc`nduri, =ipci), material pentru pardoseli. Fabricarea lemnului rotund
presupune cojirea =i t[ierea bu=tenilor cu ajutorul fier[straielor mecanice, fasonarea =i tratarea
produselor (uscare, impregnare). Prin t[ierea longitudinal[ a bu=tenilor la gatere se ob\ine
cheresteaua.
2. Furnirul este o foaie sub\ire din lemn (0,2 - 6 mm) care se fabric[ ]n trei variante : furnir estetic -
cu textur[ decorativ[ =i grosime p`n[ la 1 mm, furnir tehnic =i microfurnir. }nainte de a fabrica
furnirul, bu=teanul este supus conserv[rii (imersare sau stropire cu ap[), este sec\ionat transversal
cu fer[straie mecanice, cojit =i tratat termic (cu aburi sau electric). Furnirul estetic se ob\ine prin
t[iere plan[, iar furnirul tehnic prin derularea excentric[ a bu=tenilor.
3. Lemnul stratificat este un material lemnos ob\inut din foi de furnir dispuse dup[ anumite scheme
constructive, ]ncleiate cu adezivi sintetici la temperaturi ridicate =i presiuni diferite. Lemnul
stratificat se utilizeaz[ sub form[ de placaj, panel, pl[ci aglomerate, mase plastice lemnoase.
4. Placajul este un material lemnos ob\inut prin ]ncleierea mai multor straturi de furnir, cu direc\iile
fibrelor ]nclinate diferit. }mbinarea straturilor de furnir se face cu adezivi pe ma=ini de ]nc[lzit
=i presat. }n func\ie de tehnologia de fabrica\ie aplicat[ se pot ob\ine placaje blindate, ondulate,
ignifugate, antiseptizate, emailate, colorate sau bachelizate.
5. Panelul este un material lemnos sub form[ de plac[, format dintr-un miez de =ipci, acoperit pe
ambele fe\e, prin ]ncleiere, cu c`te un strat de furnir, a=ezat cu fibrele perpendiculare pe direc\ia
fibrelor miezului.
6. Pl[cile aglomerate din lemn (PAL) se ob\in prin presarea la cald a a=chiilor de lemn amestecate
intim cu adezivi sintetici.
7. Masele plastice lemnoase sunt materiale lemnose ob\inute prin presarea la cald a mai multor
straturi sub\iri de lemn impregnat cu r[=ini fenol-formaldehidice. Sunt de men\ionat lemnul
bachelizat =i lignostonul. Lemnul bachelizat se ob\ine prin presarea la cald a furnirelor
impregnate cu solu\ii alcoolice sau cu emulsii apoase =i uscarea treptat[ a acestuia p`n[ la 400 K.
Lignostonul este un semifabricat ob\inut prin presarea la cald a pl[cilor de lemn de mesteac[n
impregnate. Masele plastice lemnoase au rezisten\[ mecanic[ ridicat[, greutate specific[ aparent[
mare, rezisten\a la umiditate sc[zut[, propriet[\i antifric\iune bune, ]nalt[ stabilitate chimic[.
Lemnul formeaz[ u=or ]mbin[ri rezistente folosind cleiurile (animale, de casein[, pe baz[ de
r[=ini sintetice), cuiele, =uruburile, niturile (trebuie zincuite pentru evitarea putrezirii lemnului =i a
ruginirii elementului de asamblare) etc. Semifabricatele lemnoase se prelucreaz[ u=or prin debitare,
rideluire, strunjire, deformare la rece sau la cald.
7.2. Produse finite din industria celulozei =i h`rtiei
Gama diversificat[ a produselor finite din industria h`rtiei, a produselor de tip carton (cartonul
duplex; cartonul dur de uz general; cartonul electroizolant; cartonul ondulat; cartonul pentru coperte;
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 60
cartonul triplex; cartonul velin; cartonul metalizat; cartonul termosudabil etc.), a produselor de tip
h`rtie (h`rtie pentru tipar, h`rtie anticoroziv[, h`rtie pentru cromatografie =i electroforez[, h`rtie
termosudabil[, h`rtie cerat[, h`rtie de filtru, h`rtie pentru ambalaje etc.), mucava etc. a dus la sporirea
domeniilor de utilizare a acestora =i ]n consecin\[ la necesitatea respect[rii caracteristicilor lor.
Caracteristicile produselor finite din h`rtie difer[ de la un produs la altul ]n func\ie de
compozi\ia chimic[, de tehnologia de fabrica\ie =i de domeniul de utilizare al acestora (gradul de
]ncleiere, grosimea, duritatea aparent[, indicele volumetric, deforma\ia la umezire, deforma\ia
remanent[, absorb\ia apei =i a cernelii de tipar, luciul =i opacitatea, permeabilitatea la vapori de ap[
sau aer, impermeabilitatea la gr[simi, rezisten\a la plesniri, fluorescen\a, rezisten\a la rupere =i
smulgere, rugozitatea, rezisten\a la dezlipire, rezisten\a la ]mb[tr`nire etc).
Produsele cu ponderea cea mai ridicat[ de utilizare sunt cartonul duplex, cartonul de uz general
=i h`rtia pentru ambalaj.
Cartonul duplex este format din dou[ straturi de material fibros diferit, unite ]ntre ele prin
presare ]n stare umed[ =i care este destinat ]n special confec\ion[rii ambalajelor tip[rite, produselor de
papet[rie, precum =i confec\ion[rii altor tipuri de ambalaje pentru produsele industiale.
Stratul superior al cartonului duplex este fabricat din past[ chimic[ ]n[lbit[ =i este satinat de
ma=in[, iar stratul inferior (a doua fa\[) a cartonului duplex se fabric[ din past[ ne]n[lbit[.
Cartonul duplex se fabric[ ]n dou[ tipuri: cartonul duplex tip E (extra) pentru ambalaje tip[rite
=i cartonul duplex tip O (obi=nuit) pentru produse de papet[rie =i alte tipuri de ambalaje. Notarea
cartonului duplex se face indic`nd succesiv: denumirea / tipul / masa (g/m2) / formatul (sau l[\imea =i
diametrul exterior al sulului - ]n m) / STAS.
Condi\iile tehnice de calitate impuse presupun respectarea masei =i dimensiunilor (fiecare sul
trebuie s[ fie ]n band[ continu[ =i s[ nu cuprind[ mai mult de 5 lipituri); o suprafa\[ neted[ (f[r[ cute,
ondula\ii, deterior[ri mecanice sau alte defecte); imposibilitatea stratific[rii ]n procesul de prelucrare;
t[ierea dreapt[ a marginilor etc.
Cartonul folosit ]n industria poligrafic[ sau cartonul dur pentru cartea legat[ se livreaz[ ]n coli
(format 720x1020 mm) cu grosimi cuprinse ]ntre 1...2,8 mm ]n condi\iile tehnice de calitate ce impun
ca suprafa\a lui s[ fie plan[, neted[, f[r[ cute, rupturi, pete, s[ prezinte culoarea materialului fibros, s[ nu
se stratifice =i s[ prezinte caracteristici fizico-mecanice corespunz[toare (densitatea aparent[ 0,8...1
g/cm3, rezisten\a la ]ndoire p`n[ la 900, absorb\ia de ap[ maxim 60 g/m2, deforma\ia remanent[ la
umezire prin imersiune ]n ap[: ]n direc\ie longitudinal[ - max. 0,8% =i ]n direc\ie transversal[ - max.
1,5%, umiditatea max. 10%).
Cartonul de uz general se refer[ la cartonul dur fabricat din past[ chimic[ de lemn, past[
chimic[ de c`rpe =i past[ de maculatur[. Suprafa\a cartonului de uz general trebuie s[ fie satinat[ cu
luciu, s[ nu prezinte rupturi sau g[uri vizibile cu ochiul liber, la t[iere cartonul nu trebuie s[ se desfac[
]n straturi sau s[ prezinte scame pe marginea de t[iere.
7.3. Mase plastice
Masele plastice sunt substan\e sintetice de origine organic[ ob\inute din polimeri. De cele mai
multe ori, polimerii nu pot fi folosi\i ca atare. Pentru a u=ura prelucrarea lor sau pentru a ob\ine la
produsele finite anumite caracteristici, ]n masa polimerilor se ]nglobeaz[ diverse substan\e:
stabilizatori, plastifian\i, lubrifian\i, coloran\i, materiale de umplutur[, fungicide =i insecticide.
Stabilizatorii sunt produse chimice care se adaug[ ]n materialele plastice cu scopul de a ]nt`rzia
sau de a ]nl[tura degradarea termic[ ]n timpul prelucr[rii =i dup[ prelucrare, de a elimina sau de a
]nt`rzia degradarea sub influen\a luminii =i a oxigenului din atmosfer[.
Plastifian\ii sunt substan\e organice pu\in volatile, care se adaug[ materialelor plastice pentru a
crea produse elastice, flexibile =i cu durit[\i diferite.
Lubrifian\ii au rolul de a u=ura alunecarea intern[ a macromoleculelor =i a materialului plastic
]n utilajul ]n care se prelucreaz[ =i de a ]mpiedica lipirea de pere\ii acestuia.
Coloran\ii dau efectul de culoare dorit, evit`nd vopsirea ulterioar[ a produselor.
Materialele de umplutur[, de natur[ mineral[, vegetal[ sau animal[, se adaug[ pentru a conferi
materialelor plastice anumite propriet[\i.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 61
Fungicidele si insecticidele asigur[ protec\ia masei plastice fa\[ de ac\iunea distructiv[ a
ciupercilor sau a insectelor.
Masele plastice sunt dielectrice =i dimagnetice. }n func\ie de comportarea la ]nc[lzire, masele
plastice se ]mpart ]n dou[ clase: termoplastice =i termorigide. Masele plastice termoplastice se ]nmoaie
ori de c`te ori se ]nc[lzesc la temperatura de ]nmuiere, put`ndu-li-se modifica forma. Masele plastice
termorigide (termoreactive) sunt casante la rece, se ]nmoaie prin ]nc[lzire la temperatura de prelucrare,
dar prin ]nc[lziri ulterioare nu mai pot fi ]nmuiate.
Pe plan mondial produc\ia actual[ de produse din materiale plastice se repartizeaz[ volumic ]n
=ase-=apte mari domenii de activitate: ambalaje, construc\ii, bunuri de consum, automobile,
electrotehnic[, agricultur[, diverse.
Penetrarea polimerilor ]n toate domeniile de activitate se datoreaz[ calit[\ilor =i avantajelor
particulare ]n raport cu materialele tradi\ionale (o\el, sticl[, h`rtie, nemetale etc.): marea varietate
sortimental[ =i marea diversitate a caracteristicilor mecanice =i chimice, facilitatea =i diversitatea
procedeelor de prelucrare (fig. 8.4), costul energetic redus al sintezei =i transform[rii lor ]n produse
(tabel 8.1), densitatea redus[ (produse u=oare), rezisten\a la coroziune =i iner\ia chimic[.
Exist[ o serie de inconveniente care limiteaz[ domeniul de aplicare a produselor din materiale
plastice ]n compara\ie cu produsele realizate din materiale tradi\ionale: propriet[\i sc[zute de rezisten\[
mecanic[, nu sunt auto sau biodegradabile (probleme de poluare), pot degaja produse toxice ]n timpul
arderii, se aprind =i ard u=or etc.
Cele mai utilizate tipuri de mase plastice sunt: polietilena, policlorura de vinil, polistiren,
politetrafluor-etilen[, fenol-formaldehid[, nitroceluloz[, aminoplaste =i nolimetaacrlat de metil
(plexiglas).
Tabel 7.1.
Costul energetic al sintezei =i transform[rii ]n produse
1 Kg. de material Polimeri Aluminiu O\el Sticl[ H`rtie
Costul energiei
(kW h) 3 74 14 8 7
Ansamblul procedeelor =i tehnologiilor de transformare a materialelor plastice precum =i
industria care realizeaz[ aceste procedee =i tehnici poart[ denumirea de ecoplasturgie.
Alegerea procedeului de prelucrare ]n vederea ob\inerii unor piese sau semifabricate este
determinat[ de natura masei plastice, de destina\ia, num[rul de buc[\i, dimensiunile =i forma acestora.
Cele mai r[sp`ndite procedee tehnologice de prelucrare a maselor plastice sunt: extrudarea,
injec\ia, presarea, formarea, calandrarea, sudarea, turnarea la rece. La ora actual[, extrudarea este procedeul cel mai r[sp`ndit de executare a produselor din
materiale plastice. Prin extrudare se ob\in produse =i semifabricate diverse dintr-o mare varietate de
materiale plastice: bare, \evi, pl[ci, folii, profile etc. Principiul procedeului const[ ]n presarea
materialului aflat ]n stare plastic[ printr-un orificiu numit matri\[ sau filier[.
Opera\ia are dou[ faze distincte: aducerea materialului ]n stare de curgere =i trecerea lui prin
filier[. Prima faz[ se realizeaz[ prin ]nc[lzire, mai rar prin dizolvare. }n prezent ma=inile utilizate,
numite extrudere, pot realiza ambele faze ]n mod continuu. Materialul este plastifiat =i presat prin
filier[ cu ajutorul unuia sau a mai multor =uruburi melcate. C[ldura necesar[ plastifierii se ob\ine din
surse independente (de obicei electrice). Profilul melcului este variabil, astfel ]nc`t presiunea =i debitul
]n fiecare por\iune a lui s[ corespund[ st[rii fizico-chimice a materialului prelucrat ]n por\iunea
respectiv[. Pentru fiecare material, melcul va avea o construc\ie special[.
}n cazul injec\iei maselor plastice o cantitate dozat[ de material, ]n prealabil plastifiat, este
injectat[ sub presiune ridicat[ (p`n[ la 800 bar) ]ntr-o matrit[. Acest procedeu se aplic[ ]n special
materialelor termoplastice =i, ]ntr-o propor\ie foarte redus[, celor termoreactive. Productivitatea
procedeului este foarte ridicat[ =i permite fabricarea unor piese cu forme complicate, cu utiliz[ri dintre
cele mai diverse.
Presarea maselor plastice este procedeul cel mai utilizat =i cel mai economic pentru prelucrarea
materialelor plastice termoreactive. El const[ ]n comprimarea cantit[\ii necesare de material ]ntr-o
matri\[ ]nc[lzit[. Sub influen\a temperaturii =i a presiunii materialul se tope=te, umple forma =i se
]nt[re=te prin polimerizare.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 62
}n cazul fabric[rii pieselor prin termoformare, semifabricatele sunt folii din mase plastice
termoreactive. Ele se ]nc[lzesc p`n[ la temperatura de ]nmuiere, se deformeaz[, iar dup[ r[cire se scot
din ma=ina de format.
Prin turnarea la rece se realizeaz[ ]nglob[ri (]mbr[carea unui aparat sau montaj electric ]ntr-un
strat de r[=ini), etan=[ri, turn[ri de piese masive cu diferite profile, impregn[ri. Se folosesc de regul[
r[=ini epoxidice, fenolice, poliesterice =i siliconice. Turnarea la rece, de=i folose=te forme din
materiale cu rezisten\[ redus[ =i are un consum mic de energie, este un procedeu relativ scump, cu
ciclu de turnare lung.
Calandrarea const[ ]n trecerea materialului plastic printre doi p`n[ la cinci cilindri rotitori, ]n
vederea ob\inerii unor folii. Se pot ob\ine folii netede sau cu modele imprimate ]n relief. De asemenea
se poate asigura dublarea (lipirea a dou[ folii din material plastic identice sau diferite) =i acoperirea cu
material plastic a unor materiale textile, a h`rtiei etc.
Materialele plastice pot fi ]mbinate printr-o varietate destul de mare de procedee. }n marea lor
majoritate, materialele termoplastice se ]mbin[ prin sudare, ]n timp ce materialele termoreactive se
]mbin[, mai ales, prin lipire.
7.4. Sticla
Sticla este un material cu structura necristalin[ (amorf[, vitroas[) ob\inut prin r[cirea la
solidificare a unui amestec de oxizi afla\i ]n stare topit[. Starea vitroas[ este caracterizat[ de trecerea
reversibil[ de la starea vitroas[ la starea lichid[ prin ]nc[lzire =i r[cire. Principalul component al sticlei
este un oxid vitrificant: SiO2, B2O3, P2O5, As2O3. Cei mai utiliza\i, datorit[ accesibilit[\ii =i costului,
sunt silica\ii vitro=i ob\inu\i prin subr[cirea topiturilor. Ei au propriet[\ile mecanice ale corpurilor
rigide =i prezint[ izotropie din punct de vedere al propriet[\ilor optice.
Propriet[\ile sticlei legate de utiliz[ri sunt:
a) stabilitatea chimic[ (determinant[ la aplica\iile ]n diferite medii);
b) propriet[\ile mecanice (rezisten\a la trac\iune =i compresiune, elasticitatea);
c) propriet[\ile electrice (conductivitatea electric[, permitivitatea =i pierderile dielectrice);
d) propriet[\ile optice;
e) densitatea;
f) propriet[\ile termoizolante.
Materiile prime folosite la fabricarea sticlei pot fi grupate ]n: a) formatori de re\ea (vitrifian\i);
b) modificatori de re\ea (fluidificatori =i stabilizatori); c) agen\i acceleratori =i de afinare; d) materiale
pentru sticle speciale (opacizatori, coloran\i etc.); e) de=euri.
Unele componente intervin ]n sticl[ at`t ca formatori c`t =i ca modificatori, modificatori =i
agen\i de afinare etc.
Materiile prime provin din cariere sau mine necesit`nd prelucr[ri diverse (nisipul, calcarul,
dolomita, bazaltul), fie din fabricare pe cale chimic[ (sod[ calcinat[, sulfatul de sodiu, boraxul,
alumina, carbonatul de calciu), fie ca subproduse ale unor tehnologii de fabrica\ie (de=euri de sticl[,
zgurile de furnal).
Materia prim[ folosit[ la fabricarea sticlei, dozat[ =i amestecat[ corespunz[tor, se introduce ]n
cuptorul de elaborare unde se tope=te. Oricare ar fi alc[tuirea materiei prime (oxizi, carbona\i, sulfa\i
etc.), datorit[ descompunerii termice a constituen\ilor, topitura va constitui un amestec de oxizi. Gazele
(dioxidul de carbon etc.) ce se formeaz[ prin descompunerea materiei prime trebuie eliminate din
topitur[ deoarece influen\eaz[ negativ calitatea sticlei (are b[=ici). Pentru eliminarea gazelor, sticla se
afineaz[, introduc`nd ]n cuptorul de elaborare substan\e care m[resc fluiditatea sau agit[ sticla topit[.
Dup[ topire =i afinare, sticla topit[ se afl[ ]n starea corespunz[toare transform[rii ]n produse.
S-a extins considerabil utilizarea fibrelor de sticl[ (folosite ]n trecut cu scop decorativ) pentru
armarea maselor plastice utilizate ]n transporturile maritime, transporturile rutiere, ]n construc\ii,
(armarea betoanelor =i mortarelor de ciment, gips armat etc.), la echipamente rezistente la coroziune.
Descoperirea fibrelor optice a produs o adev[rat[ revolu\ie ]n tehnica comunica\iilor telefonice
prin transmiterea semnalelor luminoase. Este utilizat[ sticla de silice curat[, care prezint[ o transparen\[
optic[ extrem de ridicat[.
Programa Masterat: I.M.P.U.P.P.
DGZ/cnt 63
Fibrele optice sunt folosite pentru transmiterea informa\iilor la scurt[ sau lung[ distan\[ (cabluri
transatlantice), ]n electronic[, calculatoare etc.
7.5. Materiale ceramice
Ceramicele sunt definite ca materiale nemetalice de natur[ anorganic[, greu solubile ]n ap[,
ob\inute pe cale natural[ sau artificial[ din argile, silica\i oxizi metalici, la temperaturi =i presiuni
ridicate. }n general, materialele ceramice au structura cristalin[. Materialele ceramice necristaline sunt
substan\ele sticloase complexe, cermeturile anorganice =i adezivii pe baz[ de SiO2, B2O3, P2O5, As2O5.
Dup[ domeniul de utilizare, materialele ceramice sunt:
- ceramice de uz casnic (utilitar =i ornamental);
- ceramice pentru construc\ii: c[r[mizi (pline, cu goluri, obi=nuite, radiale, termoizolatoare), \igl[,
faian\[, tuburi pentru ventila\ie, conducte, obiecte sanitare;
- ceramice tehnice: pentru electrotehnic[, electronic[, tehnic[ nuclear[, temperaturi ridicate, tehnica
vidului ]naintat, metalurgie, industria chimic[ etc.
Materialele ceramice sunt predispuse la ruperi fragile, au o rezisten\[ la ]ntindere mai mic[
dec`t la compresiune.
Caracteristicile mecanice ale produselor ceramice sunt dependente de compozi\ia materialului
de baz[, de procedeul =i tehnologia de fabricare.
Alegerea procedeului de formare a produselor din materiale ceramice depinde de plasticitatea
ceramicii, de configura\ia =i de dimensiunile piesei, de m[rimea lotului de fabrica\ie.
Etapele ob\inerii unui produs ceramic sunt:
- prepararea pulberii de mas[ (m[cinare, sortare, dozare);
- preg[tirea maselor pentru fasonare: se adaug[ substan\e polare (acid clorhidric, amidon, ester de
celuloz[) care permit umectarea pulberii;
- fasonarea (formarea);
- sinterizarea;
- prelucr[ri finale.
Principalele procedee de ob\inere a semifabricatelor din materiale ceramice sunt:
- formarea manual[: produse unicat, ceramic[ decorativ[, elemente de construc\ii;
- formarea prin rulare, specific[ industriei por\elanului =i ol[ritului; se utilizeaz[ =abloane =i
utilaje ce permit generarea formei geometrice dorite;
- formarea prin laminare (produse simple: pl[ci, benzi, bare);
- formarea prin presare (produse cu configura\ii complicate =i precizie dimensional[ ridicat[);
- formarea prin extrudare (permite ob\inerea unei game largi de profile cu sec\iune plin[ sau cu
perete cu grosimi diferite);
- formarea prin presare izostatic[ (permite ob\inerea unor produse cu pere\i sub\iri sau cu cavit[\i
cu configura\ie complicat[);
- formarea prin injec\ie ]n matri\[ (pentru produse din materiale ceramice fine cu dimensiuni
reduse =i configura\ii complicate). Este similar[ cu injec\ia materialelor plastice termoreactive;
- formarea prin turnare (ceramicele oxidice sunt topite =i turnate ]n forme sau pe material suport);
- pulverizarea cu flac[r[ a materialelor ceramice granulare.
Sinterizarea se efectueaz[ ]n scopul ob\inerii unei rezisten\e crescute a pieselor. Ea se poate
realiza simultan cu formarea (presare la cald, presare izostatic[ la temperaturi ridicate, turnarea ]n
forme) sau dup[ formare. Sinterizarea este realizat[ la temperaturi cuprinse ]ntre (0,8…0,9)Tt (Tt -
temperatura de topire).
}n vederea ob\inerii preciziei dimensionale sunt efectuate prelucr[ri de finisare ale produselor.
Controlul nedistructiv al produselor ceramice se poate efectua cu: lichide penetrante,
ultrasunete sau cu radia\ii penetrante.