curs sudura

Upload: skatkartro

Post on 11-Jul-2015

835 views

Category:

Documents


9 download

TRANSCRIPT

Sudarea metalelor i procedee conexe

ntroducere

PARTEA I IMBINRILE SUDARE 1.1. INTRODUCERE Sudarea: este un procedeu tehnologic de mbinare nedemontabil a dou sau mai multe piese realizat printr-un procedeu oarecare de sudare, n aa fel nct s se obin o legtur metalic de egal rezisten, care s prezinte siguran n execuie i exploatare (SR ISO 857/1994). 1.1.1. Avantajele aplicrii tehnologiei de sudare: -reducerea consumului de metal (cu 30-50%); -productivitate mai mare (de2-20x); -proprieti mecanice superioare (fa de piesele turnate sau nituite); -dimensiuni i complexitate nelimitate; -form raional, adaptat solicitrilor; -se pot realiza construcii care prin alte procedee tehnologice nu; -se obin mbinri etane; -se utilizeaz semifabricate i elemente tipizate; -utilaje de sudare sunt mai simple i ieftine; -posibilitate de mecanizare, automatizare, robotizare; -nu se formeaz rebut iremediabil; -timpul tehnologic este mai redus; -preul de fabricaie mai sczut; -poluare mai redus, condiii de lucru mai bune. Desavantajele sudrii: -pot apare defecte greu identificabile; -apar tensiuni i deformaii la sudare; -exist pierdere de metal la tierea elementelelor constructive; -calitatea construciilor sudate depinde mult de calificarea i contiinciozitatea personalului de proiectare i execuie. 1.1.2. Aplicaii industriale: -nlocuiete tehnologia turnrii, nituirii i asamblrii mecanice; -se aplic cu eficien maxim la: -produse unicate, serie mic; -producie In serie mare i de mas; -produse de dimensiuni mari; -produse de mare complexitate; -pentru solicitri mari. Domenii de aplicare: -construcia de maini i utilaje (batiuri, carcase, supori, stative, cutii, schelete, platforme, tije, prghii, axe, arbori, lagre etc.; -industria metalurgic (concasoare, mori, cuptoare, ciocane de forj, prese, laminoare, ci de rulare, manipulatoare, etc.); -industria chimic i petrochimic (rezervoare, cisterne, recipiente, vase de reacie, schimbtoare de cldur, coloane, conducte, ventile etc.); -industria prelucrtoare (maini unelte, agregate prelucrtoare, linii de transfer, roboi, automate etc.); -transport uzinal (macarale, poduri rulante, ascensoare, maini de ridicat etc.); -industria extractiv (combine miniere, sonde de foraj, platforme maritime,schele petroliere, combine de extracie carbonifer de suprafa, benzi transportoare etc.); -industria de utilaje de construcii (excavatoare, buldozere, laminoare de asfalt, schele de construcii, macare de tip turn, instalaii de preparare a materialelor de construcii etc.);1

Sudarea metalelor i procedee conexe

ntroducere

-industria mijloacelor de transport (biciclete, motociclete, autocamioane, autobuze, autoturisme, platforme de transport, locomotive, vagoane de cale ferat, nave fluviale i maritime, aeronave, nave i staii cosmice, rachete etc.); -constrcii metalice (cldiri civile i industriale, hale, cupole, turnuri, poduri rutiere i feroviare, pasaje, ferme, stlpi etc.); -utilaje pentru industria uoar (utilaje pentru industria alimentar, a berii, mori, cuptoare pentru pine, utilje textile, de fabricare a hrtiei, industria de incltmnte, aparate de uz casnic, frigidere, maini de splat, cuptoare etc.; -industria electrotehnic i electronic (carcase de aparataj electric, electronic, plci circuite imprimate, semiconductoare, circuite integrate, calculatoare, imprimante, scanere etc.); -tehnica de aprare (tancuri, transportoare blindate, afeturi de tunuri, rachete tactice i intercontinentale, alupe, pontoane, nave de rzboi, submarine etc.). 1.1.3. Date istorice Pe plan mondial: 1802 descoperirea arcului electric (Petrov); 1882 utilizarea arcului electric pentru sudare cu electrod de crbune (Bernardos); 1886 sudarea cap la cap prin presiune i rezisten electric (Thompson); 1888 sudarea cu arc electric i electrod metalic nvelit (Slavianov); 1912 sudarea cu flacr oxi-acetilenic (Le Chatelier); 1920-35 perfectarea tehnologie de sudare tehnologiei de sudare cu arc electric, elaborarea de noi sortimente de electrozi nvelii, determinarea sudabilitii metalelor i aliajelor; 1942 sudarea aluminiului i a aliajelor de Al cu arc electric, cu electrod de W, n atmosfer de Ar (Meredith); 1945 sudarea cu arc electric acoperit sub strat de flux (Elin); 1955 sudarea cu arc electric n atmosfer protectoare, cu electrod fuzibil (MIG/MAG); 1960 sudarea cu plasm; 1970 sudarea cu fascicul de electroni; 1980 sudarea cu laser. In Romania: 1989 sudarea armturilor de oel la construcia docurilor i antrepozitelor din Brila i Galai (A. Saligny); 1920 sudarea alumo-termic a inelor de tramvai (Uz. Electrice Timioara); 1925 sudarea vagoanelor de tramvai (Uz.Electrice Timioara); 1931 construcia primului pod de cale ferat sudat peste rul Berzava (Reia); 1936 prima carte de sudur aprut n Romania Procedee industriale de sudare; 1948 nfiinarea seciei de sudur la Politehnica din Timioara; 1951 nfiinarea Institutului Naional de Sudur i Incercri de Metale, Timioara. 1.1.3. Intreprinderi mari de construcii sudate n Romania: Intr. de Maini Grele Malaxa, Bucureti; - Intr. Vulcan, Bucureti; Uz.Grivia,Bucureti, -Uz. Mecanice, Timioara; -Combinatele de Utilaj Greu din Cluj, Iai, Timioara; -Uz. Utilaj Petrolier, Ploieti; -Uz. Utilaj Chimic, Fgrai, Uz. Unio, Satu-Mare; -Uz. Autoturisme din Piteti, Craiova; -Uz. Autocamioane, Braov; -Uz. Vagoane Astra, Arad; -antierele navale din Constana, Brila, Galai, Turnu-Severin etc.

2

Sudarea metalelor i procedee conexe

Clasificarea

1.6. CLASIFICAREA PROCEDEELOR DE SUDARE I CONEXE. Procedeele de sudare de baz conform STAS 5555/2-80 i SR ISO 4063:1992 se mpart n cinci categorii mari n funcie de starea materialelor care particip la formarea mbinrilor sudate, natura procedeelor de sudare i felul procedeelor conexe: A.-procedee de sudare prin topire, la care metalul adaos i marginile rosturilor metalului de baz se topesc sub nfluena sursei de cldur, alctuind baia de sudur, care prin cristalizare formeaz custura sudat; B.-procedee de sudare n stare solid, la care mbinarea pieselor se realizeaz prin presiune n stare solid, fr metal adaos, cu sau fr nclzire; In afar de acestea, mai sunt prevzute urmtoarele categorii de procede: C. -procedee speciale de sudare; D. -procedee de lipire a metalelor; E. -procedee conexe, care sunt metode de prelucrare la cald a metalelor, care utilizeaz tehnici bazate pe procese care sunt proprii diferitelor metode de sudare, dar nu realizeaz mbinri sudate (tierea, metalizarea, sudarea de ncrcare etc,). In funcie de energia utilizat pentru nclzirea materialelorelor exist trei categorii de procedee de sudare: I.-cu energie electric: II. -cu energie chimic: III. -cu energie mecanic: -cu arc electric; -cu flacr oxi-acetilenic; -prin frecare; -cu plasm; -alumino-termic; -prin percuie; -cu facicul de electroni; -n foc de forj; -cu ultrasunete; -prin rezisten electric; -prin explozie; -prin presiune la rece; -cu cureni de nalt frecven; -cu laser; In figurile 1.6.1, 1.6.2, 1.6.3. i 1.6.4. sunt prezentate schemele de clasificare a principalelor categorii de procedee de sudare, lipire i conexe: A. Procedee de sudare prin topire I. Cu energie electric cu arc electric descoperit cu electrod fuzibil fr gaze de protecie cu electrod nvelit cu electrod tubular cu srm nvelit n gaze de protecie MAG- n CO2 cu srm plin MAG- n CO2 cu srm tubular MIG- n Ar cu srm plin acoperit sub strat de flux sub in de Cu II. Cu energie chimic cu plasm cu jet de plasm cu arc transferat prin rezisten electric n baie de zgur topit cu facicul de electroni cu flacr oxi-acetilenic oxi-metanic oxi-propanic oxi-hidric oxi-benzenic aluminotermic prin turnare

cu electrod nefuzibil

cu laser WIG- n Ar cu electrod de W n H atomic cu electrozi de W cu electrod de crbune

Fig.1.6.1. Clasificarea procedeelor de sudare prin topire.

1

Sudarea metalelor i procedee conexe

Clasificarea

B. Procedee de sudare n stare solid I. Cu energie electric prin rezisten electric II.Cu energie chimic cu flacr alumino-termic III.Cu energie mecanic prin frecare

prin presiune cap la cap cu cureni de prin turnare la rece nalt frecven n puncte cu ultra sunete prin explozie n linie prin difuziune n relief Fig.1.6.2. Procedee de sudare n stare solid. cu energie electric imagazinat D. Procedee de lipire a metalelor

cu arc electric rotitor

1. Lipirea moale (cositorire) I. Cu energie prin rezisten electric electric cu ciocan de lipit II.Cu energie n cuptor electric chimic prin inducie cu flacr prin presiune n cuptor cu gaz n baie de aliaj III.Cu alte surse de energie cu ultrasunete cu radiaii luminoase n und staionar prin tragere

2. Lipirea tare (brazare) I. Cu energie electric cu arc electric II.Cu energie chimic III.Cu alte surse de energie cu flacr prin rezisten electric n cuptor electric prin presiune prin inducie

n cuptor cu gaz prin reacie exoterm n baie de sruri

n baie de aliaj cu laser

Fig.1.6.3. Clasificarea procedeelor de lipire. D. Procedee conexe I. Tierea termic prin ardere cu jet de oxigen cu flacr: oxiacetilenic oximetanic oxihidric oxipropanic oxibenzinic oxi-flux oxi-pulbere prin topire cu lance de oxigen la temperaturi nalte cu radiaii cu laser cu facicul de electroni II. Sudarea de ncrcare cu arc elecrtric cu arc electric III. Metalizarea termic cu plasm cu flacr cu flacr oxiacetilenic

i srm n baie de cu electrod nvelit i pulbere zgur topit cu electrod crbune i pulbere cu laser n mediu protector cu retopirea prin frecare arc-aer stratului oxi-arc cu arc electric cu plasm i srm cu plasm cu jet de plasm i srm cu jet de plasm cu arc de plasm i pulbere cu arc de plasm 2

Fig.1.6.4. Clasificarea procedeelor conexe sudrii.

Sudarea metalelor i procedee conexe

mbinrile sudate

1.2. IMBINRILE SUDATE Definiii: Imbinarea sudat este o legtur metalic, nedemontabil, realizat printr-un procedeu oarcare de sudare, asigurnd o mbinare de egal rezisten, de maxim siguran m.a. s.c z.i.t c. n excuie i exploatare (SR 5555/1,2,3). z.i.c c r.s p.s. 1.2.1.Elemente componente (Fig.1.2.1.): m.b l.t c m.b.- metalul de baz (metalul pieselor sudate); a. c.s. - custura sudat (partea dinmbinare sudat s s care rezult prin cristalizarea bii de sudur); b.s. - baia de sudur (topitura de metal format prin topirea metalului adaos i a marginilor m.b. c.s r.c. metalului de baz); b. m.a.- metalul adaos (metalul sau aliajul sub form de srm, vergea, bar, granule sau pulberi, care se topesc pentru completarea bii de m.b c.s c. sudur); m.d.-metal depus (partea din metalul adaos care ntr efectiv la formarea bii de sudare); r.s. - rostul de sudare (spaiul liber dintre suprafetele Fig.1.2.1.Imbinri sudate (a-prin topire; b-prin presiune; c-prin puncte). frontale ale pieselor care urmeaz s fie sudate); p.s. - ptrunderea sudurii (adncimea de topire a metalului de baz); l.t. - linia de topire (linia de delimitare dintre custur i metalul de baz; r. c. -rdcina custurii (primul rnd de sudur depus); s.c. -suprafaa custurii (suprafaa care rezult n urma depunerii ultimului strat de sudur pe superioar a custurii); z.i.c.-zon influenat chimic (zona de legtur dintre custur i metalul de baz n care s-au produs modificri n compoziie chimic datorit procesului de sudare); z.i.t.-zon influenat termic (partea din metalul de baz, din apropierea custurii, rmas n stare solid, care a suferit modificri structurale n urma procesului de sudare; s. - grosimea teoretic a mbinrii sudate, egal cu grosimea metalului de baz (mm); s - grosimea real (practic) a custurii, msurat n mijlocul seciunii transversale a sudurii; c - supranlarea (ngroarea) custurii, fiind nlimea cu care custura depete suprafaa superioar a metalului de baz; bc - limea custurii (dimensiunea maxim a sudurii msurat n exterior, perpendicular pe direcia de sudare); lc - lungimea custurii (lungimea real a custurii sudate); - unghiul custurii (msurat ntre liniile laterale de topire); 1.2.2. Clasificarea mbinrilor sudate. a. Dup poziia reciproc a pieselor: Se deosebesc urmtoarele tipuri de mbinri sudate: a.-cap la cap; (Fig.1.2.2.) b.-n col interior; c.-n col exterior; d.-n T; e.-n cruce; f.-prin suprapunere; g.-n muchie; h.-cu margini rsfrnte; a. c. d. b. e.

h. f. g. Fig.1.2.2. Tipuri de mbinri 1

Sudarea metalelor i procedee conexe

mbinrile sudate

b. Dup numrul de treceri: (Fig.1.2.3.) a. dintr-o trecere; b. din mai multe treceri. c. Dup prile sudate: (Fig.1.2.4.) a. dintr-o parte; b. din ambele pri. d. Dup continuitate: (Fig.1.2.5.) a. custuri continue; b. custuri discontinue.

a. 1

strat de b. acoperire

4 2 3 1

Fig.1.2.3. rnd de 46 2 1 3 5

strat de sudur sudur rnd de rdcin Fig.1.2.4.

Fig.1.2.5. b. a. e. Dup direcia custurii fa de direcia de solicitare: (Fig.1.2.6.) a. custuri frontale; b. custuri laterale; c. custuri nclinate. a. b. Fig.1.2.6. 1.2.3. Poziiile de sudare (conform SR ISO 6947-l994) Poziia de execuie a sudrii poate fi Z V exprimat fie prin unghiurile pe care linia median OH a rdcinii custurii formeaz cu direcia orizontal i linia median OV a deschiderii rostului nchide cu vertical , O (Fig.1.2.7.) fie prin simboluri convenionale notate cu A pentru mbinrile cap la cap i B Fig. 1.2.7. pentru mbinrile n col. La mbinrile sudate cap la cap se deosebesc urmtoarele patru poziii de sudare (Fig.1.2.8.): A1-orizontal ( = 0 5 0 ; = 0 10 0 ); . A3-peste cap (de plafon) ( = 0 15 0 ; = 180 15 0 );

c.

HX

A2-orizontal pe perete vertical (n cornie) ( = 0 5 0 ; = 90 20 0 ); A4-vertical urctoar sau cobortoar ( = 90 10 0 ; = 0 L180 0 ); La mbinrile sudate n col poziiile corespunztoare sunt urmtoarele: B1-orizontal cu un perete vertical ( = 0 5 0 ; = 45 10 0 ) ; B2-orizontal n jgheab ( = 0 5 0 ; = 0 10 0 ); B3-peste cap (de plafon) ( = 0 15 0 ; = 135 45 ) ; 20 B4-vertical ascendent A1 A2 sau descendent B1 ( = 90 10 0 ; = 0 L180 0 ); B2

A A4

B3 Fig.1.2.8

B4

2

Sudarea metalelor i procedee conexe

Rosturile de sudare

1.3. ROSTURILE DE SUDARE. 1.3.1. Definiii. Rostul de sudare este spaiul liber de o anumit form geometric, care se las ntre piesele de mbinat n vederea asigurrii ptrunderii sudurii pe toat grosimea metalului de baz. Forma i dimensiunile rosturilor depind de o serie de factori, dintre care importan mai mare prezint urmtorii: - calitatea i grosimea metalului de baz; - proprietile necesare ale mbinrii sudate; - metoda de sudare; - calitatea materialelor adaos; - poziia de sudare i accesibilitatea locului de mbinare; Elementele rosturilor n mare parte sunt notate prin cotele de dimensiuni caracteristice (Fig.1.3.1.): b - deschiderea rostului (mm); Suprafaa Muchia E - unghiul rostului (grd.); rostului rostului h - nlimea rdcinii rostului (mm); r E - limea rostului (mm); s r - raza rostului (mm); h s - grosimea metalului de baz (mm); Rdcina lr - lungimea rostului (mm); b rostului In afara acestora se mai definesc Fig.1.3.1. Elementele rostului de sudare. urmtoarele noiuni: - rdcina rostului; - muchia rostului; - suprafaa rostului etc. Clasificarea rosturilor de sudare se face n funcie de forma geometric i gradul de simetrie a seciunii transversale. Astfel se deosebesc rosturi; - simetrice sudate dintr-o parte; - asimetrice sudate dintr-o parte; - simetrice sudate pe ambele pri; - asimetrice sudate din ambele pri; Dup forma geometric rosturile pot fi prelucrate n: I, V, Y, U, X, 2U etc. Prelucrarea rosturilor se face prin metode termice, sau mecanice prin achiere sau forfecare. De regul tierea elementelor constructive din semifabricatele laminate se face prin metode termice (cu flacr i jet de oxigen, cu plasm, cu arc electric, laser etc.), urmat de prelucrarea mecanic prin frezare, strunjire, rabotare, polizare etc. 1.3.2. Rosturile mbinrilor sudate cap la cap. a.Rosturile n I se caracterizeaz prin tierea i prelucrarea perpendicular pe suprafaa tablei a rostului de sudare (Fig.1.3.2.). Este cel mai economic rost, deoarece prelucrrile mecanice sunt minime, pierderile de metal sunt reduse, necesarul de metal adaos este mic, iar productivitatea procesului de sudare este mare. Rosturile n I pot fi sudate dintr-o parte sau din ambele pri, dintr-o trecere sau dou treceri. Cel mai frecvent se aplic la procedeele de sudare cu surse puternice de cldur, de ptrundere mare (MAG/MIG, sub strat de flux, n baie de zgur, cu plasm, laser, facicul de electroni, prin presiune n stare solid etc.). ocul termic fiind mare se pot suda numai oelurile carbon, slab aliate sau inoxidabile cu coninut sczut de carbon, aluminiu, titan i aliajele lor. Apare s =1-14 pericolul de supranclzire i de formare de fisuri n apropierea custurii sudate. De regul se aplic la b = 0,5-5 table cu grosimea de s = 1-14 mm, lsnd un rost de Fig.1.3.2. Rostul n I. b = 0,5-5 mm. 1

Sudarea metalelor i procedee conexe

Rosturile de sudare

b.Rosturile n V sunt prelucrate prin teire pe toat grosimea metalului de baz, dimensiunea cea mai important fiind unghiul rostului, care variaz ntre = 30 900 (Fig.1.3.3.). Inclinarea se poate obine direct prin tiere termic, sau poate fi realizat ulterior prin frezare. Este un rost mai puin economic, pierderea de metal este mare, iar necesarul de metal adaos ridicat. Ins ptrunderea sudurii este foarte bun pe toat grosimea metalului de baz, nu sunt necesare surse puternice de cldur, supranclzirea i topirea metalului de baz sunt mici. Pentru evitarea scurgerii bii de sudur la rdcina custurii este necesar susinerea bii de metal topit cu suport de cupru, pern de flux sau band de oel. Sudarea se face din mai multe treceri, cu recomandarea de a resuda rdcina din partea opus. Accesul la custur este foarte bun, fiind recomandat la poziia de sudare peste cap i n locuri greu accesibile. Proprietile mbinrilor sudate n rosturi n V rezult = 30-900 foarte bune, custura este format mai mult din metalul adaos, pericolul de fisurare este redus, iar structura va fi fin. Rosturile n V se aplic n s = 5-32 majoritatea cazurilor la oeluri aliate i nalt aliate sensibile la supranclzire i fisurare, uor clibile, Suport Cu b = 0,5-2 dar pot fi utilizate i la sudarea Cu, Al, Ni, Ti i aliajele lor, cu grosimea de s = 3-32 mm , prin procedee manuale de sudare cu arc electric i Fig.1.3.3. Rostul n V. electrod nvelit, WIG, sau flacr oxi-acetilenic. c. Rosturile n Y sunt cele mai aplicate la realizarea construciilor sudate, pentru sudarea tablelor de oeluri carbon, slab aliate, inoxidabile, de Cu,Al,Ni,Ti i aliajele lor cu grosimea de s = 5-36 mm , putnd aplica aproape toate metodele mai importante de sudare prin topire cu ptrundere medie i mare (cu arc electric i electrod nvelit, WIG, MAG, MIG, sub strat de flux, cu plasm, cu flacr etc.). mbinrile sudate rezult de calitate bun, pericolul de supranclzire i de scurgere a bii de sudur este redus, pierderile de metal sunt mai mici, iar structura rezult fin deoarece sudarea se realizeaz =22-600 din mai multe treceri (Fig.1.3.4.). Deschiderea i unghiul rostului n Y sunt mai mici, (b=1-3 mm, = s =5-36 22-600 ), iar nlimea mai mare a rdcinii rostului h =2-8 (h = 2-8 mm) susine baia de sudur. Totui pentru Rdcina asigurarea unei caliti mai bune a mbinrii, este b =1-3 resudat recomandat resudarea din partea opus a rdcinii rescobite n prealabil prin criuire sau frezare. Fig.1.3.4. Rostul n Y. d. Rosturile n U sunt caracteristice pentru sudarea dintr-o parte a tablelor de grosime mare cu s=14-60 mm , puternic solicitate static, dinamic, la oboseal i la temperaturi ridicate sau sub 00C. Prin aplicarea lor se poate realiza o ptrundere foarte bun pe toat grosimea metalului de baz, aplicnd procedee de sudare cu surse de cldur mai puin intense (sudarea cu arc electric i electrod nvelit, sudarea WIG, MAG, MIG , sub strat de flux). Sudarea are loc din mai multe treceri, la care participarea metalului de baz la formarea custurii este mai redus. Proprietile mecanice ale mbinrii sudate rezult a foarte bune, cu tensiuni i deformaii minime, fr pericol de fisurare a custurii. Pentru siguran i n cazul de fa se recomand scobirea i resudarea rdcinii custurii. =16-400 Aa cum rezult i din figura 1.3.5., unghiul rostului se prelucreaz la valori i mai mici (=16-400), iar raza rostului se adopt la r =3-6 mm. Asemenea s=14-60 rosturi vor fi prevzute mai mult pentru sudarea h=2-6 oelurilor carbon, aliate sau nalt aliate., ns trebuie b=1-3 avut n vedere costul ridicat al pregtirii, sudrii i verificrii mbinrii, precum i pierderea i Fig.1.3.5. Rostul de sudare n U. consumul ridicat de metal de baz i de adaos. 2

Sudarea metalelor i procedee conexe

Rosturile de sudare

e. Rosturile n X sunt de fapt dou rosturi n Y dispuse pe ambele fee ale tablelor de mbinat, fiind varianta cea mai aplicat la sudarea pe cele dou pri a tablelor groase cu s = 16-60 mm din oelui carbon, slab aliate, aliate sau nalt aliate, respectiv din metale i aliaje neferoase (Al, Cu, Ti, Ni etc.). Se sudeaz cu aceleai metode de sudare ca i rosturile n Y, obinnd proprieti mecanice foarte bune, ptrundere bun, consumuri i pierderi reduse de material i tensiuni i deformaii mici, deoarece contraciile care 1 =30-600 apar la sudarea unui rnd pe o parte se compenseaz la sudarea rndului respectiv pe partea celalalt (Fig. 1.3.6.).Prelucrarea mecanic a rostului este ns mai s = 16-60 h =2-8 greoaie, iar din cauza ntoarcerii mbinrii sudate dup fie care rnd sudat face operaia de asamblareb =1-4 sudare mai puin productiv, necesitnd dispozitive 0 2 =30-60 de ntoarcere de complexitate mai mare Unghiurile rostului 1 i 2 pot fi egale sau diferite. Fig.1.3.6. Rostul n X. f. Rosturile n 2 U sunt aplicate n condiii asemntoare ca i rosturile n simplu U, la table de oeluri carbon, aliate sau nalt aliate cu grosime mare de s = 24-80 mm (Fig.1.3.7.). Proprietile de asemenea rezult foarte bune, cu bun ptrundere pe toat grosimea materialului, cu tensiuni i deformaii foarte mici i structur fin, fr defecte. Dimensiunile rostului 1 =16-400 sunt asemntoare cu cele prezentate la rostul simplu U, ns prelucrarea este mult mai dificil, iar sudarea care se face din mai multe treceri trebuie realizat alternativ pe cele dou pri ale tablelor, ntorcnd h =4-8 s =24-80 0 construcia cu 180 dup fiecare trecere. Sudarea se b=1-4 poate realiza manual sau mecanizat cu electrod nvelit, MAG/MIG, WIG sau sub strat de flux. Rosturile n 2U sunt recomandate pentru construcii 2 =16-400 sudate puternic solicitate, chiar dac grosimea Fig.1.3.7. Rostul n dublu U. metalului de baz nu impune adoptarea lui g. Rosturile asimetrice n Y, U, K, 2U sunt utilizate mai rar, numai n cazul unor mbinri sudate greu accesibile, sau la sudarea n poziia orizontal pe perete vertical (A3), cnd tabla tiat drept se afl n partea nferioar n vederea susinerii bii de sudur. Rosturile asimetrice se prelucreaz mai uor, pierederea de metal de baz i consumul de metal adaos sunt mai mici, ns se sudeaz mai greu, pentru asigurarea ptrunderii necesare trebuie folosite surse de cldur mai puternice. Se aplic la majoritatea oelurilor (carbon, slab aliate, inoxidabile), metalelor i aliajelor neferoase sudabile (Fig.1.3.8.). =16-450 s =3-14 h =2-6 b =1-3 s =8-32 b =1-5 =11-300 s =12-40 1=16-450 h =2-6 s =18-60 b =1-3 2 =16-450 1 =11-300 h =2-6 b =1-3 2 =11-200

h =2-6

Fig.1.3.8. Rosturile asimetrice Y, U, K, 2U. 1.3.3. Rosturile mbinrilor sudate n col. a. Rosturile mbinrilor sudate n col interior sunt cel mai frecvent utilizate pentru realizarea de construcii sudate cu elemente dispuse perpendicular la 90015. Sudarea de obicei se realizeaz orizontal cu un perete vertical, ns n acest caz custura are o ptrundere mai mare n tabla orizontal, ceea ce face ca mbinarea s fie asimetric cu o rezisten mai 3

Sudarea metalelor i procedee conexe

Rosturile de sudare

redus. De aceea este mai recomandabil sudarea mbinrilor n col interior n poziie orizontal n jgheab. Trebuie aplicate metode de sudare cu ptrundere mare, MAG, MIG, sub strat de flux, sau cu electrozi nvelii corspunztori de topire adnc, n aa fel n ct custura s cuprind grosimea tablelor n adncime ct mai mare. Cel mai simplu rost de mbinare n col este fr prelucrarea marginii tablelor (Fig.1.3.9. a.), obinnd la sudarea manual cu electrod nvelit custuri aproximativ triunghiulare cu nlimea a =0,7.s >3 mm. De regul se aplic pentru sudarea tablelor de oeluri carbon, slab aliate, aliate, inoxidabile, de Cu, Al, Ti i aliajele lor, cu grosimea de s =3-24 mm. . mbinarea ns rezult cu proprieti slabe, deoarece custura nu mbin dect fibrele superficiale ale tablelor sudate, apare o puternic concentrare a eforturilor unitare la rdcina custurii din cauza devierii fluxului de fore, uor apar defecte de structur i fisuri la rdcin datorit vitezelor mai mari de rcire a bii de sudur i a tensiunilor de contracie mai mari. Pentru evitarea fisurrii rdcinii custurilor de col se recomand lsarea unui rost cu limea de b=0,5-2 mm. Sudarea poate fi realizat dintr-o trecere, sau din mai multe treceri, fiind avantajoas completarea custurii din partea opus. In cazul sudrii prin procedee cu mare ptrundere (sub strat de flux, MAG/MIG), custura rezult mai adnc, ceea ce mbuntete mult rezistena mbinrii. Dei rosturile simple n col sunt cele mai ieftine, pregtirea i asamblarea-sudarea sunt mai simple, fiind mult utilizate la realizarea construciilor sudate, se recomand evitarea lor mai ales pentru mbinrile sudate puternic solicitate. a.s =3-24 z1 z2 b =1-3

b.b =1-2

s =6-36 =30-700

c.b =1-3

d. s =12-40 b =1-3 =30-700

s =24-60 =18400

a

h =2-4

h =2-6

h =2-6

Fig.1.3.9. Rosturile mbunrilor sudate n col interior. Pentru asigurarea unei ptrunderi pe toat grosimea materialului la mbinrile sudate realizate din table mai groase se utilizeaz variantele de rosturi prelucrate asimetrice (Fig. 1.3.9.), n Y (b), K (c), sau 2U (d). Desigur placa orizontal nu este prelucrat, astfel c sudura prinde doar fibrele superficiale de material, ceea ce reduce mult rezistena i sigurana n exploatare a structurilor sudate. Apare pierdere de metal, pregtirea rostului este mai complicat, iar asamblarea elementelor naintea sudrii trebuie s fie mai preciz. Custurile se realizeaz din mai multe treceri, sudnd la nceput rndurile pe tabla orizontal. b. Rosturile mbinrilor sudate n col exterior servesc la sudarea custurilor din afara unghiului dintre tablele dispuse la 900 150, asigurnd astfel cuprinderea de ctre custura realizat a fibrozitii materialelor mbinate pe toat grosimea metalului de baz. Ca urmare rezistena acestor mbinri va fi mult mai mare fa de mbinrile n col interior, rmnnd desavantajul concentrrilor de eforturi unitare de exploatare la rdcina custurii i dificultile tehnologice legate de operaiile de pregtire i asamblare-sudare care trebuie s fie foarte precise. In figura 1.3.10. sunt prezentate variantele de rosturi de mbinare n col exterior neprelucrate n prealabil. In toate cazurile tablele trebuie potrivite la mare precizie naintea sudrii, procesul de sudare trebuie foarte bine centrat fa de rost, iar la rdcina custurii trebuie asigurat prin susinerea bii de sudur cu suport de Cu, sau pern de flux. In toate cazurile este benefic resudarea rdcinii custurilor din interiorul mbinrii, pentru eliminarea neptrunderilor i reducerea concentrrii eforturilor de exploatare. Sudarea n varianta a. se poate face cu electrozi nclinai la 450, sau cu tablele dispuse la 450, prin toate metodele de sudare cu arc electric sau cu plasm, asigurnd buna ptrundere a sudurii n metalul de baz. Varianta b. permite o mai bun asamblare a tablelor prin suprapunerea de 4

Sudarea metalelor i procedee conexe

Rosturile de sudare

c =3-5 mm, iar la varianta c rostul n I asigur o mai uoar sudare a mbinrii cu electrod vertical, ns fibrele de material din tabla vertical nu sunt prinse n totalitate n custura sudat. Varianta d. aplicat la table mai subiri se sudeaz fr sau cu puin metal adaos, prin contopirea muchiei tablei verticale cu marginea tablei orizontale.a. b. c. d.

b =1-3 s =3-14

b =1-2 c =3-5 s =5-24

b =2-6 s =2-8

s La2>La3). Efectul termic de nclzire a arcului electric q (J/s) rezult din legea lui Joule-Lenz din produsul intensitii curentului de sudare i tensiunea arcului electric, unde este randamentul nclzirii. (2.1.2.) q = Is . Ua . ; . Topirea electrodului este determinat de randamentul de nclzire a electrodului (e), ca partea de cldur livrat de arcul electric ctre electrod. Cantitatea de cldur necesar topirii electrodului este asigurat de arcul electric, conform relaiei:

.d 2 . .i top. = I s .U a .e ; 4 unde: qe cldura necesar topirii electrodului de sudare (J/s); Ve - viteza de avans a electrodului (mm/s); de diametrul srmei metalice din electrod (mm); - greutatea specific a metalului electrodului (g/mm3); itop. entalpia de topire a metalului electrodului (J/g). Se definesc urmtorii coeficieni de topire a electrodului de sudare cu arc electric: Productivitatea de topire a electrodului: q e = Ve .g e = Ve

(2.1.3.)

2 .d e I .U . = s a e ; (g/s) (2.1.4.) 4 i top. Coeficientul de topire a electrodului: g g t = e ; (g/As) sau t = 3600 e ; (g/Ah) (2.1.5.) Is Is Viteza de topire a electrodului rezult din relaiile 2.1.3. i 2.1.4. 4. t .I s Vt e = 10 3 ; (m/h) (2.1.6.) 2 .d e . Trecerea metalului adaos de la electrodul fuzibil la baia de sudur are loc sub form de picturi fine de metal topit, avnd temperatur ridicat (2000-22000C). Fazele procesului sunt urmtoarele: a. topirea captului electrodului; b. desprinderea topiturii prin strangularea zonei de metal din apropierea electrodului; c. deplasarea picturilor de metal adaos spre metalul de baz (Fig.2.1.3.). e. Strangularea se produce datorit forelor a. c. d. b. electromagnetice, iar trecerea spre metalul de baz are loc nu numai pe baza forelor de CO2 gravitaie, dar i a forelor de atracie electrostatice i de atracie de mas. De asmenea s-a constatat c are loc formarea exploziv de CO2 n metalul topit, care Fig.2.1.3. Trecerea picturilor de metal adaos poate determina desprinderea picturilor i topit prin arcul electric de sudare. proiectarea lor spre baia de sudare (d., e.).

2

Bazele fizico-metalurgice

Surse de cldur

In figura 2.1.4. este ilustrat pictura de metal adaos topit, care trece prin arcul electric de sudare spre baia de sudur. De asemenea poate fi observat topirea i fenomenul de strangulare a metalului topit de la captului electrodului. La trecerea picturilor de metal adaos topit, forele gravitaionale sunt nvinse de cele electrostatice i de mas, ceea ce explic posibilitatea sudrii n poziia de peste cap, cnd metalul adaos topit trece de la electrod spre baia de sudur pe vertical, de jos n sus. Pentru o calitate Fig.2.1.4. Arcul electric de sudare cu superioar a custurii sudate, metalul adaos topit pictura de metal adaos topit. trebuie s fie pulverizat sub form de picturi ct mai fine. Devierea arcului de sudare este un fenomen nedorit, deoarece reduce ptrunderea n metalul de baz a procesului de sudare. Devierea apare n urma aciunii cmpului electromagnetic format att n electrod ct i n piesa de sudat la trecerea curentului electric de sudare, asupra arcului electric care se comport ca un conductor flexibil i se abate de la prelungirea axei srmei electrod, nclzind metalul de baz alturi de zona de sudare, picturile de metal adaos topit depunndu-se astfel pe suprafeele reci ale pieselor de mbinat. Electrodul Fenomenul apare mai pronunat la capetele de sudare mbinrilor sudate, precum i la sudarea muchiilor rosturilor teite. Dac metalul de baz este feromeganetic (Fe,Ni,Co), arcul c.cFe,Ni,Co deviaz spre interiorul piesei, iar la sudarea metalelor paramagnetice (Al,Cu) devierea se Al,Cu produce n afara piesei (Fig.2.1.5.). Metalul Pentru reducerea efectului negativ al devierii de baz Cmpul arcului electric de sudare se recomand electromagnetic aplicarea urmtoarelor msuri: Fig.2.1.5. Devierea arcului electric de sudare. -sudarea cu arc ct mai scurt (La