2

1.7. SUDAREA WIG

Avantaje:

calitate excelent a sudurilor, practic fr defecte;

lips stropiri (materialul de adaos nu este transferat prin arc, ci doar topit);

posibilitate de aplicare cu sau fr material de adaos;

control excelent al formrii rdcinii;

control precis al parametrilor de sudare;

grad nalt de universalitate referitor la materialele de baz sudabile;

posibilitate de control independent a sursei termice i introducerii materialului de adaos;

lips zgur;

posibilitate de sudare orice poziie.

Dezavantaje: putere de topire i productivitate relativ sczut;

pretenii mari asupra pregtirii operatorului;

dificulti la asigurarea proteciei n spaii deschise.

1.7.1. Caracteristicile surselor de curent

Dup felul curentului de sudare, instalaiile WIG sunt realizate n urmtoarele variante constructive:

instalaii de sudare n curent continuu;

instalaii de sudare n curent alternativ;

instalaii de sudare n curent continuu i n curent alternativ.

Sursele de curent cu caracteristica extern cobortoare (Fig. 1.7.1.). Pentru sudarea WIG mecanizat se utilizeaz surse cu caracteristica extern vertical (cu curent constant figura 1.7. b)

Fig. 1.7.1. Caracteristica extern a surselor de sudare WIG

a sudare WIG manual

b sudare WIG mecanizat

Reglarea curentului de sudare se face:

cu amplificatoare magnetice sau cu transformatoare cu dispersie (la sursele vechi)

cu tiristoare sau tranzistoare (la sursele moderne)

Sursele moderne permit utilizarea unor programe pentru:

nceperea sudrii;

pulsarea curentului de sudare;

nchiderea sudurii.

Sursele de c. c. sunt alimentate, de obicei, cu curent trifazat rezultnd o solicitare uniform a reelei electrice.

Sursele de c. c. permit, de regul, operare i n c. c.

Sursele vechi de c. a. (cu transformator cu dispersie sau cu amplificator magnetic) conectate la reeaua monofazat conduc la solicitare nesimetric a reelei electrice. Sursele moderne de c. a. (cu tranzistoare cu comutaie n primar-invertoare) conectate la reeaua trifazat conduc la solicitarea uniform a reelei electrice. De asemenea, sursele moderne au masa redus (transformator i inductan de dimensiuni mici).

1.7.2. Tehnici de amorsare a arcului electric La sudarea WIG dac nu se folosesc dispozitive speciale, amorsarea arcului poate fi obinut doar prin atingerea electrodului de pies sau de o plac de cupru alturat de la care arcul este apoi transferat n zona mbinrii.

Pentru evitarea impurificrii electrodului i a piesei s-au realizat dispozitive speciale ce permit amorsarea arcului la apropierea electrodului de pies, fr contact. De obicei, este vorba de generatoare de impulsuri de nalt frecven. Aceste generatoare conin un condensator ce este ncrcat de un transformator de nalt tensiune (3000 5000V), condensator ce se descarc printr-un eclator rezultnd scntei cu frecven ridicat n momentul n care curentul din circuitul de sudare trece prin zero. Prin intermediul transformatorului se induc impulsuri de nalt tensiune i frecven ridicat care produc descrcri la apropierea electrodului de pies. Drept urmare, gazul de protecie se ionizeaz, favoriznd amorsarea arcului.

Dac, la sudarea n c. c., dup amorsare arcul se menine aprins fr dificultate, n c. a., datorit schimbrii polaritii, la trecerea prin zero arcul se stinge i nu se reaprinde (reamorseaz) dect dac tensiunea de mers n gol a sursei este destul de mare (circa 100V),

Prin utilizarea dispozitivelor de amorsare i ntreinere a arcului, tensiunea de mers n gol a instalaiilor de sudare devine nepericuloas, putnd cobor sub 50V.

Dispozitivul de amorsare se utilizeaz la sudarea WIG n c. c. numai pentru amorsarea arcului n restul timpului fiind deconectat; la sudare n c. a. rmne cuplat permanent n circuit pentru a asigura ntreinerea arcului.

1.7.3. Accesorii ale echipamentului de sudare

1.7.3.1 Arztorul de sudare

Fig. 1.7.2. Arztor de sudare WIG Executate ntr-o mare varietate de forme i dimensiuni, arztoarele pentru sudare se mpart, n funcie de modul de rcire al lor n:

( arztoare rcite cu aer (rcire natural), permind sudarea cu cureni pn la circa 200A;

( arztoare rcite cu ap, permind sudarea cu cureni peste 200A.

1.7.3.2 Regulatorul de presiune cu debit mediu

Regulatorul de presiune se monteaz la butelia de gaze i are rolul de a asigura presiunea i debitul de gaze necesar instalaiei de sudare la care se racordeaz prin intermediul unui furtun de cauciuc.

Cu ajutorul manometrului se urmrete presiunea din butelia cu gaz, iar cu ajutorul debitmetrului se regleaz cantitatea de gaz necesar unei anumite proceduri de sudare.

1.7.3.3. Blocul de comand Blocul de comand permite sudorului s efectueze:

( conectarea sau deconectarea temporizat a curentului de sudare;

( admisia gazului de protecie nainte de amorsarea arcului electric (pregaz) i meninerea lui un timp dup stingerea arcului electric (post gaz);

( cuplarea unui dispozitiv anticrater la oprirea operaiei de sudare, care s reduc progresiv curentul de sudare nainte de ntreruperea acestuia.

La sudarea n impulsuri, blocul de comand permite reglarea frecvenei impulsurilor, mrimea curentului de puls i a celui de baz. Instalaiile mai complexe asigur obinerea unor cicluri programabile de sudare n curent constant (figura 1.7.3), n curent pulsat (figura 1.7.4) i pentru sudarea n puncte (figura 1.7.5)

Fig. 1.7.3

Fig.1.7.4

Fig. 1.7.5

1.7.3.4. Sistemul de rcireLa sudarea cu intensiti ridicate s-a impus asigurarea rcirii cu ap a arztorului de sudare. Rcirea se poate face fie n circuit deschis, prin conectarea instalaiei la reeaua de ap curent, fie prin adugarea unui sistem de rcire n circuit nchis.

Oferind instalaiei de sudare o mai mare autonomie, sistemul de rcire n circuit nchis cuprinde o pomp cuplat cu un radiator rcit, prin intermediul ventilatorului care asigur i rcirea sursei.

Pe circuitul de alimentare cu ap a arztorului se intercaleaz un presostat care permite sudarea numai cnd sistemul de rcire funcioneaz normal.

1.7.4. Felul i polaritatea curentului de sudare

1.7.4.1. Curent continuu

La sudarea WIG, n arcul electric cantitatea de vapori metalici este mic i componena plasmei e condiionat de compoziia gazului de protecie.

Energia caloric se repartizeaz inegal ntre anod i catod. Datorit cderii mari de tensiune din zona sa, catodul primete o energie mai mare dect anodul, o parte din aceasta servind la eliberarea electronilor. Anodul, fiind supus permanent bombardamentului electronilor accelerai n coloana arcului de cmpul electric, devine electrodul cel mai cald (n c. c.).

Acest fenomen st la baza alegerii polaritii electrodului, iar la sudarea WIG n c. c. el este legat, n cele mai multe aplicaii, la polul minus (catod) , evitndu-se supranclzirea i topirea acestuia (se evit impurificarea bii de metal topit)

Din energia caloric produs de arcul electric, 30(, contribuie direct la procesul de sudare (topirea marginilor rostului i a metalului de adaos), restul se pierde prin conducie n masa piesei i prin convecie

Circa 70( din energia arcului se degaj la anod, fapt ce conduce la o nclzire mai puternic a acestuia, iar n cazul utilizrii curentului alternativ, energia arcului se repartizeaz uniform la electrod i la pies. Rezult c solicitarea termic a electrodului nefuzibil este mai puternic la c. c.+ dect la c. c-. La sudare n c.a. apare o situaie de mijloc. De asemenea, la acelai curent de sudare ptrunderea este mai mare la sudarea n c.c.- dect n c. c.+ (figura 1.7.6.)

Fig. 1.7.6. Efectul polaritii

1.7.4.2. Curent alternativ

Curentul alternativ se utilizeaz, n general, pentru sudarea WIG a metalelor i aliajelor uoare, la care, n majoritatea cazurilor, pelicula de oxid format la suprafaa pieselor are o temperatur de topire foarte ridicat.

Arcul electric produs de curentul alternativ se deosebete de cel de curent continuu prin faptul c rolul de catod i anod alterneaz, iar n timpul unei perioade intensitatea curentului trece prin arc de dou ori prin valoarea zero, adic arcul se stinge i se aprinde periodic n funcie de frecvena curentului.

La fiecare semiperioad, cnd electrodul este cu polaritate pozitiv, electronii se desprind din baia de metal topit i sunt proiectai ctre electrod, pe care l menin la o temperatur ridicat, ionii pozitivi se deplaseaz n sens invers, lovind piesa ce formeaz catodul i sprgnd stratul de oxid ce acoper suprafaa metalului.

La trecerea curentului prin valoarea zero i la schimbarea polaritii la nceputul i la sfritul fiecrei semiperioade arcul se stinge i temperatura din spaiul arcului scade. Ca urmare a scderii pronunate a conductibilitii electrice a spaiului arcului dup stingerea acestuia, pentru reaprinderea lui la nceputul fiecrei semiperioade este necesar ca tensiunea s ating o valoare mai mare tensiune de reaprindere a arcului.

n cazul metalelor uoare suprafaa acestora este mai puin apt de a emite electroni, astfel c arcul las s treac mai uor curentul ntr- un sens dect altul.

Acest fenomen tinde s transforme parial curentul alternativ n curent continuu, provocnd saturarea magnetic i nclzirea excesiv a sursei. Efectul de redresare se combate prin montarea n serie a unor condensatoare de filtrare care se opun trecerii curentului continuu (figura 1.7.7)

Fig. 1.7.7 Efectul condensatoarelor de filtrare

Pe lng utilizarea condensatoarelor, la sudura n curent alternativ de form sinusoidal este necesar stabilizarea arcului n scopul uurrii reamorsrii dup fiecare trecere prin zero. Aceasta se realizeaz prin:

crearea unor vrfuri de tensiune la frecare alternan a curentului (figura 1.7.8);

suprapunerea unui curent de nalt frecven la curentul de sudare pentru meninerea ntre electrod i pies a unei zone permanent ionizat;

ionizarea prealabil a gazului de protecie

Fig. 1.7.8 Stabilizarea arcului

La sudarea n curent alternativ de form dreptunghiular (square wave) apar efecte favorabile prin reglarea:

raportului de balans i/sau

raportul amplitudinii celor dou semi perioade

Fig. 1.7.9. Efectele reglrii balansului i a amplitudinii

Procedeul WIG se poate utiliza la sudarea tuturor materialelor metalice sudabile prin topire. Alegerea tipului curentului, polaritatea i gazul de protecie se fac n funcie de natura materialului de sudat. n tabelul 1.7.1. se prezint tipul curentului i polaritatea n funcie de materialul de baz.

Tabelul 1.7.1

Tipul materialului

de bazTipul curentului i

polaritatea

Oeluri carbon i aliate

Cuprul i aliajele sale

Nichelul i aliajele sale

Titanul i aliajele sale

Zirconiu

Tantal

Wolframc. c.-

- Aluminiul i aliajele salec. a.

c. c.-

- Magneziul i aliajele salec.a.

1.7.5. Utilizarea sudrii WIG la aluminiu i aliaje din aluminiu

Aluminiul are o afinitate mare fa de oxigen i oxidndu-se, formeaz la suprafaa pieselor o pelicul de oxid de aluminiu Al2 O3 rezistent, neconductoare de curent electric i cu temperatura de topire mult mai ridicat dect a aluminiului (20300 C).Pentru a putea suda aluminiul i aliajele sale, pelicula de Al2 O3 trebuie ndeprtat de pe suprafee fie mecanic, fie chimic. La sudarea WIG aceast operaie este efectuat de ionii grei de argon (figura 1.7.10)

Fig. 1.7.10 Efectul de microsablare

Ionii grei de argon cur superficial suprafeele cu oxizi atunci cnd se sudeaz n c.c.+, Fluxul de electroni emis de anod (piesa) provoac o nclzire suplimentar a electrodului nefuzibil care favorizeaz uzura acestuia. Acest fenomen se poate evita prin micorarea curentului de sudare sau, la acelai curent de sudare, mrind diametrul electrodului. Rezult o depunere cu ptrundere mic i lat.

La sudarea WIG n c.c- nu se produce nici microsablare i nici nclzirea suplimentar a electrodului nefuzibil. Deci se poate suda cu cureni mai mici dect la c.c+ sau, la acelai curent de sudare, cu diametre mai mici ale electrozilor nefuzibili. Depunerea rezultat este mai ngust i are ptrunderea mai mare.

Cnd se sudeaz n curent alternativ se ntlnesc ambele situaii de la sudarea n curent continuu, n semiperioada pozitiv producndu-se efectul de microsablare.

Depunerea realizat are ptrunderea i limea ntre situaiile de la sudarea n c c+ i c c-,

Figura 1.7.11. Variante ale sudrii WIG la aluminiu

Sursele moderne de sudare WIG a aluminiului (cu invertoare) permit reglarea balansului astfel nct s se obin fie ptrunderea maxim, fie efect maxim privind microsablarea. Acest lucru este redat n figura 1.7.12

Fig. 1.7.12. Efectele reglrii balansului

1.7.6 Consumabile

1.7.6.1. Gaze de protecieSe utilizeaz gaze de protecie clasificate n SREN 439. Alegerea lor se face n funcie de tipul materialului de baz care se sudeaz.

n tabelul 1.7.2 se prezint gaze i amestecuri de gaze recomandate pentru sudarea unor materiale de baz.

TABELUL 1.7.2. GAZE DE PROTECIE PENTRU SUDAREA WIG

Gaz de protecieTipul materialuluiObservaii

ArgonToate materialele sudabile( Se utilizeaz cel mai frecvent

( La materialele sensibile la puritatea gazelor este necesar protecia rdcinii

Ar + 0,03( O2Ar + 30( He + 0,03 O2Aluminiu i aliajele sale( La sudarea n curent alternativ stabilitatea arcului este mai ridicat iar amorsarea mai sigur

Ar + 30( He

Ar + 50( He

Ar + 50( He + 0,03( O2Aluminiu i aliajele sale

Cupru i aliajele sale( Datorit temperaturii mai ridicate a arcului:

( ptrundere mai bun

( vitez de sudare mrit

( Dificulti de amorsare datorate heliului ( amorsare n Ar

Heliu

Ar + (2-15)( H2Oeluri nalt aliate Cr-Ni

Datorit temperaturii mai ridicate a arcului:

ptrunderea este mai bun

cea mai ridicat vitez de sudare

Nichel i aliaje pe baz de Ni( Scderea porozitii

Ar + 2/3( N2Oeluri austenitice

Oeluri duplex i super duplex( Controlul proporiei de ferit

1.7.6.2. Materiale pentru sudare Se utilizeaz srme i/sau vergele cu compoziie chimic ct mai apropiat de cea a metalului de baz.

Vergelele, srmele i depunerile pentru sudarea WIG a oelurilor nealiate i a oelurilor cu granulaie fin cu o limit de ungere pn la 500N/mm2 sunt clasificate n SREN 1668.

Condiiile tehnice de livrare sunt cele specificate n EN 759.

Pentru sudarea aluminiului i a aliajelor sale se utilizeaz srme sau vergele clasificate conform STAS 11019-85.

La sudarea cuprului i a aliajelor sale se utilizeaz vergele livrate conform STAS 295-71.

1.7.6.3. Electrozi nefuzibili La sudarea WIG, alegerea corect a electrodului este important. Tipul, diametrul, starea de curenie a electrodului i natura curentului electric utilizat au o mare influen asupra calitii lucrrilor i a stabilitii arcului electric.

Datorit faptului c n arcul electric se dezvolt o temperatur de circa 40000 C, pentru realizarea unui electrod nefuzibil a fost necesar utilizarea unui metal cu punct de topire foarte ridicat. Wolframul corespunde acestei condiii i prezint avantajul unei emisii termoionice importante, deci el este indicat pentru fabricarea unor astfel de electrozi.

Anumite elemente adugate wolframului n procesul de fabricaie al electrozilor intensific emisia electronic. Se utilizeaz oxizi de toriu (ThO2), de zirconiu (ZrO2), de lantan (LaO2) i de cesiu (CeO2), cantitile adugate variind n funcie de element, ntre 0,3 i 4x

Adugarea acestor activani ai emisiei faciliteaz amorsarea arcului electric, ameliorndu-i stabilitatea, crete durata de via a electrozilor i reduce riscul de contaminare a sudurilor cu incluziuni de wolfram.

La diametru egal, electrozii care conin adausuri de oxizi pot rezista la un curent de sudare mai mare dect cei din wolfram pur.

n tabelul 1.7.3. se prezint date privind electrozii nefuzibili

Tabelul 1.7.3

Materialul electrod nefuzibil, adaos de oxid (%( m/mCodificareCuloareObservaii

Wolfram -WPverde pentru sudare n c.a.-efect redus de redresare i stabilitate bun a arcului

la sudare n c.c.-probleme de amorsare

Wolfram cu oxid de toriu0,35 - 0,55 ThO2

0,80 - 1,20 ThO21,70 - 2,20 ThO22,80 - 3,20 ThO2

3.80 4,20 ThO2WT 4

WT 10

WT 20

WT 30

WT 40albastru

galben

rou

violet

portocaliu

cu creterea coninutului de ThO2 se mbuntesc caracteristicile de amorsare, durata de via i curentul maxim suportat

utilizat pentru c.c.

Wolfram cu oxid de zirconiu0,15 0,50 ZrO20,70 0,90 ZrO2WZ 3

WZ 8brun

alb impurificare redus a bii prin electrod (aplicaii la reactoare nucleare)

WZ 3 sudare n c.a.;WZ 8 sudare n c.c. i c.a.

Wolfram cu oxid de lantan0,9 1,2 LaO2WL 10negru durat de via mai mare dect la electrozi cu oxid de toriu (se utilizeaz la sudarea cu plasm)

sudare n c.c. i c.a.

Wolfram cu oxid de cesiu1,80 2,20 CeO2WC 20gri

Adaosurile de oxizi sunt, n general, fin dispersate n matricea de wolfram, dar exist i electrozi numii compozii, alctuii dintr-o inim de wolfram pur i un nveli exterior de oxid. Aceste tipuri au att calitile celor de wolfram pur, ct i cele ale celor din wolfram cu adaosuri de oxizi, dar au inconvenientul de a nu fi posibil ascuirea lor.

Electrozii de wolfram se marcheaz n funcie de compoziia chimic printr-un inel din culoarea specificat n tabelul 1.7.3. Electrozii compozii se marcheaz prin dou inele, unul avnd culoarea menionat n tabelul 1.7.3, al doilea fiind de culoare roz. Diametrele, exprimate n milimetrii, se aleg din urmtoarea gam:

0,5 1,0 1,6 2,0 2,5 3,2 4,0 5,0 6,3 8,0 10,0 Lungimile, exprimate n milimetri, se aleg din urmtoarea gam:

50 75 150 175nainte de utilizare, electrozii de wolfram se ascut. Ascuirea se face n funcie de tipul curentului. Arcul electric poate fi alimentat n curent continuu sau n curent alternativ. Tabelul 1.2.4 indic modul de alimentare preferabil a fi adoptat la sudarea WIG a diferitelor metale i aliaje.

Tabelul 1.7.4

Natura materialului sau a aliajului de sudat Curent continuuCurent alternativ

Electrod la polul negativ ( - )Electrod la polul pozitiv ( + )

Aluminiu ( S( 2,5mm )221

Aluminiu ( S ( 2,5 ) i aliaje231

Magneziu i aliaje321

Oeluri nealiate i slab aliate133

Oeluri inoxidabile133

Cupru133

Aliaj cupru - titan132

Cupru - aluminiu231

Cupru - siliciu13

Nichel i aliaje132

Titan132

Not: Cifrele indic orientativ aprecierea modului de alimentare n funcie de curentul electric

1 alimentare cu cele mai bune rezultate

2 alimentare cu rezultate bune

3 alimentare nerecomandat sau imposibil

1.7.7. Parametrii de sudare Alegerea unui tip de electrod, a diametrului acestuia i a intensitii admisibile, este influenat de tipul i grosimea metalului de baz care trebuie sudat. Capacitatea electrozilor de wolfram de a suporta curentul electric depinde de numeroi ali factori i n special de modul de alimentare i de polaritatea curentului electric, de gazul de protecie utilizat, de tipul echipamentului de sudare (rcit cu gaz sau cu ap ), de distana de la captul electrodului la duz, de poziia de sudare.

Un electrod de o dimensiune dat va avea capacitatea cea mai mare de ncrcare dac este alimentat n curent continuu cu polaritate direct ( - ), o capacitate mai sczut n curent alternativ i o capacitate mult mai redus n curent continuu cu polaritate invers (+ ). Tabelul 1.7.5 indic valori admisibile ale intensitii curentului electric n cazul sudrii WIG n argon. n acelai timp trebuie s fie luai n considerare i ceilali factori menionai nainte de a alege un electrod pentru o aplicaie specific.

Tabelul 1.7.5

Diametru electrod (mm(Curent continuu ( A (Curent alternativ ( A (

Electrod la polul negativ ( - )Electrod la polul pozitiv ( + )

Wolfram

purWolfram i adaosuri de oxiziWolfram purWolfram i adaosuri de oxiziWolfram purWolfram i adaosuri de oxizi

0,52 ( 202 ( 20----2 ( 152 ( 15

1,010 ( 7510 ( 75----15 ( 5515 ( 70

1,640 ( 13060 ( 15010 ( 2010 ( 2045 ( 9060 (125

2,075 ( 180100 ( 20015 ( 2515 ( 2565 ( 12585 ( 160

2,5130 ( 230170 ( 25017 ( 3017 ( 3080 ( 140120 ( 210

3,2160 ( 310225 ( 33020 ( 3520 ( 35150 ( 190150 ( 250

4,0275 ( 450350 ( 48035 ( 5035 ( 50180 ( 260240 ( 235

5,0400 ( 625500 ( 67550 ( 7050 ( 70240 ( 350330 ( 460

6,3550 ( 875650 ( 95065 ( 10065 ( 100300 - 450430 575

8,0----------650 830

n tabelul 1.7.6 sunt redai parametrii de sudare WIG n curent alternativ, utiliznd ca i gaz de protecie argonul, pentru mbinri cap la cap realizate din aliaje de aluminiu.

Tabelul 1.7.6

Grosime pies

[mm]Curent de sudare [I]Diametru electrod nefuzibil [mm]Diametrul vergelei [mm]Diametrul duzei de gaz [mm]Debit argon [l/mim]Viteza de sudare [cm/mim]Numr de treceri

1.060 - 801,61,66 sau 84 - 625 - 301

2,0100 - 1202,52,0 sau 2,586 - 825 - 301

3,0120 - 2203,22,0 sau 2,5106 - 820 - 251

4,0180 2204,02,5 sau 3,2126 - 820 251 sau 2

5,0220 - 2505,03,2126 - 820 - 252

6,0240 - 2605,03,2128 - 1020 - 252 sau 3

8,0250 - 2805,02,0 sau 2,4128 - 1020 - 253 sau 4

10,0280 - 3205,0 sau 6,32,0 sau 2,412 sau 158 - 1020 - 254 sau 5

1.7.8. Pregtirea pentru sudare

Pentru realizarea de mbinri sudate de calitate, prin procedeul WIG, trebuie ca n zona de mbinare s se asigure suprafee curate perfect de oxizi, urme de ulei i alte impuriti. Curirea se poate face prin mijloace chimice (degresare) i mecanice (sablare, polizare, periere, rabotare etc.)

n funcie de natura metalului, de grosime, poziie de sudare i de tipul de mbinare se aleg rosturi de sudare standardizate.

SREN 29692 precizeaz costurile pentru sudare la oeluri, iar pentru aluminiu i aliajele sale SREN ISO 9629-3 prezint recomandri pentru pregtirea mbinrilor.

n figura 1.7.13 se prezint moduri de pregtire pentru sudare n cazul sudrii WIG fr material de adaos la oeluri. n acest caz se impun cerine severe pentru precizia de pregtire a rosturilor.

Fig. 1.7.13 Tipurile sudurii WIG fr metal de adaos la oeluri

In figura 1.7.14 se prezint exemple de rosturi utilizate la sudarea WIG cu metal de adaos a oelurilor.

Fig. 1.7.14 Tipuri de suduri WIG cu metal de adaos la oeluri

De obicei la sudarea manual WIG, ntre cele dou elemente ce se mbin se las o deschidere a rostului egal cu diametrul metalului de adaos.

n cazul sudrii WIG mecanizate, deschiderea rostului va fi zero. n cazul structurilor sudate realizate din aluminiu i aliaje de aluminiu se lucreaz cu unghiuri de deschidere a rostului mai mari dect n cazul oelului (900 i mai mult).

n tabelul 1.7.7 se prezint date privind pregtirea pentru sudare WIG la aluminiu i aliajele sale.

Tabelul 1.7.7

Tipul mbinriiMod de execuieGeometria

mbinrii *Grosimea t (mm(Unghiul rostului (/( (grad(Deschidere rostUmr rost

Cap la capDintr-o parte

0,6 - 3-0 - 2-

Cap la capDintr-o parte, pe suport

0,6 - 3-2 - 3-

Cap la capDin ambele pri

( 4-0 - 2-

Cap la capDintr-o parte3 - 1060 - 9000 - 20 2

Cap la capDin ambele pri( 860 - 9000 - 20 - 3

Atenie! La sudarea aluminiului se elimin stratul de oxid doar n zonele atinse de arcul electric. La un rost fr deschidere, rmn incluziuni de oxid la rdcin. Remediu: teirea muchiei inferioare (figura 1.7.15) sau o supranlare mai mare a rdcinii

Fig. 1.7.15 Teirea muchiei inferioare a rostului i curirea suprafeelor de mbinat.

Zonele adiacente rostului ( B ) sunt curate pe o lime de 25mm cu o perie din oel inoxidabil austenitic, iar muchiile rostului sunt frezate ( F ). Sudarea se va executa n maxim 4 ore de la pregtirea menionat mai sus.

1.7.9 Proceduri de sudare n general, se utilizeaz proceduri de sudare calificate.

La sudare, este foarte important poziionarea exact a arztorului i materialului de adaos fa de rostul de sudare, indiferent c se sudeaz manual sau mecanizat.

n cazul poziionrii greite apar defecte de sudare. Figura 1.7.16 prezint greelile frecvent ntlnite i efectele care le produc.

Fig. 1.7.16. Efectele poziionrii greite a arztorului

1.7.10. Probleme tipice

1.7.10.1 Sudarea rdcinii

Pentru realizarea de straturi de rdcin fr defecte este necesar o pregtire suplimentar a sudorilor, rdcina fiind o zon cu defecte poteniale.

Defectele frecvente la sudarea rdcinii sunt prezentate n tabelul 1.7.8.

1.7.10.2. Protecia mpotriva oxidrii n numeroase aplicaii, cerina asigurrii unei rezistenele optime la coroziune a rdcinii mbinrii sudate impune realizarea unei protecii a rdcinii. Prevenirea oxidrii i a apariiei culorilor de revenire se realizeaz prin ndeprtarea controlat a oxidrii. Pentru aceasta se pot utiliza dou metode:

nlocuirea aerului cu gaze inerte cum este argonul sau cvasi-inerte precum azotul,

nlocuirea aerului i exploatarea efectului reductor al hidrogenului.

De aceia, majoritatea gazelor de formare sunt alctuite din:

azot cu adaosuri de hidrogen,

argon cu adaosuri de hidrogen

Argonul se utilizeaz numai n cazuri particulare, cum este cel al oelurilor sensibile la hidrogen

Pentru utilizarea corect a gazelor de formare, trebuie avut n vedere densitatea relativ a acestora ( figura 1.7.17 )

Fig. 1.7.17 Densitatea relativ a gazelor de formare

Gazele de formare cu un coninut de hidrogen mai mare de 10% sunt, n anumite proporii, explozibile n aer. De aceia trebuie avute n vedere msuri pentru prevenirea exploziilor, de exemplu: arderea gazului de formare utiliznd o flacr de veghe.Gazele de formare se clasific conform SREN 439 astfel:

grupa R ( amestecuri Ar + H2 )

grupa I ( Ar, amestecuri Ar + He )

grupa F ( N2 sau amestecuri N2 + H2 ).

Pentru evitarea apariiei culorilor de revenire este necesar meninerea gazului de formare pn la rcirea componentelor sub 2200 C.

n figura 1.7.18 a se prezint aspectul rdcinii la un oel Cr Ni stabilizat cu titan, observndu-se nglbenirea caracteristic n cazul utilizrii azotului. Dac se utilizeaz hidrogen la acest tip de oeluri, nu apar modificri de culoare ( figura 1.7.18 b )

Fig. 1.7.18 Formarea cu azot la oeluri Cr Ni stabilizate cu Ti (0), respectiv cu hidrogen ( b ).

Pentru sudarea oelurilor superduplex, este avantajoas utilizarea unui gaz de formare de circa 3% N2 pentru creterea rezistenei la coroziune.

Tabelul 1.7.9 prezint, pentru diferite materiale de baz, gaze utilizate la protecia rdcinii

Tabelul 1.7.9

Gaz de protecieMateriale de baz

Argon- Toate materialele

Amestecuri

Ar + H2 oeluri austenitice

Nichel i aliajele sale

Amestecuri

N2 + H2- toate oelurile cu excepia celor cu granulaie fin de nalt rezisten i a oelurilor austenitice nestabilizate cu titan

N2

Amestecuri

Ar + N2 oeluri austenitice Cr Ni

oeluri duplex

oeluri super duplex

n funcie de tipul constructiv al componentelor la sudat se utilizeaz diferite tipuri de dispozitive pentru protecia rdcinii ( formare ). n figura 1.7.19 a, b i c se prezint astfel de sisteme de protecie.

Fig. 1.7.19 Sisteme de protecie a rdcinii

La materialele reactive apare necesitatea protejrii acestora fa de atmosfer a tuturor zonelor cu temperaturi peste 3000 C (figura 1.7.20)

Fig. 1.7.20 Protecia cu gaz la sudarea materialelor reactive

1.7.11 Tehnici speciale1.7.11.1. Sudarea n puncte (electronituirea)

Permite realizarea unor mbinri prin suprapunere, fr o gurire prealabil a piesei superioare. Procedeul este simplu, nu reclam ndemnare deosebit pentru sudor, este productiv i se preteaz la mecanizare. Sudarea se face cu un arztor special, arcul electric nefiind vizibil (sudorul nu trebuie s-i protejeze ochii n timpul sudrii)

Se aplic la mbinarea unor piese din oel carbon, slab aliat, aluminiului. Piesa superioar are grosimi cuprinse ntre 0,5 i 2mm, iar timpul are valori de 0,5 5 secunde.

1.7.11.2. Sudarea cu srm cald Principiul sudrii WIG cu srm cald este redat n figura 1.7.21

Fig. 1.7.21 Principiul sudrii WIG cu srm cald

Materialul pentru sudare (srma) este conectat ntr-un circuit electric, fiind nclzit prin efect Joule. n acest mod se mrete rata depunerii i respectiv, productivitatea procedeului fa de varianta procedeului fa de varianta clasic. Varianta cu srm cald se utilizeaz mai mult la suduri de ncrcare.

1.7.11.3 Sudarea orbitalProcedeul permite realizarea mecanizat a sudurilor pe circumferina la evi (mbinri cap la cap) sau a sudurilor dintre evi i plcile tubulare de la schimbtoare de cldur. La acest procedeu, evile sunt n poziie fix, iar arztorul WIG efectueaz o rotaie complet (3600) n jurul evilor. Echipamentul de sudare este compus din urmtoarele elemente:

un cap de sudare avnd i dispozitivul de fixare pe eav sau n eav (figura 1.7.22)

blocul de putere i control care conine:

( sursa de curent

( dispozitivul de control al ciclului de sudare

( dispozitive auxiliare de alimentare a motoarelor necesare pentru deplasarea arztorului, pentru baleierea arztorului, pentru reglarea lungimii arcului i pentru admisia materialului pentru sudare

Fig. 1.7.22. Cap de sudare WIG orbital eav plac tubular

La sudarea WIG orbital apar dou probleme principale:

contrar cazului sudrii n poziie orizontal, metalul de baz este supus unei nclziri tot mai intense iar ZIT- ul este tot mai lat (a se vedea figura 1.7.23) sudarea se face trecnd prin poziiile peste cap (PD), vertical ascendent (PF), orizontal (PA) i vertical descendent (PG), trecerea de la o poziie la alta efectundu-se n mod continuu, fr ntreruperi. Este necesar s se asigure, n toate punctele mbinrii, echilibrul bii de metal topit.

Fig. 1.7.23 Realizarea sudurilor cap la cap prin procedeul WIG orbital

Rezolvarea acestor probleme se face astfel:- se utilizeaz un curent pulsat. Se obine eficacitate maxim dac se dozeaz bine timpii pentru curentul maxim i cel de baz i frecvena pulsurilor.

- Pre-programarea parametrilor de sudare pe sectoare de eav cu ajutorul unui microprocesor din dotarea echipamentului de sudare

Din punct de vedere tehnologic trebuie asigurate urmtoarele:

un rost n I la grosimi pn la max. 4,0mm

un rost n U (mai rar Y) la grosimi peste 4,0mm

cerine mari privind precizia de pregtire a rostului (de obicei se face prin prelucrare mecanic)

electrozi nefuzibili ascuii perfect (de preferat pe o main specializat)

gazul de protecie: de obicei Ar + 2 ( 8% H2 (pentru a asigura viteze de sudare mari peste 50 mm/min pentru a nu se produce nchiderea rostului datorit contraciei transversale).

1.7.12. Standarde pentru materiale pentru sudare1.7.12.1. Gaze pentru sudareSREN 439 Materiale pentru sudare consumabile. - Gaze de protecie pentru sudare i tiere cu arc electric

Obiectul acestui standard este clasificarea gazelor de protecie n conformitate cu caracteristicile chimice ale acestora. Se precizeaz, de asemenea, puritile gazelor precum i toleranele pentru amestecuri.

n funcie de comportamentul lor n reacii chimice se face clasificarea n:

R amestecuri de gaze reductoare

I gaze i amestecuri de gaze inerte

M amestecuri oxidante coninnd O2, CO2 sau ambele

C gaze puternic oxidante i amestecuri puternic oxidate

F gaze nereactive sau amestecuri de gaze reductoare.

n tabelul 1.7.10 prezint clasificarea gazelor de protecie

Notare 1) Constituieni, procente de volumAplicaii tipice Observaii

GrupNr. identifOxidantInertReductorNereactiv

CO2 O2Ar He H2 N2

R1

2Rest 2)

Rest 2)( 0 ( 15

( 15 ( 35WIG, Sudare cu plasm, tiere cu plasm, protecie la rdcin Reductor

I1

2

3100

Rest 2)100

( 0 ( 95MIG, WIG, sudare cu plasm, protecie la rdcinInert

M 11

2

3

4( 0 ( 5

( 0 ( 5

( 0 ( 5( 0 ( 3

( 0 ( 3Rest 2)

Rest 2)

Rest 2)

Rest 2)( 0 ( 5 MAGMai puin oxidant(Mai mult oxidant

M 21

2

3

4( 5 ( 25

( 0 ( 5

( 5 ( 25( 3 ( 10

( 3 v 10

( 0 ( 8Rest 2)

Rest 2)

Rest 2)

Rest 2) MAG

M 3

1

2

3( 25 ( 50

( 5 ( 50( 10 ( 15

( 8 ( 15Rest 2)Rest 2)

Rest 2) MAG

C1

2100

Rest( 0 ( 30 MAG

F1

2( 0 ( 50100

RestTiere cu plasm, protecie la rdcinNereactiv

Reductor

1) Dac se adaug componente necuprinse n tabel, amestecul se noteaz cu S

2) Argonul poate fi nlocuit cu heliu pn n proporie de 95%

STAS 2031 77 Oxigen tehnic gazos i lichid

STAS 7956 85 Argon gazos i lichid

STAS 1494 75 - Azot gazos i lichid

SR 2962 1997 Dioxid de carbon lichefiat

STAS 3100 85 Hidrogen tehnic comprimat

1.7.12.2 Srme i vergele pentru sudare

SREN 759 Materiale pentru sudare.Condiii tehnice de livrare a metalelor de adaos

pentru sudare. Tipul produsului, dimensiunii, tolerane i marcare.

SREN 1668 Materiale pentru sudare. Vergele, srme i depuneri prin sudare pentru

sudarea WIG a oelurilor nealiate i a oelurilor cu granulaie fin.

Standardul stabilete condiiile pentru clasificarea vergelelor, srmelor i a metalului depus, neinfluenat de metalul de baz, n starea rezultat dup sudare, pentru sudarea cu arc electric n mediu de gaz inert cu electrod de wolfram (sudare WIG) a oelurilor nealiate i a oelurilor cu granulaie fin cu o limit de ungere inferioar de pn la 500 N/mm2, n starea rezultat dup sudare.

Tabelul 1.7.11 red simbolul pentru caracteristicile la traciune al metalului depus, tabelul 1.7.12 red simbolul caracteristicilor la ncovoiere prin oc ale metalului depus, iar tabelul 1.7.13 red simbolul compoziiei chimice a vergelelor i srmelor.

Tabelul 1.7.11

SimbolLimita de curgere inferioar 1)ReL

[N/mm2]Rezistena la rupere

[N/mm2]Alungirea

Min 2)

A

[%]

3535544057022

3838047060020

4242050064020

4646052068020

5050056072018

1) Pentru limita de curgere, atunci cnd apare curgerea, se utilizeaz limita de curgere inferioar (ReL), n caz contrar se utilizeaz limita de curgere convenional la 0,2% (Rp 0,2)

2) Lungimea ntre repere este egal cu de cinci ori diametrul epruvetei

Tabelul 1.7.12

SimbolTemperatura corespunztoare unei energii minime de rupere la ncovoiere prin oc cu o valoare medie de 47 J

Z Nici o condiie

A + 20

0 0

2 - 20

3 - 30

4 - 40

5 - 50

6 - 60

Simbol Compoziia chimic % (m/m) 1)2) 3)

CSiMnPSMoNiAlTi+Zr

WoOrice alt compoziie pus de acord, nespecificat n standard

W 2Si0,06...0,140,50...0,800.90..1,300,0250,025----

W3Si 10,060,140,701,01,30..1,600,0250,025----

W4Si10,06..0,140,80..1,201,60..1,900,0250,025----

W2Ti0,04..0,140,40..0,800,90..1,400,0250,025--0,05..0,200,05..0,25

W3Ni10,06..0,140,50..0,901,0..1,600,0200,020-0,80..1,50--

W2Ni20,06..0,140,40..0,800,80..1,400,0200,020-2,10..2,70--

W2Mo0,08..0,120,30..0,700,90..1,300,0200,0200,40..0,60---

1) Compoziia chimic a produsului finit. Dac nu se face nici o specificaie:Mo ( 0,15%; Ni ( 0,15%; Cr ( 0,15%; V ( 0,03%; Al ( 0,02%; Ti + Zi ( 0,15%; Cu ( 0,35% (elemente reziduale n oel)

2) Valorile singulare din tabel sunt valori maxime

3) Rezultatele trebuie rotunjite la acelai numr de cifre semnificative ca i valoarea specificat, utiliznd regulile conform ISO 31 0: 1992

STAS 11019 85 Sudarea metalelor. Srm din aluminiu i aliaje de aluminiu pentru sudare

STAS 295 71 Vergele din cupru argint pentru sudare

1.7.12.3. Electrozi nefuzibili

SREN 26848 Electrozi de wolfram pentru sudare cu arc electric n mediu de gaz inert i

pentru sudare i tiere cu plasm Codificare

Electrod de wolfram vergea neacoperit, din wolfram, cu sau fr adaosuri de oxizi, conductoare de curent electric i servind ca anod sau catod pentru arcul electric.

Electrozii de wolfram pot conine elemente de adaos sub form de oxizi pentru a favoriza caracteristicile de emisie.

1.7.13. Protecia muncii la sudarea WIG

Elementele fa de care trebuie luate msuri privind protecia sudorilor sunt:

radiaiile arcului electric

fumul, particulele metalice sau gazele emise n timpul sudrii

curentul electric

La sudarea WIG, lipsa zgurei transform baia de metal topit ntr-o adevrat oglind cu putere de reflectare destul de ridicat, mai ales n cazul aliajelor uoare. Fumul emis este puin i nu constituie o piedic n calea radiaiilor. Datorit temperaturii ridicate a arcului electric, emisia de radiaii este mai mare n toate cele trei pri ale spectrului (ultraviolet, vizibil i infrarou).

Scurta expunere direct poate provoca un erithem al pielii, iar aciunea asupra ochilor este foarte nociv, provocnd rapid conjunctivite.

Radiaiile din spectrul vizibil provoac tulburarea i oboseala vederii, iar cele infraroii pot provoca apariia cataractei. Radiaiile reflectate afecteaz persoanele din vecintate. De aceia, sudorul trebuie s-i protejeze ochii i faa cu mti avnd sticle filtrante adecvate. Se vor utiliza mti de cap, ntruct sudorul are ambele mini ocupate.

Corpul trebuie, de asemenea, protejat contra radiaiilor prin utilizarea de echipament de lucru adecvat or, mnui, jambiere etc. Protecia contra fumului, a gazelor i a particulelor solide produse n timpul procesului de sudare se face prin :

aspirarea vaporilor din vecintatea arcului electric

ventilarea forat a zonei unde se sudeaz

utilizarea de mti de gaze (uneori)

Protecia contra pericolelor prezentate de curentul electric se realizeaz prin urmtoarele msuri:

cablurile electrice vor avea izolaia corespunztoare, iar nndirile se realizeaz cu papuci

se vor purta mnui

echipamentul de sudare se leag la pmnt

cnd nu se lucreaz, portelectrodul se aeaz pe un suport izolat din punct de vedere electric.