pn 09-160102 –microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din...

19
PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice 1 Rezumatul fazei 16 Lucrarea este „„Elaborarea de tehnologii exploratorii pentru aplicatii industriale cu ultrasunete si electric prin presiune rezistiv”in faza XVI-a a Proiectului Nucleu PN 09 – 160 102, si se constituie ca faza suplimentara pentru anul 2015, cu denumirea: „Elaborarea de tehnologii exploratorii pentru aplicatii industriale cu ultrasunete si electric prin presiune rezistiv” Se urmareste elaborarea, dezvoltarea si examinarea de tehnologii de imbinare a materialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii si crearii unei baze interne de date, elaborare de tehnologii si obtinerea de rezultate noi prin experimente factoriale complete. Lucrarea este structurata pe 4 capitole si anume: Capitolul 1 - VERIFICARI FUNCTIONALE ECHIPAMENT SPECIALIZAT DE SUDARE HIBRIDA ELECTRIC PRIN PRESIUNESI CU ULTRASUNETE ESEPUS - 03 Echipamentul este destinat dezvoltarii inovative de noi tehnologii de imbinare,- imbinare prin procedeu hibrid electric prin presiune si cu ultrasunete a materialelor metalice cu aplicaţii multiple in diverse domenii ale industriei,- in industria electronica, electrotehnica, automobile, scopul urmarit fiind alinierea la preocuparile din laboratoare similare precum si la standardele şi normele europene în domeniu tehnicilor neconventionale de imbinare a materialelor. Dezvoltarea unor noi echipamente şi tehnologii de sudare are în vedere atit performanta procedeelor, privind reproductibilitatea calitaţii imbinarilor sudate cit şi posibilitatile de automatizare a fabricatiei, controlul şi monitorizarea proceselor tehnologice, asigurarea calitatii totale a fabricatiei, precum şi protecţia mediului inconjurator . Sistemele de comanda si programare ale echipamentului,- modulate specific, pentru sudare electrica prin presiune, sudare cu ultrasunete, comanda si control actuator electromecanic al echipamentului ESUPUS - 01 , sunt destinate interfatarii cu echipamente de sudare complexe in realizarea imbinarii de materiale metalice prin procedee hibride, asigurând parametrii tehnologici ai procesului de sudare, secvenţierea ciclogramei de sudare, procesare parametrii cu afişaj LCD. Echipamentul de specializat de sudare functioneaza in tandem prin procedeele de sudare electric prin presiune si cu ultrasunete materiale metalice. Structura echipamentului hibrid aduce in configuratie elemente constitutive ale unui echipament de sudare electrica prin presiune SEP, precum si ale unui echipament de sudare cu ultrasunete. Structura echipamentului de sudare ESUPUS – 03, prezent in imagine din figura 1 are in configurare urmatoarele elemente constitutive ale unui echipament SEP electric prin presiune: transformator de sudare 18 KVA / 380 V/ 50Hz, in componenta instalatiei electrice de forta, poz. 1. Acesta actioneaza in sistem impreuna cu contactorul static cu tiristoare si modulul de comanda si programare MCP-05ISP.

Upload: others

Post on 21-Sep-2019

16 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

1

Rezumatul fazei 16

Lucrarea este „„Elaborarea de tehnologii exploratorii pentru aplicatii industriale cu ultrasunete si electric prin presiune rezistiv”in faza XVI-a a Proiectului Nucleu PN 09 – 160 102, si se constituie ca faza suplimentara pentru anul 2015, cu denumirea: „„Elaborarea de tehnologii exploratorii pentru aplicatii industriale cu ultrasunete si electric prin presiune rezistiv”

Se urmareste elaborarea, dezvoltarea si examinarea de tehnologii de imbinare a materialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii si crearii unei baze interne de date, elaborare de tehnologii si obtinerea de rezultate noi prin experimente factoriale complete.

Lucrarea este structurata pe 4 capitole si anume: Capitolul 1 - VERIFICARI FUNCTIONALE ECHIPAMENT SPECIALIZAT DE SUDARE HIBRIDA ELECTRIC PRIN PRESIUNESI CU ULTRASUNETE ESEPUS - 03

Echipamentul este destinat dezvoltarii inovative de noi tehnologii de imbinare,- imbinare prin procedeu hibrid electric prin presiune si cu ultrasunete a materialelor metalice cu aplicaţii multiple in diverse domenii ale industriei,- in industria electronica, electrotehnica, automobile, scopul urmarit fiind alinierea la preocuparile din laboratoare similare precum si la standardele şi normele europene în domeniu tehnicilor neconventionale de imbinare a materialelor. Dezvoltarea unor noi echipamente şi tehnologii de sudare are în vedere atit performanta procedeelor, privind reproductibilitatea calitaţii imbinarilor sudate cit şi posibilitatile de automatizare a fabricatiei, controlul şi monitorizarea proceselor tehnologice, asigurarea calitatii totale a fabricatiei, precum şi protecţia mediului inconjurator . Sistemele de comanda si programare ale echipamentului,- modulate specific, pentru sudare electrica prin presiune, sudare cu ultrasunete, comanda si control actuator electromecanic al echipamentului ESUPUS - 01 , sunt destinate interfatarii cu echipamente de sudare complexe in realizarea imbinarii de materiale metalice prin procedee hibride, asigurând parametrii tehnologici ai procesului de sudare, secvenţierea ciclogramei de sudare, procesare parametrii cu afişaj LCD.

Echipamentul de specializat de sudare functioneaza in tandem prin procedeele de sudare electric prin presiune si cu ultrasunete materiale metalice. Structura echipamentului hibrid aduce in configuratie elemente constitutive ale unui echipament de sudare electrica prin presiune SEP, precum si ale unui echipament de sudare cu ultrasunete. Structura echipamentului de sudare ESUPUS – 03, prezent in imagine din figura 1 are in configurare urmatoarele elemente constitutive ale unui echipament SEP electric prin presiune: transformator de sudare 18 KVA / 380 V/ 50Hz, in componenta instalatiei electrice de forta, poz. 1. Acesta actioneaza in sistem impreuna cu contactorul static cu tiristoare si modulul de comanda si programare MCP-05ISP.

Page 2: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

2

Figura 1. Echipament specializat de sudare hibrida electric prin presiune si cu ultrasunete ESEPUS 03

Secventierea operatiei de sudare electrica prin presiune este data de componenta software a modulului de comanda şi programare a echipamentului MCP-05ISP, (poz.2)care realizează următoarele funcţii :

asigurarea dialogului cu utilizatorul prin intermediul tastaturii şi afişajului; generarea semnalelor de PWM ; afişarea elementelor de sistem ; generarea ciclogramei de sudare conform diagramei caracteristice a maşinilor de sudat

electric prin presiune [SEP]. Pornirea echipamentului de sudare cu ultrasunete se realizează de la butonul

corespunzător, marcat vizibil in spatele panoului frontal, indicată şi de iluminarea afişajului LCD a modulului de comandă şi programare ( poz.3).Acesta actioneaza asupra ansamblului rezonator mecanic, poz. 4, format din convertorul piezoceramic, poz.5, transformatorul de amplitudine poz.6 si sontroda specializate poz 7.

Pentru aceasta etapa a proiectului in vederea realizarii de tehnologii de sudare destinate unor aplicatii industriale sistemul hibrid s–a dezvoltat in directia realizarii unei interfete intre sistemul de comanda si control generator cu ultrasunete cu un sistem de operare PC, care urmeaza a fi utilizat ca front panel de comanda sisteme intrgrate hibride de sudare electric prin presiune SEP si cu ultrasunete US, precum si facilitati de achizitie date proces tehnologic de sudare.

Sistemul integrat va permite incarcarea regimurilor de sudare electric prin presiune in puncte si cu ultrsunete, achizitia parametrilor de proces, in principal amplitudine oscilatiilor ultrasonice, forta de sudare curentul de sudare, cu posibilitati de extensie pentru achizitia altor parametrii de proces, - grosimea pachetului de repere la sudare, deplasare electrozi in timpul sudarii, etc..

3

2

5

4

1

6,7

Page 3: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

3

Figura 2. Diagrama de sudare electric prin presiune si cu ultrasunete

In figura 2 se prezinta ciclograma de sudare prin procedeul hibrid electric prin presiune si cu ultrasunete. Se remarca procedeul de sudare in impulsuri, electric prin presiune alternant cu trenurile de unde ultrasonore, in variante tehnologhice inaintea sudariii rezistive A1(us), in timpul sudarii razistive, sau dupa sudarea rezistiva A2(us).Sistemele de comanda si programare ale echipamentului cu interfata software specializat,- modulate specific, pentru sudare electrica prin presiune, sudare cu ultrasunete, comanda si control electromecanic al echipamentului ESEPUS - 03 , sunt destinate interfatarii cu echipamente de sudare complexe in realizarea imbinarii de materiale metalice prin procedee hibride. In vederea realizarii de imbunari sudate destinate aplicatiilor industriale s-a realizat pentru

aceasta etapa o noua sonotroda, electrod de sudare avind caracteristici ultraacustice inbunatatite in comparatie cu sonotroda conica utilizata la etapa anterioara,- coeficient de amplificare 4,45 comparativ cu 2,75 la sonotroda conica, realizindu-se, operatiile de calibrare ultraacustica si evaluarea parametrilor amplitudine oscilatie ultraacustica cu aparatura din dotarea laboratorului de specialitate. Simularea cu program specializat KREEL ENGINEERING, rulat pe sistemul de operare PENTIUM IV, permite cunoasterea parametrilor de stare de solicitare ai sonotrodei, coeficient de amplificare, ampalsarea nodurilor si ventrelor, marimea amplitudinii, curbele de variatie ale pierderilor si a starilor de solicitare interna a sonotrodei. Sunt definite forma si dimensiunile sistemului de interfatare cu elementele de cuplare –booster sau convertor piezoceramic.

I1[SEP]

I2[SEP]

A1[US] A2[US]

A1,2[US] – AMPLITUDINE OSCILATII US I1,2 [SEP] – CURENT DE SUDARE

Page 4: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

4

Figura 3. Curba de variatie a starii de solicitare sonotroda - a, Sonotroda utilizata in experiment –

b In imaginea din figura 3 este prezentata forma si configuratia sonotrodei electrod de sudare, rezultat din programul de simulare, precum si forma reala a sontrodei utilizata in experiment. Imaginea prezinta de aemenea curba de variatie a starii de solicitare interna sonotrodei echivalenta la o amplitudine de �m,- acesta evidentiind un maxim in zona de trecere de la sectiunea circulara cu diametrul de 15 mm si referinta x = 52,5mm. Elementele de caracterizare ale sonotrodei, rezultat din programul de simulare sunt prezentate in tabelul 1

Tabelul 1 Material Vsunet

[m/s] Lungime

sonotroda [mm]

Frecventa rezonanta

kHz

Factor amplificare

Solicitare maxima Mpa/x=

Coordonata nod oscilatie

[mm]

Putere disipata [Watt]

CuZn37 3123 88 19,998 4,45 5,20 /52,5 38 2,0 10-4

Utilizind aparatura specifica de laborator, prezentata in imaginea din figura 4, s-a

masurat amplitudinea de oscilatie la virful sonotrodei. Acesata corespunde cu ampltudinea teoretica rezultat din linia ansamblului rezonator mecanic format din convertor piezocermaic, transformator de amplitudine si sonotroda.

Figura 4. Masurarea amplitudinii de oscilatie a sonotrodei

B A

0,94MPa la x=47,5mm

Page 5: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

5

Pentru verificara si calibrarea ultraacustica a convertorului piezoceramic, s-a utilizat un montaj format din generator de semnal HAMEG si osciloscop numeric TEKTRONIX TDS 2012.

S-a realizat verificarea si calibrarea ultraacustica rezonator booster asamblat cu sonotroda specializata electrod de sudare. In imaginile din figura 5 sunt prezentate graficele formelor de unda la bornele convertorului piezoceramic in trei puncte de masurare obligatorii la frecventa de rezonanta.

Figura 5. Formelor de unda la bornele ansambluli rezonator mecanic A- la rezonanta 20,.252 kHz;

Verificarea frecventei de rezonanta s-a relizat si utilizind aparatura specializate de

laborator, cu sistem portabil in sarcina si cu sonometru de labortor in conditii de verificare fara sarcina electrica., figura 6

Figura 6. Verificarea frecventei de rezonanta a- cu sistem portabil; b-cu sonometru de laborator

2. EXPERIMENTARI TEHNOLOGICE DE REALIZARE DE MICROIMBINARI Echipamentul specializat de sudare hibrida electric prin presiune si cu ultrasunete pregatit pentru aceasta etapa s-a verificat functional si s-a evaluat din punct de vedere al performantelor tehnice si tehnologice. Utilizind analizorul TECNA TE 1600, s-a realizat calibrarea echipamentului pe linia SEP, prin corelarea marimilor procentuale ale curentului de sudare programabil de la tastatura modulului de comanda si programare CS 05 si marimile reale ale curntului de sudare indicate de analizor. In tabelul 1.2 sunt prezentate valorile de corelare intre curentul de sudare programabil procentual de la tastatura modulului CS05ISP si cele indicate de analizorul TECNA. Timpul de

A B

Page 6: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

6

sudare setat a fost de 20 perioade pentru toate masuratorile. Masuratorile de calibrare s-au realizat cu circuitul secundar in scurtcircuit.

Tabelul 2

Curent de sudare %

CS05ISP

Curent de sudare kA

analizor TECNA

Timp de sudare perioade

2,5% 0,152 20 10% 0,657 20 30% 1,377 20 40% 1,922 20 50% 2,543 20 80% 4,164 20 90% 4,568 20

Programul experimetal a avut drept scop realizarea de imbinari destinate unor potentiale aplicatii industriale prin procedeul de sudare pur rezistiv si prin procedeul hibrid cu activare ultrasonica si compararea acestora din punct de vedere al aspectului imbinarilor si forma configuratiei reperelor dupa proba de incercare la tractiune prin debutonare. Programul a urmarit in esenta comportarea echipamentului la procedeul cuplat electric prin presiune rezistiv si cu utrasunente. Mentionam ca activarea cu ultrasunete s-a realizat ca timp al ciclogrmei de sudare hibrida in timpul imediat urmator incetarii trecerii curentului de sudare prin imbinare, motivat de izolarea galvanica a celor doua sisteme SEP si US. Materialele utilizate in programele experimentale au caracteristicile precizate in tabelul 3.

Tabelul 3 Nr.crt Material Grosimea

mm Rugozitate Starea

suprafetei Pozitie la sudare

1 Otel inoxidabil austeniticW1.4145

0,23x4,82 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu sonotroda

Otel inoxidabil austeniticW1.4145

0,23x4,82 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu electrod inferior

2 Otel inoxidabil austeniticW1.4145

0,3x5.2 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu sonotroda

Otel inoxidabil austeniticW1.4145

0,3x5,2 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu electrod inferior

3 Bimetal TB 1577

0,5x5,55 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu sonotroda

Otel inoxidabil feritic

0,35x4,82 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu electrod inferior

4 NiCu 0,4x2 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu sonotroda

Constantan 0,66x1,03 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu electrod inferior

5 Cu 99,95 0,4x3,34 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu sonotroda

Bimetal TB1577

0,5x5,55 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu electrod inferior

6 Otel inoxidabil 0,4x5 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu sonotroda

Folie cupru 99,95 0,08x2,5 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu electrod inferior

Page 7: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

7

Experimentul 1. Sudare otel inoxidabil austenitic banda 4.82mmx 0,23mm [Nr.Crt. 1]

Programul experimetal preliminar a avut drept scop realizarea de imbinari prin procedeul de sudare pur rezistiv si prin procedeul hibrid cu activare ultrasonica si compararea acestora din punct de vedere al aspectului imbinrilor si forma configuratiei reperelor dupa proba de incercare la tractiune prin debutonare. Programul a urmarit in esenta comportarea echipamentului la procedeul cuplat electric prin presiune rezistiv si cu utrasuente. Mentionam ca activarea cu ultrasunete s-a realizat ca timp al ciclogrmei de sudare hibrida in timpul imediat urmator incetarii trecerii curentului de sudare prin imbinare, motivat de izolarea galvanica a celor doua sisteme SEP si US. Materialele utilizate in programele experimentale au caracteristicile precizate in tabelul 4.

Tabelul 4 Material Grosimea

mm Rugozitate Starea

suprafetei Pozitie la sudare

Otel inoxidabil W1.4145

0,23 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu sonotroda

Otel inoxidabil W1.4145

0,23 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu electrodul

inferior Sistemul a fost testat in regim de sudare moale, timp de sudare 15 perioade si curent de

sudare Is 45 %. Nu s-au realizat imbinari sudate. Rezultate corespunzatoare s-au obtinut de la o valoare a curentului de sudare de75 % si

timp de sudare 15 perioade.

Experimentul 1a. Sudare fara activare cu ultrasunete Parametrii tehnologici de sudare, forma si configuaratia punctului sudat, precum si

rezultatele corespunzatoare ale probei de tractiune prin debutonare sunt prezentate in tabelul 5. Tabelul 5

PARAMETRII TEHNOLOGICI DE SUDARE Is %

Ts

Tu

Ti

P [Bar]

N Is kA

45 15

3 - 2,5 1 1,560

75 15 1 - 2,5 1 2,619

Experimentul 1b. Sudare cu activare ultrasonica.

Parametrii tehnologici de sudare, forma si configuaratia punctului sudat, precum si rezultatele corespunzatoare ale probei de tractiune prin debutonare sunt prezentate in tabelul 6.

T[perioade] 2,45

Page 8: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

8

Tabelul 6

PARAMETRII TEHNOLOGICI DE SUDARE Is %

Ts

Tu

Ti

F daN

N Is kA

45 15

3 - 2,5 1 1,360

75 15 1 - 2,5 1 2, 255

Analiza celor doua experimente evidentiaza la o apreciere preliminara dezvoltarea unui

nucleu sudat cu cca. 7% mai mare la procedeul cu activare ultrasonica in comparatie cu procedeul rezistiv singular. De asemenea aspectul profilogramelor probelor de tractiune, realizate pe echipamentul Zwig Roller, figura 7 pune in evidenta un aspect particular de rupere tenace, cu 14 % forta de tractune mai mare la activare ultrasonica.

Figura 7 . Aspectul probelor de tractiune la sudare cu actiivare ,B si si fara activare ultrsonica A

T[perioade]

Timp de activare ultrasonica 0,2s

2,75

A B

Page 9: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

9

Experimentul 2. Sudare otel inoxidabil austenitic banda 5,2mmx 0,3mm [Nr.Crt. 2]

Programul experimetal preliminar a avut drept scop realizarea de imbinari prin procedeul de sudare pur rezistiv si prin procedeul hibrid cu activare ultrasonica si compararea acestora din punct de vedere al aspectului imbinrilor si forma configuratiei reperelor dupa proba de incercare la tractiune prin debutonare. Programul a urmarit in esenta comportarea echipamentului la procedeul cuplat electric prin presiune rezistiv si cu utrasuente. Mentionam ca activarea cu ultrasunete s-a realizat ca timp al ciclogrmei de sudare hibrida in timpul imediat urmator incetarii trecerii curentului de sudare prin imbinare, motivat de izolarea galvanica a celor doua sisteme SEP si US. Materialele utilizate in programele experimentale au caracteristicile precizate in tabelul 4.

Tabelul 4 Material Grosimea

mm Rugozitate Starea

suprafetei Pozitie la sudare

Otel inoxidabil W1.4145

0,3 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu sonotroda

Otel inoxidabil W1.4145

0,3 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu electrodul

inferior Sistemul a fost testat in regim de sudare moale, timp de sudare 15 perioade si curent de

sudare Is 35 %. Nu s-au realizat imbinari sudate. Rezultate corespunzatoare s-au obtinut de la o valoare a curentului de sudare de65 % si

timp de sudare 25 perioade.

Experimentul 2a. Sudare fara activare cu ultrasunete Parametrii tehnologici de sudare, forma si configuaratia punctului sudat, precum si

rezultatele corespunzatoare ale probei de tractiune prin debutonare sunt prezentate in tabelul 5. Tabelul 5

PARAMETRII TEHNOLOGICI DE SUDARE Is %

Ts

Tu

Ti

P [Bar]

N Is kA

35 15

3 - 2,5 1 1,560

65 25 1 - 2,5 1 2,319

Experimentul 2b. Sudare cu activare ultrasonica. Parametrii tehnologici de sudare, forma si configuaratia punctului sudat, precum si

rezultatele corespunzatoare ale probei de tractiune prin debutonare sunt prezentate in tabelul 6 si figura 8.

T[perioade]

2,45

Page 10: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

10

Tabelul 6

PARAMETRII TEHNOLOGICI DE SUDARE Is %

Ts

Tu

Ti

F daN

N Is kA

35 15

3 - 2,5 1 1,560

65 25 1 - 100 1 2, 275

Analiza celor doua experimente evidentiaza la o apreciere preliminara dezvoltarea unui

nucleu sudat cu cca. 7% mai mare la procedeul cu activare ultrasonica in comparatie cu procedeul rezistiv singular. De asemenea aspectul profilogramelor probelor de tractiune, realizate pe echipamentul Zwig Roller, figura 7 pune in evidenta un aspect particular de rupere tenace, 707 N la sudare far activare ultrsonica si 811,5 N la sudare cu activare ultrasonica

T[perioade]

Timp de activare ultrasonica 0,2s

2,45

Figura 8 . Aspectul probelor de tractiune la sudare cu activare A si fara activare ,B

A B

Page 11: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

11

Experimentul 3. Sudare otel inoxidabil austenitic gros 0,16mm cu otel inoxidabil ER 307 Si, D=1,17 mm [Nr.Crt. 3]

Programul experimetal preliminar a avut drept scop realizarea de imbinari prin procedeul de sudare pur rezistiv si prin procedeul hibrid cu activare ultrasonica si compararea acestora din punct de vedere al aspectului imbinrilor si forma configuratiei reperelor dupa proba de incercare la tractiune prin debutonare. Materialele utilizate in programele experimentale au caracteristicile precizate in tabelul 7.

Tabelul 7 Material Grosimea

mm Rugozitate Starea

suprafetei Pozitie la sudare

Otel inoxidabil

0,16 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu sonotroda

Otel inoxidabil ER 307Si

D=1,17 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu electrodul

inferior Sistemul a fost testat in regim de sudare moale, timp de sudare 12 perioade si curent de

sudare Is 38 %. Nu s-au realizat imbinari sudate.fara activare ultrasonica Rezultate corespunzatoare s-au obtinut de la o valoare a curentului de sudare de65 % si

timp de sudare 25 perioade.

Experimentul 3a. Sudare fara activare cu ultrasunete Parametrii tehnologici de sudare, forma si configuaratia punctului sudat, prin microscopie

optica, precum si rezultatele corespunzatoare ale probei de tractiune sunt prezentate in tabelul 8 si fugura 9.

Tabelul 8

PARAMETRII TEHNOLOGICI DE SUDARE Is %

Ts

Tu

Ti

P [Bar]

N Is kA

35 15

3 - 2,5 1 1,560

75 20 1 - 2,5 1 2,319

T[perioade]

Page 12: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

12

Experimentul 3 b. Sudare cu activare ultrasonica. Parametrii tehnologici de sudare, forma si configuaratia punctului sudat, microscopie

optica, precum si rezultatele corespunzatoare ale probei de tractiune sunt prezentate in tabelul 9 si figura 9

Tabelul 9

PARAMETRII TEHNOLOGICI DE SUDARE Is %

Ts

Tu

Ti

F [Bar]

N Is kA

35 15

3 - 2,5 1 1,560

75 25 1 - 2,5 1 2, 275

Analiza celor doua experimente evidentiaza la o apreciere preliminara dezvoltarea unui

nucleu sudat cu cca. 7% mai mare la procedeul cu activare ultrasonica in comparatie cu procedeul rezistiv singular.

De asemenea aspectul profilogramelor probelor de tractiune, realizate pe echipamentul Zwig Roller, figura 9 pune in evidenta un aspect particular de rupere tenace, 749,6 N la sudare fara activare ultrsonica si 614,5 N la sudare cu activare ultrasonica.

T[perioade]

Timp de activare ultrasonica 0,2s

Figura 9 . Aspectul probelor de tractiune la sudare cu activare A si fara activare ,B

B A

Page 13: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

13

Experimentul 4. Sudare otel inoxidabil austenitic gros 0,23 mm cu otel inoxidabil ER 307 Si, D=1,17 mm [Nr.Crt. 4]

Programul experimetal preliminar a avut drept scop realizarea de imbinari prin procedeul de sudare pur rezistiv si prin procedeul hibrid cu activare ultrasonica si compararea acestora din punct de vedere al aspectului imbinrilor si forma configuratiei reperelor dupa proba de incercare la tractiune prin debutonare. Materialele utilizate in programele experimentale au caracteristicile precizate in tabelul 10.

Tabelul 10 Material Grosimea

mm Rugozitate Starea

suprafetei Pozitie la sudare

Otel inoxidabil

0,23 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu sonotroda

Otel inoxidabil ER 307Si

D=1,17 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu electrodul

inferior Sistemul a fost testat in regim de sudare moale, timp de sudare 14 perioade si curent de

sudare Is 40 %. Nu s-au realizat imbinari sudate. Rezultate corespunzatoare s-au obtinut de la o valoare a curentului de sudare de77,5 %

si timp de sudare 20 perioade.

Experimentul 4a. Sudare fara activare cu ultrasunete

Parametrii tehnologici de sudare, forma si configuaratia punctului sudat, prin microscopie optica, precum si rezultatele corespunzatoare ale probei de tractiune sunt prezentate in tabelul 8 si figura 10.

Tabelul 8

PARAMETRII TEHNOLOGICI DE SUDARE Is %

Ts

Tu

Ti

P [Bar]

N Is kA

40 14

3 - 2,5 1 1,360

77,5 20 1 - 2,5 1 2,419

Experimentul 4 b. Sudare cu activare ultrasonica.

Parametrii tehnologici de sudare, forma si configuaratia punctului sudat, microscopie optica, precum si rezultatele corespunzatoare ale probei de tractiune sunt prezentate in tabelul 9 si figura 9

Tabelul 9

T[perioade]

Page 14: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

14

PARAMETRII TEHNOLOGICI DE SUDARE Is %

Ts

Tu

Ti

F [Bar]

N Is kA

35 15

3 - 2,5 1 1,560

75 25 1 - 2,5 1 2, 275

Analiza celor doua experimente evidentiaza la o apreciere preliminara dezvoltarea unui

nucleu sudat cu cca. 7,5 % mai mare la procedeul cu activare ultrasonica in comparatie cu procedeul rezistiv singular. De asemenea aspectul profilogramelor probelor de tractiune, realizate pe echipamentul Zwig Roller, figura 9 pune in evidenta un aspect particular de rupere tenace, 398,4 N la sudare fara activare ultrsonica si 577,2 N la sudare cu activare ultrasonica.

Experimentul 5. Sudare aliaj cupru Cu Si 5 cu conductor multifilar cupru crimp CuNi [Nr.Crt. 5]

Programul experimetal preliminar a avut drept scop realizarea de imbinari prin procedeul de sudare pur rezistiv si prin procedeul hibrid cu activare ultrasonica si compararea acestora din

T[perioade]

Timp de activare ultrasonica 0,2s

Figura 10 . Aspectul probelor de tractiune la sudare cu activare A si fara activare ,B

B A

Page 15: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

15

punct de vedere al aspectului imbinrilor si forma configuratiei reperelor dupa proba de incercare la tractiune prin debutonare. Materialele utilizate in programele experimentale au caracteristicile precizate in tabelul 11.

Tabelul 11 Material Grosimea

mm Rugozitate Starea

suprafetei Pozitie la sudare

CuSi5

0,4 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu sonotroda

CuNi - 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu electrodul

inferior Sistemul a fost testat in regim de sudare moale, timp de sudare 14 perioade si curent de

sudare Is 40 %. Nu s-au realizat imbinari sudate. Rezultate corespunzatoare s-au obtinut de la o valoare a curentului de sudare de77,5 %

si timp de sudare 20 perioade.

Experimentul 5a. Sudare fara activare cu ultrasunete

Parametrii tehnologici de sudare, forma si configuaratia punctului sudat, prin microscopie optica, precum si rezultatele corespunzatoare ale probei de tractiune sunt prezentate in tabelul 12 si figura 11.

Tabelul 12

PARAMETRII TEHNOLOGICI DE SUDARE Is %

Ts

Tu

Ti

P [Bar]

N Is kA

40 14

3 - 2,5 1 1,360

77,5 20 1 - 2,5 1 2,419

Experimentul 5 b. Sudare cu activare ultrasonica.

Parametrii tehnologici de sudare, forma si configuaratia punctului sudat, microscopie optica, precum si rezultatele corespunzatoare ale probei de tractiune sunt prezentate in tabelul 13 si figura 11.

T[perioade]

Page 16: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

16

Tabelul 13

PARAMETRII TEHNOLOGICI DE SUDARE Is %

Ts

Tu

Ti

F [Bar]

N Is kA

35 15

3 - 2,5 1 1,560

75 20 1 - 2,5 1 2, 275

Analiza celor doua experimente evidentiaza la o apreciere preliminara dezvoltarea unui nucleu sudat cu cca. 7,5 % mai mare la procedeul cu activare ultrasonica in comparatie cu procedeul rezistiv singular. De asemenea aspectul profilogramelor probelor de tractiune, realizate pe echipamentul Zwig Roller, figura 11 pune in evidenta un aspect particular de rupere tenace, 138,7 N la sudare fara activare ultrsonica si 143,7 N la sudare cu activare ultrasonica.

T[perioade]

Timp de activare ultrasonica 0,2s

Figura 11 . Aspectul probelor de tractiune la sudare cu activare A si fara activare ,B

BA

Page 17: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

17

Experimentul 6. Sudare otel inoxidabil austenitic 0,23mm cu conductor multifilar Alumel 0,3mm x 7 [Nr.Crt. 6]

Programul experimetal preliminar a avut drept scop realizarea de imbinari prin procedeul de sudare pur rezistiv si prin procedeul hibrid cu activare ultrasonica si compararea acestora din punct de vedere al aspectului imbinrilor si forma configuratiei reperelor dupa proba de incercare la tractiune prin debutonare. Materialele utilizate in programele experimentale au caracteristicile precizate in tabelul 14.

Tabelul 14 Material Grosimea

mm Rugozitate Starea

suprafetei Pozitie la sudare

Otel inoxidabil Austenitic

0,3 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu sonotroda

Alumel Multifilar

- 0,4 Curatire prin abraziune

In contact cu electrodul

inferior Sistemul a fost testat in regim de sudare moale, timp de sudare 12 perioade si curent de

sudare Is 38 %. Nu s-au realizat imbinari sudate. Rezultate corespunzatoare s-au obtinut de la o valoare a curentului de sudare de 80% si

timp de sudare 20 perioade.

Experimentul 6a. Sudare fara activare cu ultrasunete

Parametrii tehnologici de sudare, forma si configuaratia punctului sudat, prin microscopie optica, precum si rezultatele corespunzatoare ale probei de tractiune sunt prezentate in tabelul 15 si figura 12.

Tabelul 15

PARAMETRII TEHNOLOGICI DE SUDARE Is %

Ts

Tu

Ti

P [Bar]

N Is kA

40 14

3 - 2,5 1 1,360

80 20 1 - 2,5 1 2,419

Experimentul 6 b. Sudare cu activare ultrasonica.

Parametrii tehnologici de sudare, forma si configuaratia punctului sudat, microscopie optica, precum si rezultatele corespunzatoare ale probei de tractiune sunt prezentate in tabelul 13 si figura 12.

T[perioade]

Page 18: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

18

Tabelul 13

PARAMETRII TEHNOLOGICI DE SUDARE Is %

Ts

Tu

Ti

F [Bar]

N Is kA

35 15

3 - 2,5 1 1,560

80 20 1 - 2,5 1 2, 275

Analiza celor doua experimente evidentiaza la o apreciere preliminara dezvoltarea unui

nucleu sudat cu cca. 7,5 % mai mare la procedeul cu activare ultrasonica in comparatie cu procedeul rezistiv singular. De asemenea aspectul profilogramelor probelor de tractiune, realizate pe echipamentul Zwig Roller, figura 12 pune in evidenta un aspect particular de rupere tenace, 138,7 N la sudare fara activare ultrsonica si 143,7 N la sudare cu activare ultrasonica.

T[perioade]

Timp de activare ultrasonica 0,2s

Figura 12 . Aspectul probelor de tractiune la sudare cu activare A si fara activare ,B

A B

Page 19: PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin ... 16.pdfmaterialelor ingineresti din familia materialelor oteluri inoxidabile si connductori multifilari, in vederea optimizarii

PN 09-160102 –Microimbinarea materialelor neferoase prin procedee termosonice

19

3. APLICATII TEHNOLOGICE DE REALIZARE DE MICROIMBINARI IN INDUSTRIE Aplicatii posibile in urmatoarele industrii:

- Fabricatia de acumulatori pentru telefonia celulara - Fabricatia de garnituri spiometalice pentru enregia termica - Fabricatia e senzori de temperatura - Aplicatii in industria electrotehnica pentru sudare de materiale dismilare

Capitolul 4 - CONCLUZII

Analizind rezultatelor obtinute la aceasta etapa a proiectului se pot enunta urmatoarele concuzii:

In plan national preocuparile de la ISIM Timisoara in domeniul tehnologiilor de imbinare cu ultrasunete a materialelor metalice, si a materialelor noi, a tehnicilor imbinare cu fascicul laser, sunt de o deosebita actualitate, in consonanta deplina cu activitati de cercetare precompetitiva dezvoltate in institute consacrate.

Prezentul proiect nucleu valorizeaza un potential tehnic, tehnologic si de resurse umane

in acumulare la ISIM Timisoara in domeniul tehnologiilor de imbinare a materialelor prin procedeele cu energie electroultraacustica, i tehnologii hibride.

Rezultatele obtinute la aceasata etapa vor fi utile in in vederea continuarii programului de

activitati de cercetare precompetitive in domeniul dezvoltarii inovative de noi tehnologii de imbinare a materialelor prin procedeele de sudare electric prin presiune prin efect rezistiv (SEP + US), imbinarea hibrida a sistemelor de laborator dezvolyate pentru aplicatii industriale.

Valorificarea etapelor parcurse necesita continuarea activitatilor de cercetare precompetitiva

cu noi etape care preconizeaza realizarea urmatoarelor obiective de viitor: Programul experimental exploratoriu a fost realizat pe baza unor tehnologii de imbinare in

care parametrii utilizati, respectiv timp de sudare, forta de apasare la sudare si amplitudinea de vibrare ultrasonica, au fost alesi dupa un model experimental programat, si care sa satisfaca cerintele rezultate din documentele normative, cerintele privind aceste categorii de materiale si aplicatii, otel inoxidabil,

Se evidentiaza factorul principal de influenta (timp de sudare, forta de apasare la sudare si amplitudinea)

S-au create premisele consolidarii unei banci de date pentru microimbinarea termosonica pentru materiale similare si disimilare otel inoxidabil.

Responsabil proiect, Dr. Ing.Octavian OANCA