lucrarea nr.1_sudarea cu arc electric_mma

8/19/2019 Lucrarea Nr.1_Sudarea Cu Arc Electric_MMA

http://slidepdf.com/reader/full/lucrarea-nr1sudarea-cu-arc-electricmma 1/10

Lucrarea nr. 1

SUDAREA MANUALĂ CU ELECTROZI ÎNVELIŢI.

TEHNICA SUDĂRII CU ARC ELECTRIC

(MMA)

1.1 Scopul lucrării

Lucrarea are drept scop familiarizarea studenţilor cu procedeul de sudare manuală cu arc electric

folosind electrozi înveliţi şi a modului operator, formarea unor deprinderi de sudare cu acest procedeu,

stabilirea parametrilor tehnologici de sudare pentru o îmbinare dată, precum şi cunoaşterea surselor de sudare şi

a modului de utilizare.

1.2 Consideraţii generale. Definiţia sudării

Prin sudare se înţelege procesul de îmbinare a două piese metalice, prin aducerea atomilor mărginaşi ai

celor două piese în sfera de atracţie reciprocă, folosindu-se încălzirea locală a celor două piese până la starea de

topire, încălzirea şi presiunea sau numai presiunea (sudarea la rece).

Pentru realizarea unei suduri este necesar să se producă următoarele faze:

− topirea marginilor pieselor în porţiunea de sudare; − formarea băii metalice din metal topit a pieselor de îmbinare şi a metalului de adaos;

− solidificarea băii metalice, care formează sudura dintre cele două metale.

Procedeu de sudarea cu electrod învelit notat după normativa europeană ca: MMA – Manual Metal Arc

Welding iar în normativă americană indicat sub denumirea: SMAW - Shielded Metal Arc Welding ,. este

tehnologia de sudură cea mai răspândită în lume, îndeosebi datorită folosirii aparatelor simple şi a flexibilităţii

în folosire. De asemenea, datorită portabilităţii, este procedeul cel mai potrivit pentru a fi folosit în exterior şi pe

şantier.

La sudarea cu arc electric sursa termică necesară pentru topirea marginilor pieselor de sudat şi a

metalului de adaos este dată de arcul electric format între electrod şi piesa de sudat, sau între doi electrozi

independenţi, legaţi la o sursă de curent de sudare. Temperatura în arcul electric fiind mai mare de 3000°C (în

coloana centrală este şi mai mare, din cauza ciocnirilor intense ce au loc între diverse particule şi anume de

peste 6000°C), asigură topirea vârfului electrodului şi transportul metalului topit spre piesa de sudat. Tija

electrodului este fabricată dintr -un material similar metalului de bază, iar prin topire asigură materialul

suplimentar necesar realizării îmbinării sudate. Învelişul electrodului poate fi de tip bazic, rutilic sau celulozic.

Prin arderea învelişului se formează un nor gazos ce asigură protecţia arcului şi a băii de metal topit, precum şi

un strat de zgură ce acoperă şi se solidifică peste cusătura sudată, protejând-o faţă de atmosfera înconjurătoare

în timpul solidificării băii. Fenomenul de trecere a metalului prin arcul electric, întotdeauna în sensul electrod -

1



piesă, poartă denumirea de transfer de metal prin arc.

Sudarea manuală cu electrozi înveliţi este un procedeu manual, în care operatorul sudor efectuând toate

operaţiile necesare realizării îmbinării sudate. Schema de principiu a procedeului este prezentată în figura l.

Fig. 1. Schema de principiu a procedeului de sudare manuală cu electrod învelit (MMA)

Avantajele acestui procedeu sunt: universalitate mare, putându-se suda aproape toate metalele şialiajele metalice, calitatea sudurii bună, posibilitatea sudării în orice poziţie, echipament de sudare simplu şi

uşor de întreţinut, nu necesită personal foarte calificat.

Dezavantajele procedeului : calitatea sudurii depinde de sudor, productivitate scăzută, pierderi mari de

material de adaos etc.

1.3 Materiale şi utilaje pentru sudare

1.3.1

Materiale de bază

Calitatea îmbinării sudate depinde, în mare măsură, de structura metalului de bază ( MB) şi a metalului

de adaos ( MA). Aceste două materiale, în urma procesului de sudare, dau un tot unitar, rezistent, dacă au fost

bine alese şi s-au creat condiţiile formării unui aliaj corespunzător.

Metalul de bază, pentru a da o îmbinare rezistentă trebuie să fie sudabil. În cazul oţelurilor carbon şi

slab aliate, cu cât conţinutul de carbon este mai redus şi oţelul elaborat în condiţii mai îngrijite, cu atât

sudabilitatea este mai bună. Fontele au o sudabilitate redusă, sudarea realizându-se numai cu prescripţii

speciale şi electrozi speciali.

În general se caută să se îmbine prin sudură materiale cu o compoziţie chimică identică sau

asemănătoare, rezultând o sudură de compoziţie identică sau foarte apropiată de cea a materialului de bază.

1.3.2 Materialul de adaos. Electrozi de sudare

Materialul de adaos ( MA) în acest caz este electrodul învelit format dintr-o vergea de sârmă pe care se

aplică un înveliş cu următoarele funcţii: ionizatoare, protectoare, moderatoare, purificatoare, de aliere, de

sprijinire şi de legătură.

Pentru realizarea unei îmbinări sudate de bună calitate, la un cost convenabil, este necesară o alegere

2



atentă a materialului de sudat şi a procedeului de sudură folosit. În primul rând trebuie să ţinem cont de faptul

că trebuie să se obţină o îmbinare sudată care să aibă proprietăţi identice sau aproape identice cu cele ale

materialului de bază.

De regulă, caracteristica principală luată în considerare este rezistenţa la tracţiune statică, alegându -se

materiale de adaos care asigură îmbinări sudate, o rezistenţă mai mică, dar o tenacitate mai mare pentru evitarea

ruperii fragile a îmbinărilor.

Materialele de adaos se vor alege ţinând seama şi de posibilităţile de sudare, în special de poziţiile de

sudare, condiţiile atmosferice, de aplicare sau nu a tratamentelor termice ulterioare executării sudurii etc.

Materialele de adaos se pot clasifica în trei categorii :

• sârma de sudură;

• electrozi înveliţi;

•

fluxurile şi fondanţii.În cadrul lucrării se vor prezenta numai electrozii înveliţi folosiţi la executarea lucrărilor practice de

sudură.

Î nvelişul electrozilor are următoarele roluri:

− să producă o uşoară amorsare a arcului electric, iar după amorsare să asigure stabilitatea lui;

− să asigure protecţia necesară băii de sudură faţă de aerul înconjurător prin formarea de compuşi

zgurifianţi care să rafineze baia de metal sau prin degajarea de gaze care să se combine cu oxigenul din aer. Din

prima categorie face parte: minereuri de fier, de mangan, de titan, silicea şi silicaţii (feldspatul), carbonaţii(calcita, dolomita etc.).

Din a doua categorie fac parte unele substanţe organice (amidon, celuloză, rumeguş) sau minerale

(carbonaţi de calciu, magneziu).

− să asigure dezoxidarea băii de sudură sau s-o alieze prin folosirea de feroaliaje, oxizi de metale,

aluminiu etc.

După caracterul învelişului, electrozii pot fi:

−

cu înveliş acid , simbolizaţi cu A, la care învelişul este format, în proporţie dominantă, din SiCO2,

şi silicaţi, oxizi de fier şi feromangan;

− cu înveliş bazic, simbolizaţi cu B, învelişul conţine carbonaţi de calciu şi fluorină;

− cu înveliş celulozic, simbolizaţi cu C , la care învelişul este format din substanţe organice

combustibile;

− electrozi cu înveliş titanic (rutilic) simbolizaţi cu T, respectiv R;

− cu înveliş oxidant , simbolizat cu O, învelişul acestor electrozi conţine

silicaţi, carbonaţi şi feromangan.

Electrozii cu înveliş acid, titanic, celulozic, sunt recomandaţi la sudarea oţelurilor nealiate cu puţin

car bon şi a unor oţeluri slab aliate, exploatate în general la temperaturi mai mari de 0°C (la temperaturi negative

3



nu asigură rezilienţa). Sudarea se poate face,atât în curent continuu (c.c.) cât şi în curent alter nativ (c.a.), la

sudarea în c.c. se preferă polaritatea directă c.c.- . Stabilitatea arcului este bună, cu amorsare şi întreţinere

uşoară, aspectul cusăturii este estetic, cu solzi fini şi regulaţi, cu supraînălţare mică.

Electrozii cu înveliş bazic sunt recomandaţi la sudarea oţelurilor slab aliate şi înalt aliate, în

construcţii sudate puternic solicitate care lucrează şi la temperaturi negative (funcţie de marca electrodului), la

sudarea fontelor, a metalelor şi aliajelor neferoase Cu, Al , etc., la încărcarea şi recondiţionarea prin sudare.

Sudarea se face în curent continuu utilizând polaritatea inversă c.c.+. Stabilitatea arcului este mai

mică decât la celelalte învelişuri datorită prezenţei de descompunere a fluorinei CaF 2 ceea ce determină

amorsarea şi întreţinerea mai greoaie a arcului. Aspectul cusăturii este inestetic, cu solzi mari şi neregulaţi şi

supraînălţare mare, de formă concavă.

Există electrozi cu caracter bazic care permit sudarea şi în curent alternativ, aceşti electrozi având

înveliş dublu, titanic la interior, bazic în exterior (la noi în ţară se fabrică tipul UNIBAZ ) învelişul electrozilor

trebuie să f ie concentric pentru evitarea “efectului de peniţă” la topirea electrodului care perturbă stabilitatea

arcului electric.

Î n funcţie de grosimea învelişului se disting următoarele tipuri:

− cu înveliş subţire, simbolizaţi cu S ;

− cu înveliş mediu, simbolizaţi cu m;

− cu înveliş gros, simbolizaţi cu g ;

− cu înveliş foarte gros, simbolizaţi cu fg .

Dimensiunile standardizate ale electrozilor înveliţi sunt: diametrul de 2; 2,5; 3,25; 4; 5; 6 mm şi

lungimea de 450 mm.

Electrozii de 2 şi 2,5 mm se fabrică şi cu lungimi de 300 şi 350 mm.

Caracteristicile mecanice importante ale sudurilor sunt:

− rezistenţa la tracţiune, a cărei valoare în daN/cm2 este simbolizată la fiecare tip de electrod imediat

după litera E (electrod);

− limita de curgere, în daN/mm , care nu se simbolizează;

− alungirea, în % (cu epruveta l = 5d ), este notată în simbol, imediat după cifra rezistenţei

mecanice;

− rezilienţa minimă a sudurii pure, în daN/m, a cărei simbolizare urmează după cea a alungirii.

Rezistenţa la tracţiune, alungirea şi rezilienţa pot fi simbolizate şi cu simbolul O, care se foloseşte în

cazurile când valorile minime ale acestora nu pot fi date.

Exemple de simbolizare a electrozilor:

− E.50.2413 /A.m.l - STAS 7240-80, care simbolizează un electrod destinat sudării unui otel astfel

încât sudura să aibă rezistenta la tracţiune minimum 50 daN/mm2 , alungirea minimum 13 daN/cm2 , cu înveliş

acid mediu care sudează în toate poziţiile (simbolul 1), numai în curent continuu (simbolul 2);

− E.52.22.13/B.g.4.1.H.Fe 120 - STAS 7240-81 simbolizează electrozii cu rezistenţa la tracţiune

4



minimum 52 daN/mm2, alungirea 22%, rezilienţa 13 daN/cm2, cu înveliş bazic, gros, având pulbere de fier care

sudează în poziţie orizontală în jgheab (simbolul 4), cu curent continuu alternativ (simbolul 1), sudura având un

conţinut de hidrogen, randamentul de depunere a electrozilor fiind de 120%.

Electrozii pentru încărcare prin sudare se notează, ţinându-se seama de duritatea ( HB sau HRC ) pe care

o au:

− E. 1.200 (grupa de aliere 1, duritatea 200 HB);

− E.2.52 (grupa de aliere 2, duritatea 52 HRC) etc.

Alegerea electrodului se face în funcţie de compoziţia chimică şi caracteristicile mecanice ale metalului

de bază ( MB), temperatura de ex ploatare a structurii sudate, nivelul solicitării, riscul de fisurabilitate a cusăturii,

grosimea materialului, poziţia de sudare, sursa de sudare etc.

În ţara noastră, la Câmpia Turzii produce curent electrozi pentru sudarea oţelurilor până la 0,450% C, cu

înveliş acid, titanic, celulozic, bazic, cu pulbere de fier în înveliş etc.; electrozi pentru sudarea oţelurilor slab

aliate cu Mo, Mo-Cr, Cr - Mo-V , electrozi de încărcare; electrozi pentru sudarea fontei. De asemenea, la Buzău se

produc curent electrozi pentru sudarea oţelurilor carbon şi slab aliate pentru construcţii.

1.3.3 Utilaje pentru sudarea cu arc electric

Sudarea cu arc electric poate fi executată folosind surse de curent continuu sau curent alternativ.

Sursele de curent continuu de sudare pot fi generatoare rotative sau redresoare, iar pentru sudarea cu

curent alternativ transformatoare.

Generatoarele de sudare de curent continuu pot fi antrenate de motoare electrice, în care caz poartă

denumirea de grupuri convertizoare sau de motoare cu ardere internă - numite grupuri electrogene.

Grupurile, redresoarele şi transformatoarele de sudare se construiesc de diferite mărimi caracteristice

prin curentul maxim de sudare. În funcţie de această caracteristică pot fi deosebite următoarele surse de curent:

• pentru curenţii reduşi de sudare, până la maximum 180 A, destinate sudării cu electrod având

Φ 1,5 — 3,25 mm, eventual chiar 4 mm;

• pentru curenţii până la 350 A, destinate atât sudării manuale cât şi celei mecanizate

(semiautomată şi automată). în cazul sudării manuale, sursele sunt folosite pentru sudarea oţelului cu electrozicu Φ până la 12 mm şi pentru sudarea fontei la cald cu electrozi cu Φ până la 15 mm. Aceste surse pot fi folosite

şi la alimentarea mai multor posturi de sudură.

1.3.4 Prezentarea echipamentului de sudare ORIGO TIG 150

În cadrul desfăşurării lucrării de laborator vom folosi un echipament Origo TIG 150 produs de firma

ESAB. Aparatul Origo TIG 150 este o sursă de sudare monofazată, de curent continuu, tip invertor,

destinată atât sudării cu electrod învelit MMA cât şi sudării cu electrozi de wolfram în mediu de gaz protector WIG. Poate fi folosit în lucrări de confecţii metalice uşoare, reparaţii, întreţinere şi montaj,

5



utilizabil atât în spaţii închise, cât şi în exterior .

Părţile componente ale echipamentului ORIGO TIG 150

În figura de mai jos pot fi identificate principalele părţi componente ale echipamentului folosit în

cadrul lucrării de laborator (fig. 3).

1. Întrerupător principal alimentare

2. Niplu furtun gaz

3. Cablu alimentare

4. Priza pentru comanda pistoletului Wig (+)

5. Cupla rapidă pentru conectare furtunului de

gaz al pistoletului

6. Conector cablu pistolet Wig ( -)

7. Conector cablu sudură - se va utiliza pentru

sudarea cu electrod învelit, MMA ( -)

8. Conector cablu sudură MMA (+)

9. Panoul de comandă digital

Fig. 2. Părţile componente ale echipamentului PRIGO TIG 150

Panoul de comandă digital (9)

A. Bec semnalizare punere subtensiune

B. Ecran digital de afişare a parametrilor de sudare

C. Bec semnalizare supraîncălzire

D. Buton rotativ pentru stabilirea valorilor parametrilor

selectaţi

E. Selectare mod de lucru

F. Durata curgere ulterioara gaz

G. Durată pantă descendentă

Fig. 2. P anoul de comandă digital

Selectarea modului de lucru (E)

Fig. 2. P anoul de comandă digital

6



− densitatea de curent : j = 12…18 [A/mm];

= ∙

2

4 [A] (2 )

− relaţii empirice:

I s = (20+5 d e ) d e [A] sau I s = K·d e [A]

(3) unde K = 35÷45 [A /mm ].

Tensiunea arcului electric U a depinde de lungimea arcului 1a fiind proporţională cu aceasta. Limitele

de variaţie pentru U a sunt 16...30 [V ] corelat cu diametrul electrodului d e . În funcţie de lungimea arcului putem

avea următoarele posibilităţi:

− sudarea cu arc normal : 1a = d e ;

− sudarea cu arc scurt : 1a < d e ;

− sudarea cu arc lung : 1a > d e.

Orientativ : U a = 15+0,05 I s [V ] (4)

Tensiunea arcului are o influenţă asupra lăţimii cusăturii şi creează o supraînălţare, dacă este mai mare

decât cea necesară menţinerii arcului electric.

V iteza de sudare V s depinde de metalul de bază (sensibil sau insensibil la supraîncălziri), de tehnica

operatorie, de aria trecerii, de tipul depunerii (strat de rădăcină sau de umplere), de poziţia de sudare, etc.

Relaţia de calcul :

=10

6 ∙

∙∙

[ mm/min] ( 5 )

unde:

αd – coeficientul de depunere [g/Ah];

I s – curentul de sudare [A];

ρ – densitatea materialului de bază [g/mm3 ];

A t – aria rândului de sudură [mm].

Valorile lui αd depind de diametrul electrodului şi tipul învelişului acestuia. Aceste valori trebuiecorelate cu un coeficient K = 0.85 şi pot fi găsite în tabelul 2.

Tabelul 2

Diametrul electrodului d e [mm] 2,0 2,5 3,25 4,0 5,0

C oeficientul de depunere αd [g/Ah] 0.125 8,4 9,3 10,0 10,2

Pentru aria rândului de sudură A t se recomandă următoarele valori:

At = 10 − 20 mm2 la trecerea de rădăcină;

At = 20−

40 mm2

la trecerile de umplere. Energia liniară E L reprezintă cantitatea de căldură introdusă în componente (metalul de bază şi metalul

8



de adaos) . Această energie se determină cu ajutorul relaţiei de mai jos:

=Vs [J/mm] (6)

1.5 Modul de lucru

1.5.1 Amorsarea, întreținerea şi întreruperea arcului

Amorsarea arcului se face prin tamponarea (atingerea scurtă) a electrodului de metalul de bază ( MB) şi

ridicarea acestuia la o anumită distanţă se realizează amorsarea arcului electric ( AE ) care produce topirea

electrodului şi a metalului de bază ( MB). Amorsarea arcului pr in lovituri, care este deseori practicată, nu se

recomandă, o parte din învelişul capătului cade şi rămânând fără protecţie, poate provoca pori la începutul

cusăturii . După amorsare electrodul se înclina la 15ο

− 30ο faţă de verticală. Pentru menţinerea arcului electric

şi realizarea cusăturii, operatorul sudor deplasează electrodul pe măsura topirii acestuia spre metalul de bază cu

o viteză de avans V e de cca. 4mm/s; şi totodată deplasează arcul electric în lungul rostului cu viteza de sudare

V s variind între 1...5 mm/s, vitezele mici fiind pentru suduri la piese groase. Simultan sudorul poate executa şi

mişcări de pendulare a capătului electrodului care întreţin arcul. Mişcările electrodului în timpul sudării sunt

prezentate în figura 2 şi acestea se aleg în funcție de forma, lățimea si poziția cordonului.

Fig. 2. Mişcări de pendulare a capătului electrodului efectuate de către sudor

În cazul întreruperii procesului de sudare, amorsarea arcului se reîncepe la o distanţă de 10-15 mm de

locul întreruperii pe metalul nesudat. Întreruperea arcului se face printr-o mişcare de alunecare, în nici un caz

prin întreruperea bruscă cu ridicarea electrodului.

În cazul lipirii electrodului de piesă (îngheţării) nu trebuie folosită smulgerea din lipitură, ci se va

proceda la înclinarea electrodului lateral. în cazul în care nu se obţine dezlipirea, se desprinde electrodul din

cleştele portelectrod. Lungimea arcului, în general, se alege egală cu mărimea diametrului electrodului.

1.6 Desfăşurarea lucrării

9



Se pregătesc componentele pentru sudare şi diferite tipuri de electrozi de diferite diametre.

Se prezintă sursele de sudare folosite la sudarea manuală cu electrozi înveliţi şi posibilităţile de reglare a

parametrilor de sudare.

Se execută exerciţii de amorsare, întrerupere şi reluare a sudării.

Se execută depuneri ca diferite tipuri şi diametre de electrozi.

Se execută îmbinări cap la cap şi de colţ.

Se notează valorile parametrilor regimurilor de sudare I s , U a şi V s în fiecare caz şi se completează în

tabelul 3.

Tabelul 3

Nr.

crt.

Tipul

electrodului d e

Parametrii regimului de sudare Obs.

Pol. I s U a V s E L T s Lc

[mm] −

[A] [V] [ mm/min] [J/mm] [sec] [mm]

1.

2.

3.

4.

5.

T s − timpul de sudare; L c − lungimea cordonului de sudură.

10

lucrarea nr.1_sudarea cu arc electric_mma

Documents