procedee de sudare

SUPORT DE CURS

SUDOR

PROCEDEE DE SUDARE

ROMÂNIA CENTRUL REGIONAL DE FORMARE PROFESIONALĂ A

ADULŢILOR

BRAŞOV Strada Poienelor Nr.5 Tel/Fax (+04068)419081

SUDAREA CU ARC ELECTRIC

1. NOTIUNI INTRODUCTIVE

Sudarea manuală cu arc electric, sau mai curent, sudarea manuală cu arc electric cu electrod învelit, datorită simplităţii utilajelor necesare, precum şi a largilor sale posibilităţi, este în prezent procedeul de sudare cel mai răspândit.

1.1. Arcul electric În cazul sudării cu arc electric, sursa de căldură necesară topirii metalului o

constituie descărcarea continuă a curentului electric între doi sau mai mulţi electrozi , descărcare denumită arc-electric.

Această descărcare electrică este însoţită de o dezvoltare puternică de căldură , precum şi de radiaţii luminoase vizibile şi invizibile (infraroşii şi ultraviolete).

În principiu, un arc electric se compune din patru domenii distincte

- pata catodică, pata luminoasă la nivelul polului negativ (catod);- pata anodică, pata luminoasă la nivelul polului pozitiv (anod);- coloana arcului, coloana gazoasă cu temperatura ridicată care face legătura

între pata catodică şi cea anodică;- aureola arcului, coroana luminoasă de gaze ce înconjoară coloana arcului.

Sub acţiunea diferenţei de potenţial dintre catod (-) şi anod (+), la catod are loc o emisiune de electroni, cu atât mai intensă, cu cât intensitatea curentului este mai mare.

Sub acţiunea diferenţei de potenţial, la pata catodică are loc o emisiune de electroni care datorită sarcinii lor negative sunt atraşi de pata catodică.

2

Emisiunea de electroni este cu atât mai intensă cu cât

intensitatea curentului electric ce

trece prin arc este mai mare. În drumul lor către poarta anodică, electronii izbesc diferite molecule, şocul produs dând naştere ionilor care sunt molecule cu sarcini electrice.

Majoritatea gazelor (argonul, azotul, hidrogenul etc.) formează ioni pozitivi, prin pierderea câte unui electron. În acest fel, după ciocnire, cei doi electroni (cel care a provocat ciocnirea şi cel pierdut de molecula gazului) se îndreaptă către anod, în timp ce ionul pozitiv se reîntoarce la catod pe care îl bombardează.

Molecula oxigenului prin ciocnire, captează electronul respectiv, formând ioni negativi care se îndreaptă spre anod .

Prin urmare, în arcul electric sunt trei categorii de deplasări de particule:- electronii care sunt emişi în principal de catod şi bombardează anodul;- ionii pozitivi care se reîntorc la catod;- ionii negativi care se îndreaptă spre anod.Avnd în vedere că viteza electronilor este mult mai mare decât a ionilor, se

poate afirma că majoritatea curentului electric, în arc, este transportat de către electroni. Emisiunea de electroni de la catod are loc sub influenţa unui anumit potenţial electric sau a temperaturii ridicate, emisia fiind cu atât mai puternică cu cât intensitatea curentului este mai mare.

Bombardarea anodului şi catodului de către particulele electrice, generează o puternică dezvoltare de căldură.

Coloana arcului, conţinând un număr aproximativ egal de sarcini negative şi pozitive, din punct de vedere electric este neutră, astfel că ea reprezintă un mediu, cu înaltă temperatură, local în echilibru electric şi termic, care se găseşte în evoluţie continuă , cunoscut sub denumirea de ‘plasmă’.

În ceea ce priveşte temperatura, pata catodică atinge cca 2500°C, cea anodică cca 3200°C, coloana arcului ajungând la aproximativ 5200°C.

Fenomenele ce au loc în arcul electric prezintă următoarele caracteristici : arcul electric se formează şi funcţionează stabil prin emisia de electroni de

la catod (polul - ) astfel că:- arcul electric este strâns legat de pata catodică , deplasându-se odată cu ea;- pentru amorsarea arcului este necesară o tensiune suficient de mare, ca să

determine emisia de electroni;- la un electrod cald, arcul se amorsează mai uşor decât la unul rece, dacă

electrodul este legat la polul negativ (catodul) al sursei;

3

- pentru fiecare diametru de electrod corespunde o intensitate de curent minimă, sub care arcul electric nu este stabil, deoarece datorită unei emisiuni insuficiente de electroni, catodul se răceşte;

- toate cauzele care favorizează emisia de electroni şi fenomenul de ionizare , îmbunătăţesc stabilitatea arcului;

anodul (polul +) fiind supus bombardamentului electronic, se încălzeşte mai puternic decât catodul (polul-);

coloana arcului se comportă ca o flacără obişnuită, astfel că un curent de gaz, suficient de puternic, o poate stinge;

coloana arcului se comportă ca un conductor electric flexibil, care se supune legilor electromagnetismului; în speţă, un câmp magnetic poate devia poziţia normală a coloanei arcului, producând fenomenul “suflul arcului”.

2. SUDAREA CU ARC ELECTRIC CU ELECTROZI ÎNVELIŢI

2.1 Tehnica sudării în diferite poziţii

Arcul electric, după amorsare, se menţine uşor, dacă lungimea lui este corectă, adică cu ceva mai mică decât diametrul electrodului. În acest scop, pe măsura topirii electrodului, este necesar să i se imprime mişcările de apropiere de piesa de sudat; pentru execuţia rândului de sudură mai sunt necesare şi mişcările de oscilaţie (mai late sau mai înguste sau fără aceste mişcări în cazul rândurilor filiforme), precum şi mişcarea de înaintare de-a lungul rostului de sudat. În cazul rândurilor late, mişcările de oscilaţie trebuie să fie însoţite şi de menţineri sau de mici oscilaţii la marginile rândurilor, în vederea obţinerii pătrunderii necesare în aceste locuri. În afară de aceste mişcări, înclinarea electrodului sau a piesei influenţează în mare măsură pătrunderea sudurii în metalul de bază, care poate varia în funcţie de necesitate.

Ţinând seama că poziţiile de sudare pot diferi, în funcţie de poziţia în spaţiu a axei longitudinale a sudurilor, la execuţia acestora se va ţine seama de indicaţiile date mai înainte din punctul de vedere al intensităţii curentului de sudare corespunzător diametrului electrodului şi poziţiei; la sudarea a două grosimi diferite, se va ţine seama că, pentru obţinerea unei îmbinări de calitate, arcul se va menţine timpi mai scurţi ceea ce ar duce la perforări şi curgeri de material.

Pentru execuţia sudurilor este necesar ca electrodului , după ce a fost aşezat în poziţia corectă de sudare, să i se imprime mişcările în funcţie de lăţimea necesară a rândului de executat.

4

Pentru sudarea în poziţie orizontală, în jgheab sau a sudurilor de încărcare , electrodul se va ţine înclinat conform reprezentării din figurii de mai jos.

Se va ţine seama ca la executarea primului rând al celui de-al doilea strat la poziţia în jgheab axa electrodului să fie (în secţiune) pe bisectoarea unghiului format între primul strat şi suprafaţa piesei; aceeaşi poziţie se menţine şi la executarea rândurilor straturilor de încărcare.

Pentru sudarea în poziţie orizontală a îmbinărilor în V şi X, pentru primul , al doilea şi al treilea rând (care în cazul reprezentat formează straturi), electrodului i se vor imprima poziţiile şi mişcările conform figurii de mai jos.

Pentru sudarea orizontală de colţ cu un perete vertical sau sudarea orizontală în plan înclinat, poziţia electrodului va fi aproximativ simetrică faţă de unghiul dintre table, cu tendinţă de menţinere mai mult spre tabla verticală, astfel încât electrodul să formeze cu tabla orizontală circa 40°, pentru cazul când grosimea tablelor este aceeaşi şi asimetrică formând un unghi mai mare cu tabla mai groasă, în vederea obţinerii pătrunderii necesare. În sensul de înaintare, electrodul se va înclina cu circa 70°, cu mişcările din figura.

6

La sudarea orizontală pe perete vertical sau sudarea orizontală cu pereţi înclinaţi primul rând (strat) depus ( în cazul prelucrării în Y , asimetric conform fig) se va executa cu electrodul menţinut la 90° faţă de tabla verticală şi cu o înclinare de 70° în sensul de înaintare, iar primul rând al celui de-al doilea strat, de la bază, cu un unghi de 60° faţă de tabla verticală cu aceeaşi înclinare. Pentru rândul al treilea, unghiul cu tabla verticală va fi de 100°, iar înclinarea în sensul de înaintare tot de 70°, cu mişcările conform figurii.

7

Mişcările cu pas mare reprezentate în figura nu se recomandă, în special, la folosirea electrozilor cu înveliş bazic, deoarece se produc porozităţi.

2.2 Sudarea tablelor şi a profilelor subţiri

La sudarea tablelor subţiri sub 3 mm grosime de perete este mai avantajoasă sudarea cu curent continuu, polaritate inversă, deoarece în acest caz tabla fiind catod are o temperatură mai joasă şi pot fi realizate cusături mai aspectuoase fără străpungeri, cu viteze mărite de sudare, datorită topirii mai intense a electrodului.

În cazul sudării cu curent alternativ se recomandă transformatoare cu tensiuni mari în gol, în care caz amorsarea şi menţinerea arcului sunt mai bune, astfel încât rezultă suduri mai aspectuoase. Se recomandă folosirea cablurilor de sudare subţiri, cu secţiunea de 16 sau 25 mm² extraflexibile şi cleşti portelectrod de masă redusă (maximum 200 g) care sunt cei mai corespunzători sudării cu electrozi subţiri de 1,6; 2 şi 2,5 mm diametru.

Tablele şi profilele cu grosimea peretelui sub 1 mm se pot suda cu electrozi înveliţi numai prin suprapunere, cu partea suprapusă aşezată peste o garnitură de cupru şi presată conform figurii.

11

În locul garniturii de cupru poate fi folosită şi o garnitură de oţel, însă în acest caz se pot produce perforări şi lipiri de garnitură, dacă se depăşesc anumite intensităţi de curent.

Tablele de 1-1,5 mm se sudează cap la cap în I fără interstiţii sau bordurate , aşezate pe o garnitură de cupru (fig.) sau pe o bandă de oţel, aşezată sub rost, care rămâne sudată de table (fig). Se folosesc: electrozi de 1,6 mm, curent continuu de 30-40A , polaritate inversă. Tablele cu grosimea de 1,5 – 2 mm se sudează aşezate pe masa de lucru fără interstiţiu , cu electrozio de 2 mm diametru, cu curent continuu de 40-50A , polaritate inversă. Tablele între 2 şi 3 mm se sudează cu un mic interstiţiu (<0,5 mm(cu electrozi de 2 sau 2,5 mm diametru, cu curent de 50-60A. Îmbinarea tablelor subţiri mai poate fi efectuată folosind şi alte rosturi (fig.)

La sudarea cusăturilor de colţ la table suprapuse în L sau T se vor folosi curenţi de sudare măriţi faţă de cei daţi mai înainte. Pentru tablele cu margini răsfrânte este mai indicată folosirea procedeelor fără metal de adaos (electrozi înveliţi), folosindu-se procedeele cu flacără sau electrozi cu cărbune. De cea mai mare importanţă este pregătirea tablelor; după prindere, ele trebuie ciocănite şi îndreptate , în vederea unei perfecte păsuiri a marginilor lor. Rândurile de sudură se vor executa în trepte inverse , adică sensul de înaintare al sudurii va fi de sens contrar sensului de execuţie a elementelor de suduri.

În figura sunt reprezentate două moduri de sudare , după prindere, a cusăturilor de table subţiri; cu I (la partea superioară) se indică modul de execuţie a sudurilor în trepte inverse (pas de pelerin), în cazul când lungimea de sudat nu trece de 0,5-0,6 m şi se începe de la un capăt, sudându-se în trepte inverse până la celăîlaltcapăt; ultima treptă se execută în sens direct. Cu II (la partea inferioară) se indică modul de sudare în cazul cusăturilor lungi, unde se începe de la mijloc şi se sudează în sens invers sensului de înaintare conform săgeţilor, în ordinea: 1,2,3 etc. Ultimile trepte de suduri la capete se execută în sensul de înaintare al sudării.

12

Prin această ordine de sudare se obţin tensiunile interne şi deformaţiile cele mai mici.

Consumul de electrozi variază în funcţie de grosimea tablei şi de diametrul electrodului folosit.

În tabel se dă, pentru diferite grosimi de table şi diferite mărimi de rosturi, masa cusăturilor, în g/m. Ţinând seamă că la electrozii mijlociu înveliţi masa electrodului, faţă de masa cusăturii, este cu circa 30% mai mare, iar la cei gros înveliţi, cu circa 40% mai mare, cu aceste adaosuri se deduce şi consumul de electrozi pe metru liniar de cusătură. Cei mai recomandaţi electrozi la sudarea tablelor subţiri sunt electrozii cu înveliş titanic de grosime medie sau gros înveliţi în special pentru sudarea de colţ exterior sau pentru sudarea semicoborâtoare.

2.3 Sudarea tablelor şi a profilelor de grosime medie

Tablele cu grosimea de 3…6 mm se sudează: în I (la sudarea bilaterală până la grosimea de 5 mm), în V ( la sudarea în T) , de colţ ( ) , la table suprapuse sau în L, pe muchie şi în găuri rotunde sau alungite conform tabelului.

13

Aceste suduri se execută tot în trepte inverse, însă succesiv pe linii de suduri. După ce se execută cele patru suduri 1 pe cele patru linii de suduri (două în continuare, două decalate ), se trece la treptele 2, apoi la cele următoare.

Masa cusăturilor executate variază în funcţie de grosimea tablelor şi de rostul dintre ele. Pentru grosimi de 4-6 mm se dau în tabel masele cusăturilor în g/m pentru sudurile executate pe una din părţi sau bilateral, la îmbinările în I şi la îmbinările în V.

Din aceste mase se calculează masa electrozilor necesari pe metru liniar, cu un adaos de circa 30% pentru electrozii mediu înveliţi şi un adaos de circa 40% pentru cei gros înveliţi. Cei mai corespunzători electroză pentru sudarea tablelor mijlocii din oţel cu conţinut de carbon, sub 0,25%, sunt cu înveliş titanic, mediu sau gros. La sudarea tablelor cu conţinut de carbon peste 0,25% sau a oţelurilor slab aliate, se recomandă folosirea electrozilor cu înveliş bazic.

2.4. Sudarea tablelor şi profilelor groase

Tablele şi profilele cu grosimea peste 6 mm, fiind groase, se sudează numai cu rosturile prelucrate; în funcţie de grosime, ele pot fi (conform tabelului): în V cu sau fără suport, în Y,X,K, de colţ, în găuri etc. La sudarea în T sau L, latura în contact cu suprafaţa plană a peretelui poate fi neprelucrată, în care caz sudura executată este de colţ, (∆) sau prelucrată, în care caz sudura poate fi în 1/2V, 1/2Y, K etc. La sudarea grosimilor mari, îmbinările sunt formate din straturi multiple, iar straturile la rândul lor pot fi executate din mai multe rânduri, în special dacă grosimile sunt mari.

17

Sudurile bilaterale în X, dublu U, K sunt simetrice faţă de planul mediu de grosime , astfel încât straturile se execută în aceeasi ordine ca şi pentru rosturile unilaterale. În măsura posibilităţilor este indicat ca sudurile să fie executate în poziţie orizontală sau orizontală în jgheab, acestea fiind cel mai comod de executat, cu productivitatea maximă. În vederea prevenirii deformaţiilor se recomandă ca sudurile bilaterale să fie executate prin întoarceri succesive, pe baza indicaţiilor din tehnologie, pentru sudura respectivă. În multe cazuri însă, grosimile mari, în special la sudarea pe şantiere, se execută şi la poziţiile orizontale pe perete vertical, verticale sau peste cap.

În figura se prezintă îmbinări de rosturi executate în diferite poziţii în spaţiu şi ordinea de execuţie a rândurilor, respectiv a straturilor de sudură. Rândul de la baza cusăturii se execută în general filiform , însă bine pătruns pe ambele părţi ale rostului. Rândurile următoare se execută cu oscilaţii transversale. Este foarte important ca la sudarea unui rând să se realizeze o bună îmbinare cu materialul de bază şi cu rândul adiacent sau cu rândurile adiacente depuse anterior. Rândurile de umplere a rostului se execută cu lăţimea de maximum 3-4 ori diametrul electrodului folosit. Rândurile de la suprafaţă numite şi rânduri de acoperire, pot fi executate cu lăţimea de 4-6 ori diametrul electrodului (la sudarea în poziţie orizontală). Deşi depunerile late sunt comod de executat la grosimi mari, mai indicate sunt rândurile înguste, care prezintă avantaje din punct de vedere metalurgic, deoarece în acest caz granulaţia sudurii fiind mai fină, datorită influenţei termice pe care o au rândurile posterioare asupra celor anterior depuse, tenacitatea sudurilor este mai bună; de aceea , în prezent, nu se recomandă la sudarea grosimilor mari execuţia rândurilor late decât numai a straturilor de acoperire.

18

Din cauza multiplelor rânduri necesare umplerii rosturilor la sudarea grosimilor mari, tensiunile interne şi deformaţiile ce rezultă pot fi şi ele foarte mari şi în multe cazuri se produc fisuri. Sudabilitatea unui metal depinde şi de grosimea acestuia; de aceea, pentru sudarea grosimilor mari este indicată, în multe cazuri, preîncălzirea, iar operaţia de sudare se recomandă să fie executată printr-o anumită succesiune a depunerii rândurilor, corespunzătoare grosimii de sudat. Sudarea în trepte inverse, succesive, arătată la sudarea tablelor şi profilelor de grosime mijlocie se aplică numai până la grosimi de maximum 15 mm. Aceasta se explică prin faptul că sudarea în trepte inverse, aplicându-se şi pe lungimea rostului, prezintă dezavantajul că sudurile depuse se răcesc, iar sudarea unui nou rând se execută peste suduri reci. La sudarea grosimilor mari este necesar ca rândurile e posterioare să nu fie depuse peste rândurile reci, ci acestea să fie cât mai calde, ferind astfel formarea structurilor fragile.

Materialele peste 15 mm grosime se sudează prin alte metode, după cum urmează:

- metoda în cascadă, la care, după ce s-a depus un rând de 100-300 mm, rândul al doilea se începe la 100-300 mm de capătul primului rând, adică la o distanţă cât lungimea rândului depus, şi se sudează spre el până aproape de capătul primului rând; urmează rândul al treilea depărtat cu acelaşi pas de al doilea (100-300mm), sudându-se spre rândurile depuse, şi se trece peste el, până aproape de capătul celui de-al doilea rând depus, continuându-se astfel si cu celelalte rânduri , conform figurii a;

- metoda în cocoaşă, care constă în executarea unui rând de 100-300 mm, după care, de la o distanţă de aceeaşi lungime cu rândul efectuat, dintr-o parte sau alta , se execută un nou rând spre cel executat anterior, se trece peste ele şi se execută în continuare rândul până ce a fost depăşit cu o aceeaşi distanţă , conform figurii b;

- metoda în blocuri , folosită în special la sudarea de încărcare la piese groase , care constă din execuţia de blocuri de 80-100 mm lungime , la intervale între ele de 30-40 mm şi care, după ce au fost terminate complet, se sudează între ele, depunându-se sudură în intervale (figura c).

În general, această metodă se aplică după preîncălzirea piesei, atât înainte de execuţia blocurilor, cât şi înainte de începerea sudării intervalelor dintre blocuri.

19

După cum se constată din descrierea metodelor de sudare a tablelor groase, rândurile superioare se depun imediat peste cele inferioare, astfel încât sudura nu are timp să se răcească. Lucrul în general începe din mai multe locuri, de către mai mulţi sudori deodată. Umplerea cusăturilor aflate sub nivel, la metoda în cocoaşă, se execută imediat ce s-a ajuns la nivelul superior, după care se începe execuţia unei noi cocoaşe în ordinea prevăzută de tehnologie. Este foarte important, de asemenea, ca rândurile executate să nu fie cu capetele terminate în acelaşi plan, ci decalate între ele spre a se preveni formarea de cratere marginale în aceeaşi secţiune a sudurii, în care caz nu se produc pori şi fisuri.

Lungimea pasului rândurilor poate fi mărită până la 500-600mm la primele două metode, dacă materialul are o bună sudabilitate, deoarece prin mărirea pasului rândului depus până la depunerea rândului anterior, sudura nu se răceşte sub 150-200˚C. În mai multe cazuriînsă este recomandat ca înainte de sudare materialul de bază să fie preîncălzit. La sudarea în jgheab se recomandă ca grosimile mari să fie sudate cu electroză groşi , de minimum 5 mm diametru. În cazul când la execuţia rândurilor se produc scurgeri, se trece la electrozi cu diametrul mai mic .

La sudarea verticală şi la sudarea orizontală pe perete vertical , se recomandă ca sudurile să fie executate simultan de către doi sudori , aşezaţi unul de o parte şi celălalt de partea opusă a rostului. La fel, şi în acest caz se va evita producerea de băi de sudură prea mari, care provoacă scurgeri. La sudarea de poziţie , nu se recomandă folosirea electrozilor cu diametrul peste 4 mm, iar intensităţile de curent se vor micşora faţă de cele folosite la sudarea orizontală.

20

Se vor evita, de asemenea, depunerile cu secţiuni prea mari; secţiunea sudurii se recomandă să nu depăşească de trei ori secţiunea electrodului. La rădăcină, stratul depus nu trebuie să fie de secţiune mare, în schimb să fie bine pătruns şi aliat uniform cu marginile rostului. La suprafaţa exterioară, rândurile sau straturile depuse pot fi late (până la maximum 6 ori diametrul electrodului), pentru obţinerea unui aspect corespunzător. Întoarcerile, în vederea execuţiei rândurilor pe partea opusă, se vor face în conformitate cu prevederile din tehnologie pentru evitarea deformaţiilor, care sunt foarte dificil de îndepărtat, în special în cazul ansamblurilor executate din table groase. Se va da o deosebită atenţie obţinerii unor pătrunderi perfecte cu rândurile de la rădăcină depuse pe partea opusă.

Pentru sudarea în V şi de colţ a tablelor groase, se dau, pentru diferite grosimi ale sudorilor (de colţ), dimensiunile cele mai recomandabile ale electrozilor şi masa cusăturii în kg/m de cusătură.

În tabel sunt date separat masele depunerilor la rădăcină de masele straturilor de umplere. În cazul când este prevăzută şi completarea la rădăcină pe partea opusă, la masa cusăturii dată în tabele, se va mai adăuga încă o dată masa dată pentru rădăcină. Masa cusăturii dată în tabelă nu prevede pentru îngroşare nici o cantitate. Dacă îngroşarea este de circa 10% din grosimea tablei, se va prevedea un adaos de 5-6% la masa cusăturii. Pentru îmbinările în X se vor socoti mase duble (la grosimi duble) faţă de cele date în tabel, pentru sudurile în V.

21

In tabel sunt date secţiunea teoretică şi masa cusăturii pentru suduri de colţ, fără îngroşări. Pentru sudarea verticală şi pe plafon, masa cusăturii se măreşte până la 5%.

Din masa cusăturii dată în tabele se calculează masa electrozilor necesari executării cusăturilor la fel ca la calculul electrozilor pentru sudarea tablelor de grosime medie.

2.5 Sudarea oţelurilor carbon şi aliate

Procedeul de sudare cu arc electric cu electrozi înveliţi a oţelurilor carbon şi aliate este în prezent procedeul cel mai folosit atât în ateliere, cât şi pe şantiere. Pentru sudarea acestora se fabrică sortimente largi de sorturi de electrozi, destinaţi celor mai diferite calităţi , încât pentru fiecare marcă de oţel se poate găsi o calitate corespunzătoare de electrozi.

Oţelurile de uz general cu conţinut de carbon sub 0,22%, adică oţelurile OL 32…OL38, respectiv oţelurile carbon de calitate şi superioare OLC 1, OLC20, se sudează cu electrozii EL-38T şi EL-38A. Pentru oţelurile OL 42 sau OLC25 cu conţinutul de carbon până la 0,30% se recomandă electrozii EL-42A, EL-44C, EL44T, EL-42TFE, EL42B şi EL-42BFe. Oţelul OL 00, conţinând impurităţi, se recomandă să fie sudat cu electrozi cu înveliş bazic, de exemplu EL-42B. Oţelurile cu conţinut de carbon de peste 0,3%C se sudează numai cu electrozi cu înveliş bazic, mărcile EL-46B, EL-50B, EL55B şi EL-60B, ultimile două mărci fiind destinate oţelurile cu conţinut de carbon sub 0,2% nu este necesară preîncalzirea, de îndată ce conţinutul de carbon depăşeşte această valoare, se recomandă preîncălzirea între 100 şi 350°C , iar sudura să fie executată în straturi multiple .

22

Temperaturile de preîncălzire variază în funcţie de conţinutul de carbon şi de grosimea tablei şi, cu cât acestea sunt mai mari, cu atât temperatura de preîncălzire trebuie să fie mai mare. După sudare este necesar ca răcirea să fie efectuată cât mai lent. Aceste măsuri evită formarea structurilor dure şi a fisurilor.

Piesele turnate din oţeluri carbon se sudează ca şi oţelurile carbon laminate, ţinându-se seamă de conţinutul de carbon să fie recoapte sau supuse unei operaţii de detensionare, deoarece în caz contrar în zonele sudate se pot produce crăpături în timpul operaţiei de sudare. Piesele turnate se vor suda cu preîncălzire. În cazul când conţinutul de carbon din aceste piese este mai mare de 0,45%C, preîncălzirea se execută la 500-600°C. La repararea pieselor sparte sau uzate se vor lua pentru sudare aceleaşi precauţii , după ce locurile defecte au fost scobite şi curăţate la luciul metalic . În multe cazuri, pentru anumite ansambluri sudate se prevăd după sudare şi tratamentele termice de recoacere sau de normalizare.

Oţelurile carbon laminate în table groase pentru cazane şi recipiente sub presiune , mărcile OLK1, OLK2…OLK3 şi oţelurile carbon pentru ţevi, mărcile OLT32, OLT35…OLT65 se sudează fără şi cu preîncălzire, cu electrozi cu înveliş titanic sau bazic, în funcţie de conţinutul de carbon al oţelului respectiv, grosimea de sudat.

Oţelurile carbon laminate în table groase pentru cazane şi recipiente sub presiune, mărcile OLK1, OLK2…OLK3 şi oţelurile carbon pentru ţevi, mărcile OLT32, OLT35…OLT65 se sudează fără şi cu preîncălzire, cu electrozi cu înveliş titanic sau bazic, în funcţie de conţinutul de carbon al oţelului respectiv, grosimea de sudat etc la fel ca şi celelalte calităţi de oţeluri carbon arătate.

În industria construcţiilor sudate, o importanţă tot mai mare a căpătat-o în ultimul timp folosirea oţelurilor slab aliate, în care conţinutul de carbon este menţinut la valori reduse (sub 0,20%C); prin introducerea de elemente de aliere Mn, Si, Cr etc, în proporţii reduse, oţelurile capătă caracteristici superioare, în special creşte rezistenţa la rupere şi limita de curgere, aceasta conducând la construcţii de masă mai redusă cu un mare efect economic. Prin sudarea construcţiilor din oţeluri slab aliate este necesar ca acestea să aibă proprietăţi de sudabilitate. Sudabilitatea oţelurilor slab aliate se apreciază cu relaţia sudabilităţii ţinându-se seama că, în cazul când conţinutul de carbon echivalent Ce < 0,45%, nu este necesară preîncălzirea oţelului respectiv în vederea sudării. În cazul cînd conţinutul de carbon echivalent depăşeşte această valoare, preîncălzirile se execută după cum urmează:

- între 100 şi 200°C, când Ce = 0,45… 0,60 %,- între 200 şi 350°C, când Ce > 0,60 %,

Temperaturile de preîncălzire nu sunt limitative şi, în unele cazuri, ele pot fi depăşite, deoarece trebuie să se mai ţină seamă de solicitările la care este supusă construcţia, de grosimea pieselor de sudat, precum şi de o serie de factori metalurgici ca: modul de elaborare, elementele modificatoare din oţel, granulaţia etc. În multe cazuri, dacă oţelul este supus unor solicitări dinamice, preîncălzirea

23

trebuie efectuată chiar dacă conţinutul de carbon echivalent este sub 0,45% dacă grosimile de sudat sunt prea mari.

Pentru îmbunătăţirea calităţii oţelurilor slab aliate, în afară de elementele de aliere, se introduc şi elemente modificatoare, ca : aluminiu, vanadiu, bor etc., al căror rol este de a finisa granulaţia. Acest fapt conduce la obţinerea unor caracteristici superioare, precum şi la îmbunătăţirea aptitudinii de sudare.

În general, oţelurile slab aliate cu conţinut de carbon sub 0,2% şi cu elemente de aliere în proporţie sub 3% se sudează fără preîncălzire, când grosimea de sudat nu depăşeşte 10-12 mm.

Cele mai folosite oţeluri cu rezistenţa mărită pentru construcţii sunt oţelurile slab aliate cu Mn, mărcile 19M16, 10M16, 17M13, oţelurile slab aliate cu Mn-Si, şi mărcile 18SM14, 25SM14, noul oţel OL52-4B şi oţelurile slab aliate cu Mn-V, cu granulaţia fină. Aceste oţeluri se sudează în bune condiţii cu mărcile de electrozi EL-50B, EL-55B, EL-60B şi în funcţie de grosimea de sudat, se foloseşte şi o uşoară preîncălzire.

Oţelurile pentru ţevi slab aliate cu Mo şi Cr-Mo, rezistente la temperaturi până la 600°C, mărcile de oţel OAT1, OAT2, se sudează cu electrozii EL-MoB, EL-MOCrB, fără preîncălzire sau cu preîncălzire la 100-200°C, în cazul grosimilor peste 10mm.

Oţelurile slab aliate pentru îmbunătăţire, cu conţinut de carbon peste 0,25%, se sudează cu preîncălzire la temperaturi de minimum 200°C, în funcţie de conţinutul de carbon, de elementele de aliere şi de grosimea materialului. După sudare, în vederea obţinerii structurii necesare, oţelurile se supun tratamentelor termice de recoacere normalizare sau de călire.Oţelurile de construcţie slab aliate conţin elemente de aliere în proporţie de 5-10% iar carbon până la 0,35-0,40%; rezistenţa la tracţiune este de minimum 55daN/mm², iar în cazul stării călite –revenite, chiar peste 90daN/mm ². Oţelurile mediu aliate destinate construcţiilor rezistente la foc conţin circa 5%Cr şi până la 25% C; se sudează cu preîncălzire cu electrozi cu înveliş bazic, folosindu-se curent continuu, polaritate inversă, iar după sudare se supun tratamentului termic. Sudurile se execută prin metoda în cascadă, iar în cazul oţelurilor cu sudabilitate necorespunzătoare, prin metoda în secţii , după preîncălzire , la minimum 300°C.

Oţelurile înalt aliate sunt cele cu conţinut de elemente de aliere peste 10% şi care în ultimile cazuri pot ajunge până la 50%. Dintre oţelurile înalt aliate cele mai dificil de sudat sunt oţelurile inoxidabile feritice, aliate cu crom cu conţinut peste 12% şi unele aliate suplimentar în proporţie redusă cu unul sau mai multe elemente : molibden , titan, niobiu, aluminiu etc.; conţinutul de carbon al acestor oţeluri este de 0,07%-0,2%.

Oţelurile feritice se sudează după preîncălzirea prealabilă a pieselor subţiri la 300…400°C şi a pieselor groase la 500…600°C.

După sudare, piesele pot fi supuse diferitelor tratamente termice:- de normalizare la 1000…1100°C, cu răcire în aer;- de călire în apă de la temperatura de încălzire de 1000…1100°C- de revenire la temperatura de 600…700°C, în special dacă piesele au fost

călite ; prin revenire se înlătură tensiunile interne provocate de călire.

24

Ţinând seama de faptul că în timpul sudării se produce o încălzire prea mare a electrozilor din cauza rezistenţei electrice mari a acestor oţeluri, iar metalul de adaos curge cu debit mare, fără ca eventual metalul de bază să fie încălzit suficient pentru formarea unei băi pătrunse, se recomandă folosirea electrozilor de lungimi până la 250 mm. În acest caz, rezistenţa electrică la trecerea curentului prin electrod este mai mică şi nu se produce o curgere prea rapidă. Se vor folosi numai electrozi cu înveliş bazic şi curent redus, fiind preferaţi curenţii minimi indicaţi în tabel

Sudarea oţelurilor inoxidabile (conţin crom 18%, nichel minim 8%) se recomandă să fie executată cu curent continuu cu polaritate inversă (polul + la electrod), cu curenţi de sudare reduşi, la fel ca şi oţelurile feritice cu crom. Sunt de preferat compoziţiile care conţin în proporţie de 0,4…0,8% titan sau niobiu, deoarece micşorează sensibilitatea oţelului la sudare. După sudare este necesar ca linia de sudură să fie ciocănită după fiecare rând depus, ceea ce îmbunătăţeşte calitatea sudurii. După terminare, linia de sudură se polizează, se spală cu soluţie de acizi, se neutralizează şi apoi se spală cu apă.

Oţelurile austenitice manganoase cu conţinut de 12-14% Mn şi 1,2-1,4%C se sudează după ce au fost încălzite la 1000°C; după sudare, piesele se încălzesc la 1100°C, după care se călesc în apă. În cazul în care suprafeţele de sudat sunt mici, în locul încălzirii se foloseşte ciocănirea înainte de sudare. Prin aceasta se obţine o deformare a cristalelor care în timpul sudării sunt în contact cu baia de sudură, ceea ce face să nu mai fie necesară încălzirea; contracţiile care se produc după sudare previn fisurarea sudurii şi a zonelor influenţate termic.Oţelurile manganoase se sudează cu electrozii EI-M12Mo si EI-M13S.

Se recomandă ca imediat după sudare când încă metalul depus este roşu, rândul încărcat să fie uşor ciocănit cu lovituri dese.; în modul acesta, se măreşte compactitatea sudurii şi caracteristicile de rezistenţă. Se mai foloseşte şi călirea fiecărui rând depus prin răcire cu apă rece, ceea ce măreşte tenacitatea şi rezistenţa sudurii.

În cazul sudării oţelurilor înalt aliate cu oţeluri slab aliate sau cu oţeluri carbon, electrozii se aleg în funcţie de oţelul cel mai aliat, cu condiţia ca sudură care rezultă să aibă caracteristici mecanice corespunzătoare construcţiei, deoarece în timpul formării băii de sudură se produc amestecuri şi dizolvări care pot influenţa negativ calitatea sudurii; este necesar ca în prealabil să fie executate încercări.

25

2.6 Sudarea fontei

Din cauza conţinutului mare de carbon (2,5-4,5%), fontele sunt casante şi nesudabile. În afară de carbon, fontele conţin: 1-4% Si, 0,5-1,5%Mn, 0,3-1%P şi maximum 0,08%S. Fontele cu conţinuturile de mai sus turnate în piese sunt nealiate; conform STAS 569-70 pot fi maleabile şi conform STAS 568-75, cenuşii (Fc). Fontele de calitate superioară sunt: aliate, modificate sau cu grafit nodular. Fontele aliate conţin elemente de aliere, în funcţie de destinaţia piesei: crom şi crom-nichel pentru piese care lucrează în medii corozive şi temperaturi înalte; siliciu pentru piese rezistente la acizi; fosfor pentru piese ornamentale.

O îmbinare omogenă a două piese din fontă nu se poate obţine decât prin sudarea la cald, adică după încălzirea pieselor la temperatura de 650-750ºC, cu topirea în rostul îmbinării a materialului de adaos, care să fie tot fontă.

Conform STAS 7242-69 , în ţara noastră se fabrică două calităţi de vergele de adaos turnate din fontă cenuşie pentru sudare VT-S 30, cu 3,5% Si , VT-S 36, cu 3,6-4,8% Si. Vergelele de fontă mai conţin : 3-3,6%C, 0,5-0,8% Mn, 0,3-0,5% P.

Pentru sudarea pieselor din fontă albă şi care după sudare sunt maleabilizate, se folosesc bare de fontă albă cu conţinut redus de siliciu având compoziţia: 2,2-2,5% C; 0,4-0,6%Mn; 0,7-1,2%Si; maxim 0,2% P şi maximum 0,1% S. Un element favorabil sudării fontelor, care se introduce în barele pentru sudare, este fosforul, deoarece acesta împiedică formarea fontei albe, iar în timpul operaţiei de sudare fluidizează baia de sudură.

Vergelele se livrează sub formă de bare sde 450-700 mmşi cu diametre de 4-14mm. Deoarece fonta la atingerea temperaturii de topire (1150-1300ºC)devine brusc lichidă, sudarea ei se execută numai în poziţie orizontală în locaşuri delimitate (băi) cu plăci de grafit.

Piesele cu locurile defecte se prelucrează şi se curăţă de orice fel de murdărie (vopsea, rugină, ulei). După asamblarea şi fixarea pieselor de îmbinat, în jurul rostului se formează marginile băilor de sudură cu plăcuţe de grafit (cu nut şi pană), pentru ca materialul depus în timpul operaţiei de sudare să nu curgă.

În general, se recurge la compartimentarea băii de sudură, executându-se separat câteva băi care apoi se sudează între ele. Piesele se încălzesc la temperatura de 650-700º C, în cuptoare de încălzire zidite special în jurul lor. Piesele mici nu necesită formări de plăci de grafit şi încălzirea lor se face în cuptoare obişnuite după care ele sunt scoase şi sudate în locuri ferite de curenţi de aer.

Piesele mari, după ce locul lipsă a fost format, iar plăcuţele de grafit au fost consolidate cu nisip de formare, se aşează pe profile, lăsându-se spaţii între ele şi cuptorul zidit, în care se introduce cărbune de lemn (mangal) aprins, prin încălzirea piesei de sudat la 650-700º C. Piesa formată se mai întăreşte cu o manta din tablă şi cu cingătoare; de asemenea se prevăd ferestre pentru evacuarea gazelor arse în timpul încălzirii şi al sudurii .

Sudarea se execută cu electrozi de fontă VT-S30 sau 36 prin umplerea băilor de sudură separate, până se ajunge la nivelul superior.

26

Se scot apoi plăcile care delimitează băile separate, sudându-se între ele băile de îmbinare a întregului rost la partea superioară. Umplerea se face la nivele mai ridicate decât nivelul pereţilor piesei, în vederea prelucrării ulterioare. La sudare este folosit curent continuu, polaritate directă, luându-se 70-80A pentru fiecare mm grosime de electrod, în care caz se poate menţine o temperatură a băii destul de mare.

În cazul pieselor groase şi dacă băile separate sunt mari, este indicat ca pretopirea fundurilor băilor să se facă cu un electrod de cărbune, după care se începe imediat sudarea cu electrozi de fontă. Procesul de sudare trebuie să fie neîntrerupt şi de aceea se recomandă ca piesele mari să fie sudate de doi sudori.

După sudare, în cuptor se adaugă în jurul piesei din nou cărbune de lemn aprins apoi se astupă cuptorul . Răcirea trebuie să se execute în minim 24 ore.

Sudarea fontei cu bară de fontă poate fi executată şi la semicald, adică prin încălzirea piesei la temperatura de 400-450º C. Sudarea la semicald poate fi executată numai atunci când forma piesei permite aceasta ( de exemplu o sudură de încărcare la capătul unei piese masive). Este necesar să fie luate măsuri astfel încât răcirea piesei să decurgă foarte lent. La sudarea la semicald pot fi folosiţi şi electrozi cu vergea de oţel cu înveliş foarte gros, format din grafit şi ferosiliciu, cu care se obţine în sudură fonta cenuşie.

Prin sudarea la cald (sau semicald) se obţin suduri omogene, adică sudura este tot o fontă cenuşie ca şi materialul de bază supus sudării. Sudarea la cald, pe lângă faptul că este foarte dificilă şi obositoare, necesită un personal special calificat atât pentru formare, cât şi pentru sudare, deoarece cea mai mică greşeală duce la rebutarea piesei.

Piesele din fontă pot fi sudate şi la rece adică la temperatura mediului ambiant, fără preîncălzire. În acest caz, sudura nu se execută cu electrozii de fontă, ci cu electrozi a căror depunere diferă complet de materialul fontei, obţinându-se o sudură eterogenă. Pentru mărirea rezistenţei îmbinării se consolidează marginile de sudat cu şuruburi, scoabe etc., care se sudează de pereţii piesei, respectiv de sudura depusă. Acest mod de îmbinare dă rezultate foarte bune, şi de aceea se aplică foarte mult. Pentru sudarea la rece se folosesc numeroase sorturi de electrozi: monel (aliaj de Ni-Cu), nichel, feronichel, cupru-oţel şi vergele din oţel cu înveliş bazic etc. Spre deosebire de sudarea la cald, la sudarea la rece cu tipurile de electrozi menţionate este necesar ca pe linia de sudură să nu se producă încălziri, menţinându-se o temperatură cât mai joasă,( sub 70º C) prin suduri executate distanţat şi la lungimi reduse.

Electrozii pe bază de nichel, de cupru sau nichel-cupru prezintă avantajul că se aliază bine cu fonta şi nu formează carburi. Pentru evitarea formării zonelor influenţate termic, în care se pot produce fisuri, la sudare se folosesc curenţii reduşi, cu rânduri de sudură de lungimi care să nu depăşească 50mm, ceea ce împiedică încălzirea marginilor piesei de sudat. După fiecare rând depus, sudura se îndeasă prin ciocănire cu bătăi dese şi uşoare.

27

STAS 7242-69 prevede pentru sudarea la rece a fontei următoarele sorturi de electrozi înveliţi:

- EF- NiCu cu vergea de monel;- EF-NiFe cu vergea de feronichel;- EF-Ni cu vergea de nichel- EF-Fe cu vergea de oţel cu înveliş bazic

Diametrul electrozilor este de 2,5; 3,25 şi 4mm.La sudarea cu electrozi de oţel, EF-Fe se produce zona de fontă albă de

duritate mare, care provoacă fisuri; de aceea, folosirea acestora se recomandă numai pentru straturile de umplere, iar rândurile de aliere în contact cu fonta trebuie să fie executate cu electrozi pe bază de Ni.

Electrozii înveliţi EF-NiCu, EF-NiFe, EF-Ni, cu vergea din nichel sau aliaj de nichel, prezintă avantajul că sudura nu se fisurează, iar depunerea are o culoare apropiată de a fontei; rezistenţa sudurii la electrozii EF-NiCu este de 15-18daN/mm² etc. Electrozii de oţel sau combinat – electrozi pe bază de nichel cu electrozi de oţel – se folosesc introducând ancore sau şuruburi – prezoane în găurile filetate, executate în rosturi de sudat, conform figurii, unde se arată modul de execuţie a îmbinărilor la piese de fontă cu grosimea de la 6 la 50mm.

Straturile cu electrozi pe bază de nichel se execută acolo unde este necesară prelucrarea cu scule după sudare sau se execută straturile în contact cu fonta. Astfel, în figura se prezintă câteva exemple de execuţie a straturilor de la rădăcină sau la partea superioară a rostului în contact cu fonta şi cu straturile de umplere 2 executate cu electrozi de oţel.

28

Se aplică şuruburile - prezoane de oţel, care asigură rezistenţa îmbinării şi care se execută când grosimea peretelui este peste 6 mm.

Piesele cu grosimile de 6-10mm se prelucrează în V la 80-90º, aplicându-se câte un şir de şuruburi - prezoane cu pasul de 12 mm; cele cu grosimile de 10-20 mm se prelucrează în V la 70-80º, aplicându-se câte un şir de şuruburi – prezoane cu pasul între 15-20 mm, iar cele cu grosimile între 20-30 mm se prelucrează în V la 70-80º, aplicându-se câte două şuruburi – prezoane în zig-zag cu acelaşi pas. Pentru grosimi mai mari se recomandă rosturi în X, acest rost fiind considerat dublul rostului în V, procedându-se cu aplicarea şuruburilor - prezoane la fel ca pentru rosturi în V. Diametrele şuruburilor - prezoane, adâncimea înşurubării şi lungimea şurubului ce depăşesc suprafaţa rostului se iau după cum urmează:

Grosimea piesei s, mm 6-10 11-15 16-20 20-30

Diametrul prezonului d, mm 5 6 9 10-12 Adâncimea înşurubării h, mm 4-6 8-10 10-12 12-15 Lungimea şurubului peste suprafaţa rostului l, mm 2 3 3 3

Piesele cu grosimea până la 20 mm se sudează cu electrozi de 3,25 mm, iar cele de 20-30 mm, cu electrozi de 4 mm; la grosimi mai mari, pentru straturile superioare ale rosturilor, pot fi folosiţi şi electrozi de 5 mm.

În cazurile când trebuie executate reparaţii la piese cu grosimea de peste 30 mm şi de greutăţi mari, sudarea la cald a acestor piese devine foarte dificilă. În acest caz, se recomandă sudarea la rece cu electrozi pe bază de nichel pentru părţile în contact cu fonta iar umplerea sau locurile care nu sunt în contact cu fonta sau nu trebuie prelucrate să fie sudate cu vergele din oţel.

Dacă piesele au grosimi diferite pe lungimea de sudat, se recomandă ca porţiunile cu grosimi până la 40-45 mm să fie prelucrate cu un rost în X , simetric la 80…90º.

29

Porţiunile cu grosimi mai mari, cu un rost asimetric, se executa însă pe grosimile de 40 mm rostul în X simetric, iar în partea groasă rămasă rostul să fie prelungit cu o deschidere mai mică de 60…65º după cum se arată în figura.

Se scobeşte prin dăltuire locul defect, pregătindu-se în X, după care se execută găurile filetate şi se introduc şuruburile - prezoane de-a lungul rostului de sudat, cu menţinerea unei lungimi a şurubului de 3 mm peste suprafaţa rostului.

Pentru rosturi de 40 mm, se introduc în zig-zag prezoane de 8 mm la un interval de 40 mm, iar în opartea cu grosimi mai mari încă două rânduri de prezoane cu diametrul de 12 mm, prevăzute tot intercalat faţă de primele.

La sudare se recomandă să nu fie folosiţi electrozi mai groşi de 4 mm, pentru ca să nu se formeze tensiuni interne mari şi crăpături; de asemenea, depunerile rândurilor sudate nu trebuie să depăşească lungimea de 35..40 mm. Rândurile se execută întrerupt iar la depunerea unui rând nou trebuie să fie foarte puţin cald sau rece, încât să poată fi uşor atins cu mâna. Mai întâi se execută acoperirea întregii suprafeţe, inclusiv a marginilor superioare ale rosturilor.

Pendulările electrodului nu trebuie să depăşească de două ori diametrul electrodului. Numai după ce a fost executată încărcarea întregii suprafeţe, inclusiv a sudurilor de îmbinare a şuruburilor, se trece la sudarea de îmbinare a rostului.

Rândurile de la rădăcina rostului se execută tot cu electrozi monel. Se recomandă ca sudarea să fie executată pe secţii, de la un capăt spre celălalt, în trepte inverse şi echilibrat, pe o parte şi pe cealaltă a rostului. Dacă în timpul sudării se produc mici fisuri, acestea se vor scobi şi apoi resuda. Se va avea grijă în continuare ca temperatura piesei în locul sudat cel mai fierbinte să nu depăşească 75-80ºC…

Deoarece electrozii pe bază de nichel, care se fabrică în ţară, sunt numai monel, pentru lucrări speciale se importă electrozi vergele de nichel pur sau de fier-nichel, care au caracteristici superioare, iar sudura este prelucrabilă cu scule aşchietoare.

30

Electrozii de nichel pur înveliţi se folosesc la sudarea pieselor cu pereţi subţiri şi mijlocii; rezistenţa sudurii este de 30-35 daN/mm³. Electrozii de fero-nichel înveliţi (cca 55%Ni, 45%Fe) se folosesc atât la piese subţiri cât şi la piese groase; rezistenţa sudurii este de 45-50 daN/mm³ astfel încât cu aceşti electrozi pot fi sudate şi piese din fontă speciale cu rezistenţă mare.

Pentru piese, cum sunt de exemplu, cutiile de ungere ale osiilor la vagoane, la care culoarea sudurii poate diferi de cea a piesei, se folosesc electrozi de Cu-oţel înveliţi. În cazul când la sudare partea de cupru vine în contact cu fonta cu care nu formează compuşi duri, se pot obţine suduri corespunzătoare din punct de vedere al etanşeităţii şi rezistenţei cu materiale de adaos ieftine şi nedeficitare.

Este necesar ca în electrod partea din cupru să fie 80-85% cupru, iar restul de 15-20% fier. Electrozii de cupru-oţel se execută fie cu vergea de oţel introdusă într-o ţeavă de cupru fie cu vergea de cupru învelită cu bandă de oţel sau sub formă de fascicul de electrozi conţinând vergele de cupru şi de oţel.

Fonta se poate suda şi cu fascicul de electrozi Fe-cupru; se sudează menţinându-se fascicolul înclinat la 45º în sensul de sudare faţă de piesă, cu executarea de oscilaţii rotunjite ale capătului fasciculului, folosindu-se curent continuu şi polaritate inversă, pentru ca piesa să fie menţinută cât mai rece.

Pentru un fascicul compus dintr-un electrod de oţel de 4 mm şi două sârme de cupru de 3 mm, se foloseşte un curent de cca 170 A. Este de asemenea, important ca, în tot timpul operaţiei de sudare, partea în contact a fasciculului cu fonta să fie vergeaua de cupru.

Pentru sudarea fontei se mai folosesc şi electrozi vergele de bronz cu aluminiu sau staniu care prezintă însă dezavantajul că dau o culoare diferită de cea a fontei. Cu fascicul de Fe-Cu sau cu vergele de Bz se pot suda numai piese la care se admite o culoare a sudurii diferite de cea a fontei.

Îmbinarea pieselor de fontă fiind un domeniu cu totul special, lucrările de sudare trebuie încredinţate numai sudorilor din categoriile înalte.

2.7 Sudarea metalelor neferoase

Metalele neferoase sunt dificil de sudat, cu arc electric, deoarece la temperatura înaltă a arcului electric sunt active faţă de acţiunea gazelor, din care cauză se produc uşor oxizi şi pori; de asemenea, zgura pătrunde uşor în baia de sudură, formând incluziuni. Faţă de aceste dificultăţi este preferabil ca sudarea metalelor neferoase să fie efectuată prin procedeele electrice înn mediu de gaz protector.

La metalele neferoase, care au o conductivitate termică mare, este necesar ca sudarea să fie executată cu surse sufient de puternice. Datorită coeficinţilor mari de dilatare se produc deformaţii mari.

Sudarea metalelor neferoase prin procedeele cu electrozi înveliţi este mai puţin practicată în industrie şi ea poate fi aplicată numai în măsura în care pot fi procuraţi electrozi corespunzători.

31

Sudarea aluminiului şi a aliajelor din aluminiu se execută, după preîncălzirea pieselor la 150-400ºC, cu electrozi înveliţi, folosindu-se curent continuu, polaritate inversă. În acest mod, tablele de sudat, în special cele subţiri, nu se perforează şi nu pot fi realizate viteze de sudare suficient de mari. Tablele cu grosimea până la 6 mm se sudează în I pe o garnitură de cupru sau oţel, prevăzută cu un şanţ longitudinal sub rost conform figurii.

Tablele până la 20 mm nu se prelucrează sau, eventual, se execută numai o prelucrare redusă la margini; rostul dintre ele nu trebuie să fie mai mare de 0,5 - 1 mm. Sudarea se efectuează pe ambele părţi; până la 16 mm grosime, rândul de completare pe partea opusă se sudează fără scobirea rădăcinii. Asamblarea tablelor cu suduri de prindere în vederea sudării se execută cu aceleaşi regimuri ca şi la sudare, după o prealabilă încălzire la 200 - 250ºC. Pentru sudare este absolut necesară preîncălzirea, deoarece în caz contrar regimurile de sudare trebuie schimbate în timpul operaţiei de sudare. Pentru prindere şi sudare se va respecta o anumită succesiune , în vederea micşorării deformaţiilor.

După prindere, primul strat se sudează pe partea opusă prinderilor, apoi se întoarce piesa, se scobesc prinderile şi neregularităţile create de primul strat depus de pe partea opusă prinderilor. Numai după îndepărtarea nepătrunderilor, a zgurii pătrunse sau a eventualele străpungeri se sudează primul strat pe partea prinderilor. Înainte de sudare, se recurge la preîncălzire, deoarece în caz contrar trebuie să se înceapă sudarea cu un curent mărit de minimum 10% faţă de curentul normal. Aluminiul se sudează favorabil cu curent alternativ, cu frecvenţă ridicată de 300 sau 450 Hz, cu folosirea generatoarelor monofazate antrenate de motoare electrice.

În timpul sudării, electrodul se ţine aplecat cu maximum 15º faţă de verticală în sensul de sudare , ceea ce permite obţinerea unei pătrunderi .

În general, tablele de aluminiu se sudează filiform. La sudarea pieselor cu grosimea mare se pot executa şi mici pendulări. Dacă în timpul sudării se produc perforări, operaţia se continuă şi numai după ce a fost executat întregul rând de sudură se trece la scobirea locurilor defecte şi la resudarea acestora.

Deşi se recomandă menţinerea unui arc cât mai scurt, lungimea arcului nu trebuie micşorată sub 3...4 mm, deoarece se poate produce lipirea electrodului de piesă. Trebuie acordată o deosebită atenţie vitezei de topire a electrodului de aluminiu, care este mai mare decât a oţelului. De asemenea, este indicat ca la sudarea electrică să se procedeze aşa cum s-a arătat la sudarea oxiacetilenică,

32

astfel ca rostul dintre table să fie puţin deschis în sensul de sudare. După sudare, cusătura se ciocăneşte cu bătăi dese şi uşoare la temperatura de circa 300ºC; se exceptează această ciocănire la unele aliaje de aluminiu care, la această temperatură , sunt mai fragile. După sudare, cusătura se curăţă atent de zgură şi se spală cu o soluţie de 5% HNO3. , apoi cu apă rece şi caldă.

În prezent, se sudează şi aliajele de aluminiu: AlSi, AlMg, AlCu, precum şi piesele turnate din diferite aliaje de aluminiu.

În tabelul se dau regimurile de sudare a tablelor de aluminiu în două treceri, câte una pe fiecare parte.

Sudarea cuprului şi a aliajelor de cupru cu electrozi înveliţi este folosită pe scară foarte redusă, deoarece se obţine dificil o sudură de calitate. Cuprul se sudează cu electrozi înveliţi, cu curent continuu, polaritate inversă , folosindu-se arce scurte. Până la grosimea de 6 mm, tablele se sudează fără prelucrare pe garnituri de grafit. Tablele mai groase necesită prelucrări în Y sau X. Se foloseşte şi preîncălzirea la 200-300ºC, iar la table groase până la 700ºC. În general, se sudează fără sau cu foarte mici pendulări. Aliajele de cupru, de asemenea, se sudează în măsură foarte redusă cu arc electric cu electrozi înveliţi şi numai în cazul când se dispune de calităţi corespunzătoare de electrozi. Bronzurile de Cu-Si, Cu-Al, Cu-Zn etc se sudează după preîncălzire la 400-500ºC, deoarece sunt foarte fragile. Prin încărcarea cu arc electric se execută lagărele bimetalice, cu corpul de oţel carbon , încărcat în interior cu bronz. Se foloseşte preîncălzirea la 500ºC, după care se încarcă cu electrozi de 5-6 mm grosime; după sudare, se lasă ca piesa să se răcească foarte încet cu nisip fierbinte . Alama nu se sudează cu arc electric, din acuza evaporării intense a zincului, ceea ce provoacă porozităţi.

33

În condiţii bune se sudează nichelul şi aliajele de nichel (monel) cu electrozi corespunzători materialului de bază, folosindu-se la sudare curent continuu, polaritate inversă şi viteze mari de înaintare.

În general, sudarea metalelor neferoase prin procedeul cu arc electric cu electrozi înveliţi, cu excepţia nichelului si a aliajelor de nichel, este folosită pe scară redusă.

2.8 Sudarea construcţiilor metalice

Fazele procesului tehnologicProcesul de producţie al construcţiilor sudate are loc în cadrul secţiilor sau

atelierelor şi este compus din procesul tehnologic şi procesul de muncă. Procesul tehnologic formează totalitatea operaţiilor necesare realizării produsului , cu participarea şi a factorilor energetici, iar procesul de muncă reprezintă activitatea muncitorilor în procesul de producţie.

Procesul tehnologic de execuţie a construcţiilor sudate cuprinde numeroase operaţii după cum urmează:

Pregătirea materialului care constă din îndreptare şi debitare la dimensiuni;

Prelucrarea marginilor prin teşirea rosturilor cu flacără sau mecanic, după care se execută operaţiile de curbare , găurire, îndreptare etc.;

Asamblarea în dispozitive sau prin prinderi de suduri , respectând succesiunea de asamblare prevăzută în tehnologie;

Curăţirea atentă a rosturilor de rugină, zgură, impurităţi, ulei, etc.; Sudarea cu respectarea succesiunii execuţiei sudurilor prevăzute în fişa

tehnologică sau în planul de operaţii, folosindu-se sculele şi dispozitivele prevăzute;

Prelucrări ulterioare sudării, de îndreptare , de găurire, tratament termic, etc.;

Controlul, recepţia şi verificarea construcţiei sudate; Curăţire, finisare, vopsire, recepţia finală, etichetare etc.

Fişele tehnologice cuprind în amănunt toată succesiunea operaţiilor cu indicarea locurilor de muncă şi a maşinilor cu care se execută operaţia; în cazul când în timpul operaţiei de sudare sunt necesare şi alte operaţii de prelucrare, se indică locul unde se trimite produsul , împreună cu operaţia care se va efectua.

Tot în fişa tehnologică se prevăd fazele de control care trebuie efectuate şi sculele necesare după fiecare operaţie sau grupă de operaţii stabilite de tehnologul sudor, care ţine seamă de condiţiile prevăzute în documentaţie .

Din punctul de vedere al execuţiei pot fi deosebite două moduri de realizare a construcţiilor sudate, folosite în funcţie de caracteristicile produsului, seria de fabricaţie, precizia de lucru, etc.

Primul mod este acela în care construcţia se sudează după ce toate reperele componente au fost asamblate.

34

Al doilea mod, cel mai folosit la lucrările de serie, este împărţirea produsului pe ansambluri, care după ce au fost asamblate şi sudate trec la operaţia de asamblare generală, unde după prindere urmează sudarea subansamblurilor între ele. Acest mod de lucru permite folosirea a numeroase dispozitive chiar şi pentru subansamblurile cele mai mici ; prin aceasta se asigură o precizie mare de lucru şi o calitate superioară produsului sudat.

În cazul unicatelor, acest mod de lucru nu poate fi aplicat, însă, în multe cazuri, este recomandabil ca ansamblurile transportabile să fie executate în ateliere, iar pe şantiere să predomine numai lucrările de asamblare şi sudare care nu pot fi efectuate decât la locul de montare al construcţiei.

Sudarea diferitelor construcţii metaliceÎn funcţie de specificul lor, construcţiile sudate pot fi: construcţii de maşini,

construcţii metalice, construcţii din table, construcţiiu din ţevi (conducte), mecanică fină, electrotehnică, electronică etc.

În industria construcţiilor de maşini, ansamblurile şi produsele sudate se execută din table şi profile laminate, separat sau împreună cu piese turnate. Ansamblurile se execută în ateliere de sudare, apoi se transportă în halele de montaj, pentru montarea şi sudarea în ansambluri generale, în vederea realizării maşinii sau a produsului respectiv.

Ansamblurile sudate în construcţiile de maşini pot fi: roţi dinţate, roţi alergătoare, roţi de curea, suporturi, console arbori cotiţi, articulaţii etc. În figura de mai jos se reprezintă câteva îmbinări sudate la tamburi, la care sunt folosite suduri de colţ.

Pentru tamburii solicitaţi la eforturi puternice, se recomandă îmbinările date în figurile a si b, care sunt suduri de colţ pătrunse pe întreaga grosime a tablelor.

35

În figura de deasupra se reprezintă modul de asamblare a diferitelor roţi alergătoare, de curea, de antrenare etc., cui butuci şi coroane sudate de discuri. Sudurile pot fi: pătrunse de colţ pentru eforturi mari (figurile a si b), nepătrunse de colţ (figura c), în găuri (figura d), si de colt si de gauri (figura e).În general, sudurile pe muchie se execută după figurile de colţ interioare.

În figura se reprezintă un suport de lagăr asamblat (figura a) din piese tăiate cu flacără şi oxigen şi piese matriţate (figura b).

Pentru sudarea acestui ansamblu se execută mai întâi prinderile cu suduri, apoi primele suduri în trepte inverse pe părţile fără prinderi, şi ulterior sudurile pe părţile cu prinderi.

Suporturile de lagăr sudate, pentru o aceeaşi sarcină, faşă de suporturile turnate au o masă cu peste 50% mai mică.

Construcţiile metalice sunt construcţii rezistente la eforturi mari, alcătuite din piese metalice asamblate între ele. Tipurile cele mai folosite de construcţii metalice sunt: fermele, podurile, scheletele de aparate şi de maşini; se execută din oţel carbon şi aliate şi piese turnate.

Construcţiile din oţeluri aliate sau înalt aliate permit executarea construcţiilor anticorozive, rezistente la foc, etc. În prezent, se execută şi construcţii metalice din aluminiu ,care permit realizarea unor construcţii uşoare.

Construcţiile metalice sudate pot fi :o cu inimă plină, adică fără spaţii libere între ele, care se realizează din tablă,

platbandă şi profile ;o construcţii din zăbrele, adică distanţate cu spaţii libere între ele , executate

din profile laminate. Elementele cele mai importante ale construcţiilor sudate sunt grinzile şi stâlpii. La construcţiile cu inimă plină, sudarea grinzilor se execută cap la cap. În figura de mai jos se reprezintă diferite îmbinări.

37

Baza stâlpilor de construcţii reprezintă o deosebită importanţă şi ea se execută în diferite variante, conform figurii de mai jos.

cu stâlpul şi baza executată separat fig a,b – la care cornierele de prindere ale bazei sunt sudate de stâlp şi apoi prinse de placa de bază, care se execută separat;

cu stâlpul sudat de placa de bază – fig. c - pentru buloanele de fixare, placa fiind găurită înainte de sudare.

Forma construcţiilor cu zăbrele poate fi: triunghiulară, trapezoidală, cu talpa superioară şi inferioară paralele etc. Îmbinarea zăbrelelor poate diferi în funcţie de construcţie, şi anume:

cu zăbrele sudate de inima tălpii; cu zăbrele sudate de guseu, îmbinat de talpă

În figura se reprezintă cele două moduri constructive de îmbinare a nodurilor grinzilor cu zăbrele.

40

Construcţiile sudate din tableSunt folosite pe scară foarte largă în numeroase domenii tehnice , în această

categorie fiind cuprinse : rezervoarele pentru lichide şi gaze, cisternele , cazanele de abur, recipientele de presiune etc.

Pentru execuţia acestora se folosesc table cu grosimi de sub 1 mm până la 100mm. Materialul folosit este în funcţie de destinaţia construcţiei- de la oţelul carbon nealiat până la oţelul înalt aliat sau metale neferoase , unele cu destinaţie specială , în funcţie de condiţiile de exploatare sau de mediul în care lucrează construcţia respectivă . Sudurile de îmbinare a acestor construcţii trebuie să asigure pe lângă rezistenţa necesară şi o etanşeitate totală , deoarece unele construcţii sunt destinate presiunilor mari şi temperaturilor înalte.

Ţinând seamă că, după sudare, construcţiile trebuie să fie cu cât mai puţine tensiuni interne şi să nu se producă deformaţii mari.

In figura se prezintă două dispoziţii de îmbinare din tablă groasă şi din tablă subţire în două variante , din care varianta I recomandabilă, iar varianta a II-a nerecomandabilă. La table groase (figura a) prin faptul că în nervura de rigidizare s-a executat o decupare, aceasta face ca cele trei linii de suduri să nu se mai întretaie şi deci să nu se mai formeze tensiuni interne tridimensionale, foarte periculoase construcţiilor , încât la cel mai mic effort sau chiar în timpul operaţiei de sudare se pot produce crăpături. La sudarea tablelor subţiri, se recomandă ca îmbinarea adausurilor să nu producă legături prea rigide figura b varianta a II a) care de asemenea conduce la formarea crăpăturilor.

Fondurile recipientelor de înaltă presiune sau din tablă groasă nu se recomandă să fie drepte , ci presate la cald, pentru ca îmbinarea sudată să poată fi executată pe partea cilindrică a recipientului cu suduri cap la cap în V sau în X.

La fundurile cazanelor sau recipientelor de presiune înaltă, se recomandă ca, înainte de îmbinare, partea cilindrică pe o distanţă de minimum 2,5 s ( s fiind grosimea părţii cilindrice), să fie subţiată la grosimea părţii cilindice, astfel încât tensiunile interne să se repartizeze uniform pe cele două părţi.

41

Fundurile rezervoarelor sunt amplasate pe fundaţii de beton sau pe paturi de nisip. Ele se execută plane sau bombate.Tablele fundului se sudează cap la cap sau cu marginile suprapuse, În care caz se execută suduri în unghi. La sudarea cap la cap, marginile pot fi neprelucrate sau prelucrate în V, aşezate pe platbande de 4…5mm grosime sau pot fi cu marginile suprapuse pe o lăţime de 30 mm, cu partea suprapusă fasonată.

La marginea rezervorului, partea suprapusă se va tăia pentru asigurarea planeităţii necesare primei virole a părţii cilindrice a rezervorului. Fundurile se execută cu sau fără inel de margine.

În funcţie de mărimea şi de modul de îmbinare, tablele fundului se execută cu suduri de prindere sau cu dispozitive de prindere, în care caz permit mici deplasări, încât pot fi compensate contracţiile care se produc.

Sudurile se execută după prindere de o parte şi de alta a tablei de mijloc şi cu atenţia necesară, pentru a nu se produce deformaţii mari, care ar putea lărgi sau îngusta rosturile de sudare. Sudarea se execută pe porţiuni, începând de la mijlocul benzii celei mai mari, succesiv, de o parte şi de cealaltă, în trepte inverse, de la mijloc spre margine, de o parte şi de alta.

Tablele fundului se sudează în mai multe etape, după tehnologia de execuţie întocmită pentru rezervorul respectiv. Înainte de sudare, se execută o curăţire atentă – până la luciu metalic – a marginilor rosturilor de sudat, pe o lăţime de 20 mm. În continuare se va da pe scurt tehnologia de execuţie a fundurilor în cinci etape.

În etapa I se execută sudurile transversale, începând de la mijlocul fundului spre margine, cu excepţia cusăturilor marginale. Capetele acestor cusături, care sunt acoperite de suprapunerea fâşiilor , se vor suda primele, prin ridicarea fâşiilor, se vor suda primele, prin ridicarea fâşiilor, iar după sudare, convexităţile sudurilor create se vor dăltui astfel încât între table să nu fie un rost mai mare de 1,5mm.

În etapa a II-a se sudează cusăturile longitudinale, începând cu cele de la mijloc, sudarea executându-se în trepte inverse de la mijlocul fundului spre capete. La sudarea în straturi , se va avea grijă cu craterele formate la sfârşitul topirii electrozilor să fie decalate.

43

Sudurile se execută până la o distanţă de 700…800 mm de margine, aceste capete urmând a fi sudate în ultima etapă de sudare.

În etapa a III-a se execută sudurile cap la cap ale tablelor marginale, începând de la marginea fundului, pentru obţinerea planeităţii necesare primei virole cilindrice a rezervorului, după care se montează tolele acestei virole a rezervorului.

În etapa a IV-a se execută sudarea primei virole de fundul rezervorului. Se recomandă ca sudarea să fie efectuată de 6…8 sudori, decalaţi între ei, şi care vor suda în acelaşi sens în interior şi la exterior.

În etapa a V-a se verifică jocurile rămase între panoul central al fundului sudat şi tablele marginale, care, dacă sunt prea mici, se dăltuiesc. Se sudează apoi cusăturile longitudinale rămase nesudate în etapa a II-a, apoi cele marginale transversale.

Corpurile rezervoarelor cilindrice sunt din virole late de 1500…2000 mm, cu tablele sudate între ele cap la cap, în V sau în I, pe ambele părţi dacă tablele sunt cu grosimea sub 6 mm. Rândurile de virole, în cazul tablelor cu grosime mijlocie , se aşează cap la cap, însă pot fi aşezate şi telescopic sau suprapuse în trepte, în care caz se execută suduri de colţ; suprapunerea trebuie să fie de minimum 25 mm, însă nu mai mare de patru ori grosimea tablelor. Această dispoziţie este folosită la rezervoare mari din tablă groasă.

În figura este reprezentat modul de aşezare a tablelor pentru executarea părţii cilindrice.

44

Toate sudurile se execută în trepte inverse după un plan de sudare, cu mai mulţi sudori care lucreză mai multe porţiuni în acelaşi timp.

Acoperişurile rezervoarelor se execută sudându-se peste fermele radiale ale acoperişului învelişul din tablă, format din sectoare trapezoidale circulare, Fermele se sprijină pe partea cilindrică a rezervorului, iar la mijloc pe inelul central aşezat la un nivel mai ridicat decât marginea rezervorului, conform figurii.

Din tablă groasă se mai execută tambure de cazane de înaltă presiune, corpurile cuptoarelor rotative pentru ciment, recipiente pentru gaze la presiunea înaltă etc. Fundurile acestor recipiente se execută cu marginile bordurate presate la cald, după care – pentru sudarea cu partea cilindrică – marginile se prelucrează prin teşire în V, X, U etc. Este necesar ca bordura cilindrică a fundului să aibă o lăţime de cel puţin 2,5 ori grosimea fundului. În una din figurile anterioare s-a arătat modul corect de sudare a fundurilor de cazane cu parte cilindrică. În cazul când fundul este mai gros decât partea cilindrică se recomandă ca bordura să fie prelucrată cu o înclinaţie , astfel încât capul să fie de aceeaşi grosime cu a părţii cilindrice. Înclinarea trebuie să fie de circa 12°, raza de îndoire a fundului de cel puţin 5 ori grosimea materialului, iar lăţimea bordurii de cel puţin 2,5 ori grosimea. În cazul prelucrărilor în V sau Y, este absolut necesar ca, după sudarea la interior, să se execute o scobire a rădăcinii, după care ea se completează, ceea ce asigură rezistenţa şi etanşeitatea corespunzătoare.

Ţevile de fum şi ţevile fierbătoare ale cazanelor se îmbină de plăcile tubulare prin suduri în unghi, conform figurii de mai jos(figura a) şi cu rezultate mai bune dacă ele au fost răsfrânte asupra plăcii tubulare, conform figurii b.

45

Racordurile şi flanşele pentru cazane se execută în mai multe variante, cele mai bune rezultate obţinându-se cu racorduri ambutisate, în care caz sudurile de îmbinare se execută cap la cap (figura c)Aceste îmbinări sunt cele mai rezistente şi etanşe. Se pot executa însă şi racorduri îmbinate cu suduri în unghi sau ½ V (figura a) sau cu inele de întărire (figura b).În figura d se reprezintă succesiunea de sudare în cazul sudării unei flanşe groase cu trei rânduri de suduri.

46

3. SUDAREA CU ELECTROD NEFUZIBIL DE CĂRBUNE

3.1.Arcul electric la sudarea cu electrod de cărbune

Procedeul cu arc electric produs între un electrod de cărbune şi piesa de sudat este folosit la sudarea tablelor subţiri de oţel cu margini răsfrânte fără metal de adaos, la sudarea tablelor de oţel subţiri sau de grosime mijlocie cu material de adaos aşezat de-a lungul rostului, la sudarea la cald a pieselor din fontă etc. Procedeul se aplică şi la sudarea metalelor şi aliajelor neferoase din aluminiu sau cupru unde, în funcţie de grosimea metalului, pot fi folosite metodele spre stânga sau spre dreapta, de la sudarea cu flacăra de gaze.

Se folosesc electrozii de cărbune grafitat sau de grafit pur cupraţi la exterior, în care caz se obţin rezultate mai bune, deoarece prin cuprare electrozii devin mai rezistenţi la curenţii mai mari. Electrodul de cărbune fiind greu fuzibil, consumul de electrozi este redus. Procedeul este economic pentru executarea anumitor suduri. Sudarea se execută cu curent continuu, polaritate directă, în care caz se menţine corect arcul ca şi vârful electrodului de formă conică necesar sudării. Tensiunea necesară amorsării este de minimum 50 V, iar în timpul sudării tensiunea se menţine între 25-35 V, în funcţie de intensitatea de curent.

Intensitatea de curent necesară sudării cu electrod de cărbune este mult mai redusă decât la sudarea cu electrozi metalici înveliţi sau neînveliţi. Limitele curenţilor de sudare pentru diferite grosimi de electrozi de sudare sunt date în tabelul de mai jos:

Curenţii de sudare pentru diferite diametre de electrozi

Diametrul electroduluimm

Curentul de sudareA

3,24,8681012

20-4050-120120-18160-220180-260220-320

La fel ca şi la sudarea cu flacără de gaze, metodele folosite la sudarea cu

electrod de cărbune pot fi: spre stânga şi spre dreapta, conform figurii.

47

In figura sunt indicate înclinările atât ale electrodului, cât şi ale sârmei de adaos, faţă de piesa de sudat. Metodele se folosesc în funcţie de natura şi de grosimea metalului de bază, ultima metodă fiind folosită la materialele mai groase de 4 mm.

Pentru ca sudarea să decurgă în condiţii mai bune, se mai recomandă ca la portelectrod să fie prevăzută o bobină suflătoare, formată din 10…12 spire. Bobina se amplasează centric faţa de electrod; aceasta micşorează cu mult efectul de suflu al arcului

Contactul pentru aducerea curentului electric trebuie să fie cât mai aproape de vârful unde se produce arcul electric, ceea ce evită încălzirea inutilă a electrodului.

48

3.2. Sudarea metalelor feroase

Sudarea cu electrod de cărbune este folosită la sudarea tablelor subţiri de oţel cu margini răsfrânte sau pe muchie fără material de adaos (figura a).

Sudarea se execută cu rostul în poziţie orizontală şi cu electrodul înclinat la circa 80°C, în sensul de înaintare. Ţinând seamă că detaşarea unor mici cantităţi de carbon din electrod produce local carburări, cu puncte dure, sudura devine relativ sensibilă la răciri intense, ceea ce influenţează negativ calitatea sudurii. În cazul tablelor mai groase, sau când nu este posibilă răsfrângerea marginilor, sudarea se execută prin aşezarea materialului de adaos sub formă de sârmă sau fâşii de-a lungul rostului (figura b).

Procedeul se aplică cu succes la îmbinarea fundurilor drepte la butoaie, unde pe marginea răsfrângerilor se aşează şi un profil de întărire, iar sudura se execută pe muchie (figura c).

Procedeul se aplică şi la sudarea la cald a fontei, arcul fiind folosit la topirea marginilor piesei de îmbinat, la topirea metalului de adaos, precum şi la menţinerea băii lichide de metal.

În timpul operaţiei de sudare, se va ţine seamă că, după topirea metalului de bază şi după desprinderea picăturii de metal din sârma de adaos, picătura desprinsă să fie fluidizată pâna la completa realizare a pătrunderii, după care se desprinde picătura următoare. Procedeul de sudare la cald a fontei cu electrod de cărbune este folosit pe scară redusă , deoarece are o productivitate mică . În locul vergelelor de adaos din fontă, pot fi folosite şi aliaje de cupru, în care caz culoarea sudurii diferă, obţinându-se o lipăituiră tare (brazură).

49

3.3. Sudarea metalelor neferoase

Sudarea cu arc electric cu electrod de cărbune se foloseşte cu rezultate satisfăcătoare la sudarea metalelor şi a aliajelor neferoase din cupru, aluminiu etc.

Suduri corespunzătoare se obţin la sudarea tablelor şi profilelor subţiri , când există posibilitatea de sudare a rosturilor cu margini răsfrânte sau pe muchie, astfel încât sudura să fie realizată fără metal de adaos (vezi figura a).

Aluminiul şi aliajele de aluminiu cu grosimea între 2 şi 3 mm se sudează cap la cap în I, iar cele cu grosimea între 3 şi 8 mm se sudează în I şi cu aşezarea metalului de ados deasupra rostului sau în rost (conform figurii b).

Piesele cu grosimi mai mari se sudează cu rostul teşit în V la 60-70° prin metoda spre dreapta. La sudare, electrodul se menţine înclinat cu 70-80° faţă de iesă în sensul de înaintare, iar materialul de adaos la 35-40° faţă de sudură

Este foarte important ca înainte de sudare marginile să fie absolut curate, lipsite de orice murdărie şi de grăsimi, care se îndepărtează prin ştergere cu acetonă. Este necesară şi preîncălzirea pieselor, care la table cu grosimea peste 6 mm trebuie executată la 300°C .

La sudare se folosesc necondiţionat fluxuri pe bază de cloruri şi fluoruri de sodiu, potasiu şi litiu, presărate deasupra rostului. Pentru sudarea aluminiului , sârma de adaos se ia din aluminiu pur, iar pentru piese turnate , din aliaje de aluminiu cu siliciu, care au o bună fluiditate. Aliajele de aluminiu cu alte elemente se vor suda cu sârmă din aliaje corespunzătoare. Sudarea se execută pe garnituri de oţel, cupru sau grafit.

În cazul întreruperilor, craterul trebuie curăţat prin scobire şi numai după resudarea acestuia se trece la sudarea în continuare. În general, operaţia trebuie executată fără oscilaţii sau numai cu oscilaţii foarte reduse , în care caz trebuie o sudură compactă fără defecte.

În tabelul de mai jos se dau regimurile de sudare a tablelor din aluminiu cu folosirea metalului de adaos. După sudare este absolut necesară curăţirea sudurii şi spălarea de fluxuri a pieselor sudate; în caz contrar se produc coroziuni.

Regimurile de sudare cu electrod de cărbune a tablelor de aluminiu

Grosimea tableimm

Diametrul electrodului de cărbunemm

Curentul de sudareA

Diametrul metalului de adaosmm

2-44-77-1010-15

810-1212-1515

110-200200-280380-370370-480

3-54-66-77-10

50

Cuprul şi bronzurile cu fosfor, staniu-siliciu-mangan etc. pot fi sudate cu sârme de adaos corespunzătoare, folosindu-se fluxuri pe bază de borax şi acid boric.

La sudarea tablelor de cupru este necesară preîncălzirea la cel puţin 300°C, folosindu-se pentru sudarea pieselor cu grosimi de 2-10 mm electrozi cu diametrul de 6-10 mm şi curenţi de 200-500A. Se recomandă forjarea sudurii prin batere cu ciocanul la temperaturi de 350-400°C, apoi încălzirea pieselor la 550°C şi introducerea lor în apă.

3.4. Alte procedee de sudare cu electrozi de cărbune

Procedeul de sudare cu doi electrozi de cărbune care formează un arc independent de piesa de sudat , cunoscut sub numele de Zerener este folosit cu rezultate bune la sudarea tablelor din aliaje de aluminiu, de cupru şi plumb, precum şi la încălzirea aliajelor dure.

La acest procedeu, arcul de sudare se obţine între doi electrozi de cărbune, independent de piesa de sudat, iar între ei se afla o bobină suflătoare, care dirijează arcul asupra rostului de sudat; se folosesc sârmă cu ados de fluxuri . Procedeul este mai greoi, portelectrodul fiind mai dificil de manipulat şi de aceea este rar folosit.

51

O altă variantă a procedeului de sudare cu arc electric cu electrod de cărbune este sudarea automată şi semiautomată Fusarc, la care electrodul de grafit şi baia de sudură sunt protejate de un suflu de gaz de oraş. Cu acest procedeu se obţim suduri de calitate bună, deoarece suflul de gaz oferă o protecţie bună.

Un alt procedeu pentru sudarea tablelor subţiri din aluminiu şi alamă , răsfrânte pe o lăţime de 2,5-3 mm este sudarea cu doi electrozi de cărbune fără arc electric , care cuprind marginile răsfrânte (figura b)

Folosind un curent alternativ de circa 200A la o tensiune joasă de 4-8 V, răsfrângerea este topită prin rezistenţa electrică de contact şi marginile sudate , pe măsură ce electrozii sunt conduşi pe linia de îmbinare.

Se sudează table până la 2 mm grosime, iar în cazul când tablele sunt aşezate cap la cap fără răsfrângere , se fixează de-a lungul rostului o sârmă, care este prinsă în cleşte şi apoi sudată pe margini , la fel ca la tablele răsfrânte . La sudare se folosesc necondiţionat fluxuri.

52

4. SUDAREA ÎN MEDIU DE GAZ PROTECTOR

La procedeele de sudare cu arc electric în mediu de gaz protector, protecţia băii de sudură se obţine cu ajutorul unui suflu de gaz inert sau activ, care trimis asupra arcului de sudare împiedică accesul oxigenului şi azotului din aer.

Condiţia de bază pe care trebuie să o îndeplinească gazul protector este de a nu reacţiona cu metalul sudurii sau cu componenţii de aliere din baia de sudură, iar în cazul când intră în reacţie, gazul să aibă un efect reducător.

Gazele care oferă protecţia cea mai bună sunt gazele inerte (argonul şi heliul), deoarece ele nu reacţionează cu nici un element. Folosirea lor însă este condiţionată de preţul de cost, deoarece sunt scumpe şi deficitare, şi de aceea este limitată la construcţii executate din metale şi aliaje cu anumite caracteristici: oţeluri înalt aliate, aliaje speciale etc.

Cu gazele inerte pot fi sudate şi metalele reactive sau rare, cum sunt: titaniul, zirconiul, niobiul şi beriliul precum şi aliajele acestora la care cu procedeele de gaz sau arc electric obişnuite nu pot fi obţinute suduri de calitate.

4.1. Sudarea cu electrod de wolfram (WIG)

Este procedeul la care arcul electric se produce între electrodul de wolfram şi piesa de sudat, iar protecţia se asigură de un curent de gaz inert suflat în jurul electrodului, conform figurii.

53

Prin acest procedeu se asigură o bună calitate sudurilor şi, de aceea, este folosit la sudarea metalelor şi aliajelor unde este absolut necesară obţinerea sudurilor cu caracteristici înalte.

Sudarea WIG este folosită la sudarea aluminiului şi a aliajelor de aluminiu, a oţelurilor inoxidabile, a cuprului, etc.

Electrodul de wolfram fiind practic nefuzibil, procedeul este folosit şi mecanizat, în special la sudarea fără material de adaos (suduri pe muchie sau cu margini răsfrânte), în care caz se pot obţine viteze de sudare de peste 200 m/h.

Sudarea manuală este, de asemenea, larg folosită, deoarece arzătoarele, fiind uşoare şi de dimensiuni reduse, sunt accesibile în locuri strâmte.

Aluminiul şi aliajele de aluminiu se sudează prin acest procedeu, fără să fie necesară folosirea fluxurilor; piesele de aluminiu se degresează cu tetraclorură de carbon; iar după sudare se spală pentru prevenirea coroziunii.

În tabela de mai jos se dau regimurile pentru sudarea orizontală cap la cap a aluminiului şi a aliajelor de aluminiu cu curent alternativ.

Oţelul inoxidabil se sudează cu curent continuu, polaritate directă (polul minus la electrod). Poate fi folosit şi curentul alternativ, care este recomandabil pentru sudarea pieselor cu grosimi sub 1 mm. La sudarea tablelor subţiri se recomandă folosirea garniturilor de cupru, care evită formarea străpungerilor.

Regimurile pentru sudarea orizontală a tablelor din oţel inoxidabil sunt tabelate.

54

Cuprul se sudează cu tablele poziţionate orizontal, dar mai favorabilă prin acest procedeu este îmbinarea în poziţia urcătoare, cu tablele poziţionate vertical. Tablele cu grosimi peste 4 mm se recomandă să fie sudate de doi sudori simultan. Regimurile de sudare pentru fiecare arzător se dau in tabela de mai jos.

1.4.2. Sudarea MIG (cu sârmă electrod fuzibilă)

Procedeul de sudare cu sârmă - electrod fuzibilă în mediu de gaz inert este folosit atât în varianta automată, cât şi în cea semiautomată.

Pentru sudarea oţelurilor aliate se foloseşte amestec de argon cu 1-5% O2 sau amestec de argon cu CO2, ceea ce măreşte productivitatea, fără să influenţeze negativ caracteristicile mecanice. Diametrul sârmelor-electrod şi curenţii de sudare folosiţi sunt:

55

Diametrul sârmei, în mm 1 1,2 1,6 2Curentul de sudare, în A 190 220 240 320

Aluminiul şi aliajele de aluminiu se sudează automat sau semiautomat, folosindu-se curent continuu, polaritate inversă, în care caz, pelicula de oxid poate fi mai bine înlăturată.

În tabela se dau regimurile de sudare semiautomată a tablelor de aluminiu în mediu de argon; poate fi folosit şi argon mestecat cu 4-6% H2, în care caz productivitatea este mărită.

Cuprul se sudează folosindu-se sârmă de cupru aliată cu aluminiu (0,1% Al) şi titan (0,2% Ti).

1.4.3. Sudarea MAG

Gazele inerte fiind scumpe, pentru sudarea oţelurilor de construcţie se foloseşte gazul CO2 , care este un gaz activ. Deoarece gazul fabricat în ţară are un conţinut până la 0,1% H2O , este necesar ca, pentru sudare, să fie prevăzute: un încălzitor, care înlătură îngheţul în cazul detentei prea mari, şi un deshidrator pentru înlăturarea conţinutului de umiditate din gaz.

Sudarea în mediu de CO2 prezintă avantajul că pot fi folosite sârme cu diametrul începând de la 0,6-0,8 , în care caz arzătoarele sunt foarte uşoare şi accesibile în orice loc de sudat.

Pentru sudarea semiautomată, cele mai folosite sârme sunt cele cu diametrul de 1,2 şi 1,6 mm, iar în cazul sudării automate, pot fi întrebuinţate şi sârme mai groase. La temperatura înaltă a arcului electric, gazul CO2 se descompune în CO şi o; gazul CO este reducător, deci protector, iar pentru

56

preîntâmpinarea acţiunii oxigenului în special cu carbonul din metalul de bază topit se recurge la folosirea sârmelor slab aliate cu mangan şi siliciu, care împiedică formarea în baia de sudură a oxidului de carbon, producător de porozităţi în sudură.

Oxizii de mangan şi siliciu, formaţi, în urma acţiunii oxigenului asupra elementelor dezoxidante şi de aliere din sârmă, plutesc la suprafaţa băii şi, fiind în cantităţi reduse , se îndepărtează uşor după răcirea sudurii.

Sârma S11M2S, fabricată în ţară, conţinând 1,8-2,1%Mn; 0,7-1,05%Si şi în prporţie redusă de aluminiu (maximum 0,05%), un alt dezoxidant puternic, dezoxidează bine baia de sudură, astfel încât rezultă o sudură compactă, cu conţinut de circa 0,5%Si şi 0,9%Mn, având o rezistenţă la tracţiune de peste 50 kgf/mm² şi o foarte bună tenacitate, corespunzătoare sudurilor pentru construcţii supuse la sarcini mari.

Sudarea în mediu de CO2 poate fi executată cu variaţii mari de densităţi de curent, de la 80 A/mm2 până la peste 200 A/mm2 .Variaţia densităţii de curent face ca transferul metaluzlui prin coloana arcului să fie foarte diferit. Transferul metalului poate fi realizat prin scurtcircuite (arc scurt şi densităţi reduse de cuerent), adică, pe măsură ce sârma vine în contact cu baia de sudură, se produc topirea şi transferul picăturii de metal, fie cu curenţi mari de sudare, în care caz transferul se produce prin globule, fie cu curenţi foarte mari (pentru sârmă cu diametrul de 1,6 mm, curenţi de 460-500 A), în care caz transferul are loc prin pulverizare. Diferite moduri de transfer se folosesc în funcţie de grosimea de sudat şi dacă tipul de instalaţie de sudare permite.

Sudarea în mediu de CO2 a tablelor subţiri cu grosimea de 1 mm se execută cu curenţi de 50-60 A şi tensiuni de 18-20 V, folosindu-se sârme de rabil cu marginile răsfrânte.Tablele cu grosimea între 2 şi 12 mm se sudează cap la cap în I sau 2I, fără prelucrarea marginilor (până la 6 mm în I fără interstiţiu, iar între 6 şi 12 mm, în 2I cu interstiţiu de 1-2 mm).

Tablele mai groase de 12 mm se sudează cu rost în V, V/I sau X, cu un unghi de teşire redus de 30-500 . Pentru table cu grosimea peste 4 mm se folosesc sârme de 1,2 şi 1,6 mm; pentru sârma de 1,2 mm se folosesc curenţi de sudare de 140-220 A, la tensiuni de 20-25 Vşi de viteze de înaintare a sârmei între 150 şi 250 m/h, iar pentru sârma cu diametrul de 1,6 mm, curenţi de 220-230 A, la tensiuni de 25-32 V şi viteze de înaintare a sârmei între 220-360 m/h. Se obţin viteze de sudare de 20-30 m/h. Consumul de gaz este cuprins între 15-20 l/min, în funcţie de forma rostului.

La sudare, arzătorul se ţine înclinat cu 5-100 faţă de verticală. Arzătoarele cele mai comode la folosire sunt cele de tip pistolet, deoarece sunt uşoare şi au o mare accesibilitate în locurile cele mai înguste.

Sudarea în mediu de CO2 este larg folosită la sudarea ansamblurilor din oţeluri carbon obişnuite şi de calitate, cu conţinut până la 0,45%C, şi din oţeluri slab aliate cu mangan şi siliciu.

57

Dacă sunt folosite sârme aliate corespunzătoare, prin acest procedeu pot fi sudate şi oţeluri mediu sau înalt aliate. Pentru îmbinarea oţelurilor aliate se folosesc sârme cu miez sau fluxuri introduse în gazul de protecţie.

În figura este reprezentată schema de sudare automată a îmbinărilor orizontale sau orizontal-circulare pe perete vertical, cu sârmă electrod cu miez.

Tablele de sudat 1, poziţionate vertical cu rostul în I sau K, pot fi îmbinate dintr-o singură trecere de fiecare parte; tablele cu grosimi de 5-10 mm se sudează cu rostul în I, iar între 10 şi 18 mm, cu rostul în K.Tablele cu grosimi I mai mari se sudează în mai multe treceri. Procedeul este folosit la sudarea îmbinărilor circulare ale rezervoarelor mari.

În locul sârmei – electrod cu miez poate fi folosită sârma electrod fără miez şi flux antrenat de gazul protector, prin care se obţine o protecţie suplimentară a băii de sudură.

58

SUDAREA CU FLACĂRĂ DE GAZE

1. FLACĂRA DE SUDARE

La procedeul de sudare cu flacăra de gaze, sursa termică pentru încălzirea locală a pieselor de îmbinat o formează flacăra generată de un gaz comestibil care, în amestec cu oxigenul, formează flacăra de sudare.

În cazul metalelor şi aliajelor cu temperaturi joase de topire, în locul oxigenului poate fi folosit aerul.

Gazul combstibil cel mai folosit este acetilena, datorită faptului că aceasta dezvoltă în amestec cu oxigenul pur o temperatură înaltă, de circa 3170°C .

Pot fi, de asemenea, folosite şi alte gaze (gaze naturale, vaporii de gaze lichefiate, hidrogenul etc) sau vaporii de lichide combustibile (benzina, petrolul etc), care în amestec cu oxigenul, dau flăcării temperaturi mai joase, variind între 1900 şi 2500°C.

Pentru obţinerea flăcării de sudare, se folosesc suflaiuri (arzătoare), în care se produce amestecul de gaz şi oxigen ce se aprinde la ieşirea din suflai. Pentru sudare, flacăra se reglează astfel încât proporţia de oxigen faţă de acetilenă să fie O2/C2H2 = 1,1…1,2, în care caz amestecul este normal şi flacăra neutră.

După reglarea flăcării se formează patru zone suprapuse, care se înterpătrund.

59

Prima zonă foarte redusă, abia vizibilă, la ieşirea din suflai, formată din amestec de acetilenă şi oxigen, este înconjurată de o zonă de forma unui con, conţinând carbon incandescent care luminează alb orbitor, numită conul luminos .

Urmează o zonă suficient de mare, care nu este vizibilă; aici se produce arderea acetilenei cu oxigenul, în urma reacţiei formându-se hidrogen şi oxid de carbon. Aceasta este zona reducătoare a flăcării, care degajează o mare cantitate de căldură:

C2H2 + O2 = 2CO + H2 + 107,58 kcal/mol.Această zonă a flăcării, în care s-a format amestecul 2CO + H2 , are

temperatura cea mai înaltă, de 3100-3200°C, şi este întunecată. Ea are o acţiune reducătoare asupra oxizilor de fier formaţi în baia de sudură, care sunt reduşi la fier, conform relaţiilor:

FeO + CO = Fe + CO2

FeO + H2 = Fe + H2OTot în această zonă se disociază parţial H2 în 2H, cu o acţiune şi mai energic

reducătoare decât H2. În funcţie de mărimea flăcării, adică a suflaiului, zona reducătoare are o lungime pe diercţia axială de 2-8 mm.

În această zonă se aşează piesele de sudat la o distanţă de 2-5 mm de la vârful nucleului luminos. Această importantă zonă a flăcării, este denumită zona primară a flăcării, deoarece în ea se degajează prima parte a căldurii flăcării. La

60

acetilenă şi hidrogen, din puterea calorică totală a gazului în această zonă se degajează peste 40%.

În ultima zonă, numită şi flacără secundară sau de împrăştiere, se produc arderile cu oxigenul din aer; are loc arderea completă a compuşilor (CO şi H2) formaţi în zona reducătoare , conform reacţiei :

2CO + H2 + 1,5O2 = 2CO2 + H2OÎn această zonă, temperatura scade cu distanţa de la vârful nucleului luminos. Căldura totală a flăcării Qf se determină cu relaţia:

Qf = 3,5VC2H2 ( kcal),În care:VC2H2 este debitul de acetilenă în l/hÎn cazul când raportul de amestec O2/C2H2 este sub 1,1, nucleul luminos se

măreşte, iar flacăra devine c a r b u r a n t ă

Flacăra carburantă se foloseşte când este necesar să se obţimă o topire foarte superficială a pieselor. Dacă raportul O2/C2H2 depăşeşte valoarea de 1,2, nucleul luminos se oxidează şi flacăra devine o x i d a n t ă (figura c).

În acest caz, temperatura flăcării creşte. Flacăra oxidantă este folosită la sudarea alamei, la tăiere, etc.

În cazul flăcărilor formate din amestec de oxigen cu alte gaze, zonele flăcării nu mai sunt atât de clar conturate ca la flacăra oxiacetilenică, deoarece celelate gaze combustibile conţin cantităţi reduse de carbon sau nu conţin carbon, cum este de exemplu hidrogenul; în acest caz, nu se mai produce incandescenţa particulelor de carbon care conturează nucleul luminos.

2. METODE ŞI REGIMURI DE SUDARE

Aplicarea celei mai corespunzătoare metode de sudare conduce la obţinerea unei calităţi bune a sudurii cu zone influenţate termic reduse şi cu deformaţii mici, cu un consum de gaz combustibil şi oxigen şi cu o viteză mai mare de lucru.

61

Înclinarea optimă care trebuie dată suflaiului, şi vârfului sârmei de adaos care trebuie topită faţă de locul de sudat, cît şi orientarea în spaţiu a sudurii de executat au dat naştere la mai multe metode de sudare.

Metodele de sudare se aplică în funcţie de grosimea şi conductivitatea calorică a materialului de sudat. Însuşirea celei mai adecvate metode pentru un anumit caz practic conduce pe de o parte la obţinerea unei calităţi superioare a cusăturii sudate, iar pe de altă parte la consumurile cele mai reduse de gaze, precum şi la obţinerea unor viteze mari de sudare

Aplicarea corectă a metodelor are un efect pozitiv şi în ceea ce priveşte obţinerea de zone influenţate termic cât mai înguste şi de deformaţii cât mai reduse a pieselor sudate.

Sudarea spre stânga constituie metoda cea mai simplă şi mai uşoară de însuşit de către sudori: se aplică la sudarea tablelor de oţel subţiri până la grosimi de 4-5 mm. Pentru metale cu conductivitate termică mai mare, metoda se aplică până la circa 3 mm. Metoda constă în începerea sudării din capătul din dreapta al rostului de sudat; cusătura se execută de la dreapta spre stânga cu suflaiul în mâna dreaptă a sudorului, menţinut înclinat cu un unghi de circa 45° sau mai mic faţă de planul tablelor, în funcţie de grosimea tablelor de sudat şi aplicat peste cusătura deja executată.

Cu cât grosimea tablelor este mai mică, cu atât înclinarea faţă de planul tablelor este mai mică, ajungând ca în cazul grosimilor sub 1 mm înclinarea să fie de 10° .

Sârma de adaos ţinută de sudor în mâna stângă se află înaintea flăcării de sudare(figurile a si b).

Deoarece suflaiul este dirijat înintea cusăturii, această metodă mai este numită şi “ metoda înainte “. Atât suflaiului cât şi sârmei îi sunt imprimate mişcări de oscilaţii transversale (figura c).

Tablele cu grosimi până la 4 mm se sudează cu rostul în I. Metoda se poate aplica şi grosimilor mai mari de 4 mm, în care caz este necesară prelucrarea marginilor rostului în V, cu o deschidere a rostului de 90°.

Metoda este aşa cum s-a arătat nu este recomandabilă grosimilor peste 4 mm, din cauza productivităţii reduse şi a consumului mărit de oxigen şi acetilenă. Debitul orar necesar de acetilenă, care generează puterea flăcării oxiacetilenice, a această metodă se deduce în funcţie de grosimea tablei şi anume:

Qa = (80…120) s (l/h)

62

În care s este grosimea tablelor , în mm.În cazul sudării cuprului, ţinând seama de conductivitatea termică mare a

acestuia, puterea flăcării se ia mult mai mare:

Qa = (200…250) s (l/h),

însă este preferabil să se aplice, în cazul când este posibil, alte metode mai productive.

După ce cu relaţiile de mai sus, pentru o anumită grosime de material, s-a determinat debitul orar necesar de acetilenă, din tabel. Se alege mărimea becului necesar obţinerii flăcării corespunzătoare , adică a tijei şi a injectorului. Presiunea de lucru a oxigenului se alege conform datelor din acelaşi tabel.

63

În tabelul de mai jos se dau consumurile de materiale şi regimurile la sudarea spre stânga a tablelor din oţel. Consumul de oxigen se ia cu circa 20% mai mare decât cel de acetilenă; în cazul acetilenei dizolvate din butelii, ţinând seama de puritatea acesteia, consumul de oxigen poate fi luat acelaşi cu cel al acetilenei. Tabelul cuprinde consumurile de materiale pentru diferite poziţii şi forme de îmbinări.

65

Metoda spre stânga se aplică atât la sudarea orizontală, cât şi la sudarea în diferite poziţii: semiurcătoare, în cornişă (orizontal pe perete vertical), peste cap etc. În toate cazurile se execută mişcări transversale de oscilaţii, în zig-zag sau în spirală. Suflaiului şi sârmei li se imprimă oscilaţii transversale opuse.

Deoarece consumurile de materiale şi timpul de sudare depind de grosimea materialului de sudat, în cele ce urmează se vor da pentru sudarea orizontală cap la cap câteva relaţii simple privind consumul de acetilenă, consumul de oxigen, consumul de material de adaos şi timpul de sudare pe metru liniar de sudură, în funcţie de grosimea de sudat:

consumul de acetilenă V C2H2 = 8 s² (l/m)Consumul de oxigen VO2 = 9,5 s² (l/m)Consumul de sârmă de adaos Gs = 10 s² (g/m)Timpul de sudare, de bază Tb = ks (min/m)

În care :

V C2H2 şi VO2 - sunt consumurile de gaze în litri pe metru pentru acetilenă şi oxigenGs - este masa sârmei de ados, în grame pe metruTb - este timpul de bază , în minute pe metru k - este un coeficient care are valoarea 4…5 pentru oţelurile cu conţinut de carbon şi valoarea 6 pentru oţelurile aliate s - este grosimea tablei , în mm

Sudarea spre dreapta este o metodă mai dificilă decât sudarea spre stânga, necesitând din partea sudorului o pregătire mai îndelungată.

Metoda se aplică la îmbinarea tablelor mai groase de 4 mm pentru oţel, iar pentru metale cu conductivitate termică mai mare, de exemplu cupru, la grosimi începând cu 3 mm. Metoda constă în începerea sudării din capătul din stânga al rostului de sudat; sudura se execută de la stânga spre dreapta, suflaiul fiind menţinut înclinat cu un unghi de circa 70° sau chiar mai mare faţă de planul tablelor, în funcţie de grosimea tablelor de îmbinat, aplecat peste rostul încă nesudat.

66

Sârma de adaos se menţine tot la 45° ca şi în cazul sudării spre stânga şi înaintează după suflai, fiind aplecată asupra sudurii deja efectuate (figurile a si b).

Sudura se execută în urma suflaiului, şi de aceea, această metoda de sudare mai numeşte şi “metoda înapoi”. Suflaiului i se imprimă o mişcare rectilinie fără oscilaţii , iar sârmei o mişcare cu oscilaţii transversale (figura c).

Debitul orar de acetilenă care generează puterea flăcării se ia pentru oţel cu circa 50% mai mare faţă de metoda spre stânga şi anume:

Qa = (120…150)s (l/h)

iar în cazul cuprului:

Qa = (250…300)s (l/h)

Ţinând seama de puterea mai mare a flăcării de sudare, această metodă, în comparaţie cu metoda spre stânga, prezintă următoarele avantaje:

- productivitatea mărită cu 20-25%;- unghiul de prelucrare a tablelor în V la 70° în loc de 90° ( la metoda spre

stânga);- consum de metal de adaos cu 10-15% mai redus.Grosimile de metal peste 15 mm se sudează cap la cap în două treceri (două

straturi). Primul strat se execută cu o înclinare mai redusă a suflaiului, de 30-45°, menţinut la baza rostului, şi cu o înclinare a sârmei de 45-60°, iar stratul al doilea cu o înclinare a suflaiului de 60-80° şi a sârmei de adaos de 30-45°.

În tabelul de mai jos se dau consumurile specifice de materiale pentru sudarea spre dreapta cap la cap a tablelor prelucrate în V.

La fel ca la metoda spre stânga, şi prin metoda spre dreapta pot fi executate suduri de poziţie semiurcătoare , în cornişă, peste cap etc. La această metodă , suflaiului nu i se aplică mişcări transversale, ci numai cele de înaintare sau, eventual, cu oscilaţii foarte reduse.

67

Sârmei i se imprimă mişcări succesive de o parte şi de cealaltăŢinînd seamă că metoda de sudare spre dreapta este mai productivă decât

metoda spre stânga, consumurile de acetilenă, de oxigen, de sârmă de ados şi timpul de bază pentru sudare faţă de metoda spre stânga sunt cu circa 20% mai mici.

Sudarea verticală cu cusătură dublă constituie a treia metodă care se aplică numai tablelor poziţionate vertical şi la care cusătura se obţine vertical de jos în sus. Sudarea se execută simultan de doi sudori , aşezaţi de o parte şi de alta a rostului.

Metoda de sudare cu cusătură dublă este cea mai productivă şi mai economică , deoarece căldura celor două suflaiuri este mult mai bine utilizată, încălzirea producându-se simultan din cele două părţi.

Economicitatea metodei mai constă şi în aceea că marginile tablelor cu grosimea până la 12 mm se sudează fără să fie necesară prelucrarea , iar de la 12 mm în sus, prelucrarea se execută în X la 60°.

Faţă de metoda de sudare spre dreapta, sudarea verticală cu cusătura dublă prezintă următoarele avantaje:

productivitate de execuţie cu 66% mai mare; consum de oxigen şi carbid redus - se micşorează cu peste 60%; nu este necesară prelucrarea până la grosimi de 12 mm; economie de metal de ados , de 30-50%

Grosimile de metal cuprinse între 2 şi 6 mm se pot suda şi de un singur sudor , în care caz sudura este executată vertical-urcător numai pe o singură parte.

Această sudură este mai puţin productivă decât sudura executată de doi sudori simultan.

În tabelul de mai jos se dau consumurile specifice pentru sudurile executate de doi sudori simultan (cusătura dublă)şi de un singur sudor.

În figura se reprezintă poziţia suflaiurilor şi a sârmei de adaos în cazul sudării verticale cu cusătură dublă. În general, unghiul de înclinare, faţă de planul tablelor, respectiv faţă de sudură, este de circa 60°.

68

3. SUDAREA OŢELURILOR , FONTELOR ŞI NEFEROASELOR

3.1 Sudarea oţelurilor carbon şi aliate

După cum s-a arătat, flacăra de sudare formează o zonă reducătoare în care se dezvoltă temperatura cea mai înaltă (circa 3200°C ) şi care totodată, datorită gazelor degajate CO şi H2 , reduce la fier oxizii formaţi.

Pentru sudare, suflaiul trebuie astfel condus de sudor încât locul de sudat să fie tot timpul sub acţiunea acestei zone, adică la o distanţă de 2-5 mm de vârful nucleului luminos, cu înclinarea necesară faţă de planul piesei de sudat de la 10-30° pentru grosimi până la 4 mm şi 40-60° pentru grosimi de 5-10 mm.

Sudarea pieselor cu grosimi de perete sub 3 mm este destul de productivă, în comparaţie cu alte procedee de sudare. Sudarea tablelor de oţel peste 3 mm grosime nu este productivă, deoarece se produc tensiuni interne şi deformaţii ale pieselor, iar zona influenţată termic conţine structuri grosiere, astfel încât după sudare, este necesar un tratament termic.

Este indicat ca în fabricaţia de serie grosimile de oţel peste 3 mm să fie sudate prin alte procedee mai productive ( electrice).

Calităţile de oţeluri sudabile cu flacără oxiacetilenică sunt: oţelurile carbon de construcţie obişnuite, conform STAS 500/1-80: OL32, OL34, OL38, OL42 şi oţelul OL00; oţelurile carbon de calitate şi oţelurile carbon superioare, conform STAS 880-80: OLC10, OLC15, OLC 20, OLC 25, adică oţelurile cu conţinut de carbon până la 0,3%. La sudarea acestor oţeluri se foloseşte sârma S10 pentru oţelurile carbon obişnuite şi sârma S 10 X, pentru oţelurile carbon de calitate.

Pentru oţelurile cu conţinut de carbon peste 0,3%, oţelurile OL60, OL 70 sau OLC 35, OLC 45 etc, se recomandă ca piesele să fie preîncălzite la temperaturi de 150-350°C, temperaturile mai mari fiind pentru oţelurile cu conţinut de carbon mai ridicat; preîncălzirea trebuie menţinută în tot timpul sudării, deoarece în caz contrar se pot produce crăpături.

După sudare, răcirea trebuie să fie înceată, pentru a se evita producerea straturilor de călire. La sudarea oţelurilor cu conţinut de carbon peste 0,3% se va folosi o flacără slab carburantă, deoarece nu se recomandă folosirea de sârme de adaos cu conţinut mai mare de 0,3% C , care provoacă fierberea băii şi produc porozităţi de sudură.

Pentru obţinerea sudurilor cu rezistenţe mai mari se folosesc sârmele aliate, ca , de exemplu , S 10 M1 sau S 10 M2, cu mangan, sau sârma S 08 N3 cu nichel.

După sudarea pieselor din oţeluri cu conţinut mărit de carbon , acestea se vor supune tratamentului termic de normalizare la 780-800°C.

După operaţia de sudare, cusătura, indiferent de calitatea oţelului, se va ciocăni la roşu cu bătăi dese şi uşoare de ciocan.

69

Oţelurile carbon laminate din table groase pentru cazane şi recipiente de presiune (STAS 2883/1-70) OLK1, OLK2,…OLK5 se sudează prin procedee electrice, sudarea acestora necesitând surse puternice.

Oţelurile carbon pentru ţevi (STAS2881-74), OLT 32, OLT35, OLT 45 se sudează fără preîncălzire. Oţelurile cu conţinut mărit de carbon OLT 55 şi OLT 65 necesită preîncălzire. Ţevile cu pereţi groşi se recomandă pentru aceleaşi grosimi de perete ca şi pentru oţelurile carbon.

Oţelurile slab aliate cu conţinut de carbon până la 0,20% şi cu un conţinut de siliciu şi crom până la 1% (pentru fiecare) pot fi sudate corespunzător chiar dacă conţinutul de mangan şi nichel este mai mare.

Astfel, oţelurile pentru construcţii metalice 19 M 10, 10 M 16, 17 M 13, aliate cu mangan, şi 18 SM 14, aliat cu mangan-siliciu, se pot suda cu bune rezultate folosindu-se sârmele de adaos conform STAS 1126-76, calităţile S 10 M 1 sau S 12 M2, pentru oţelurile aliate cu mangan şi calitatea S 11 M2 S pentru oţelul aliat cu mangan-siliciu. Oţelurile mai complex aliate se vor suda cu sârme corespunzătoare aliate sau se vor decupa fâşii din tablelel de sudat. Grosimile reduse de material se recomandă să fie sudate cu margini răsfrânte , în care caz nu mai este necesar material de ados.

Oţelurile slab aliate cu molibden şi crom – molibden pentru ţevi (STAS 8184-68), OAT 1, OAT 2, OAT 3, pot fi sudate dacă grosimea peretelui este redusă; sunt necesare sârme de adaos de aceeaşi calitate cu a metalului de bază.

Oţelurile aliate şi oţelurile aliate superioare pentru construcţii de maşini (STAS 791-80) pentru cementare pot fi sudate, dacă grosimea peretelui nu este mare şi se dispune de sârme de adaos corespunzătoare.

Oţelurile pentru îmbunătăţire se sudează numai cu preîncălzire, iar după sudare se execută un tratament termic de recoacere.

Oţelurile mediu aliate de 2,5%Cr şi 1% Mo, sau cu 5% Cr şi 0,5% Mo, sau cu 3% Cr şi 0,5% Mo, se sudează cu preîncălzire între 100 şi 250°C; după sudare sunt necesare termice de revenire.

Oţelurile inoxidabile feritice laminate laminate şi forjate cu peste 12% Cr se sudează folosindu-se fluxuri de sudare şi flacără strict neutră. După sudare, în vederea îmbunătăţirii structurii, se execută tratamente termice corespunzătoare.

Oţelurile inoxidabile austenitice laminate şi forjate cu 18% Cr şi 8% Ni se sudează cu flacără absolut neutră, folosindu-se metal de adaos de aceeaşi compoziţie cu cea a metalului de bază şi fluxuri pe bază de fluoruri de calciu şi feroaliaje ce Cr, Mn, Ti, în cantităţi suficiente, care se acoperă baia de sudură. După sudare se curăţă fluxul cu peria şi ciocanul şi se spală cu apă fiebinte; apoi piesele se călesc în apă, după încălzire la 1150°C.

Oţelul carbon turnat în piese şi oţelul aliat pentru construcţii de maşini turnat în piese se sudează ţinându-se seama de recomandările făcute pentru oţelurile laminate. Se recomandă sudarea cu preîncălzire, dacă continutul de carbon depăşeşte 0,20% .

70

Oţelurile manganoase austenitice turnate în piese cu peste 1% C şi 12-14% Mn se sudează prin încălzire la temperatura de 1000°C; după sudare, piesele sunt supuse încălzirii la 1100°C şi călirii în apă.

Ţinând seama de temperaturile înalte la care sunt încălzite, pot fi sudate oxiacetilenic orice grosimi de piese.

Flacăra se reglează cu un mic execes de acetilenă, ceea ce evită oxidarea manganului. La sudare se foloseşte şi pulberea de aluminiu, care evită, de asemenea, arderea manganului.

3.2 Sudarea fontei

Fontele fiind aliaje cu conţinut mare de carbon, sudarea oxiacetilenică a acestora nu se execută decât la cald .

În acest scop, piesele din fontă se încălzesc în cuptoare la 600-700°C, iar în cazul pieselor mari încălzirea se face în cuptoare zidite special în acest scop, după ce a fost efectuată formarea locului de îmbinat.

În prealabil, defectele se scobesc până la obţinerea metalului sănătos, iar locurile de sudat se formează cu plăci de grafit şi nisip, după ce piesele se încălzesc încet şi uniform până la temperatura de lucru.

La sudare, fonta reprezintă următoarele caracteristici: La încălzire până la temperatura de topire, fonta nu trece printr-o stare

plastică ca oţelul, iar la temperatura de topire ea devine brusc lichidă; În timpul sudării este necesară folosirea de fluxuri, deoarece se formează

oxizi de mangan şi siliciu, care trebuie eliminaţi; se recomandă fluxul cu 50% borax, 47% bicarbonat de sodiu şi 3% bioxid de siliciu, sau 80% acid boric şi 20% bioxid de siliciu; fluxurile dizolvă oxidul de fier format şi împiedică decarburarea metalului.

Fonta fiind mai fragilă atât la cald cât şi la rece, în piesele de fontă se formează uşor fisuri, dacă încălzirea piesei nu este uniformă şi dacă operaţia de sudare nu este condusă corect.

Piesele de fontă albă se sudează cu vergele de fontă albă ( cu conţinut redus de siliciu), având următoarea compoziţie: 2,2-2,6% C; 0,8-1% Si; 0,4-0,6% Mn; P< 0,2% , S< 0,1%; după sudare, piesele se maleabilizează. Cu aceleaşi vergele se sudează şi fonta maleabilă, care după sudură este supusă din nou maleabilizării.

Piesele de fontă cenuşie se sudează cu vergele de fontă cenuşie VT-S30 şi VT-S36. Vergelele, în afara conţinutului de siliciu care le diferenţiază, mai conţin : 3-3,6% C; 0,5-0,8%Mn; 0,3-0,5% P. La sudare se vor folosi dimensiuni de bare mult mai groase ca la sudarea oţelului, şi anume: de 8-10 mm diametru la sudarea grosimilor de 10-15 mm şi de 12-14 mm diametru pentru grosimea peretelui peste 15 mm.

La sudarea fontei se folosesc suflaiuri puternice , de 150-200 l/h acetilenă, pentru fiecare milimetru grosime de material de bază, în vederea menţinerii cât mai uşoare a unei băi fluide; flacăra se reglează cu un mic exces de acetilenă.

71

La sudarea pieselor cu pereţi subţiri şi medii, suflaiul va fi condus în zig-zag, iar la sudarea pieselor groase în spirală.

În figura este reprezentat, în vederea sudării la cald, modul de formare a unei piese sparte din fontă.

Cum partea ruptă nu poate fi reutilizată, aceasta a fost înlăturată şi urmează să fie înlocuită cu sudură.

Se recurge la o cutie de formare din tablă de oţel, în care se aşează capetele de oţel, în care se aşează capetele de sudat; locul de sudat se formează cu plăci de grafit. Sudura ce urmează să fie executată se compartimentează cu ajutorul plăcilor de grafit în mai multe locaşuri după care se îndeasă între cutie şi plăcile de grafit nisip de formare ( vezi secţiunea A-A).

Compartimentarea are drept scop să poată fi executate mai multe băi de sudură ( în cazul de faţă patru băi) de volum mai redus, mai uşor de menţinut, deoarece baia în care se topeşte metalul de adaos trebuie menţinută tot timpul în stare lichidă.

După formare, în jurul cutiei, în vederea încălzirii piesei de sudat, se execută un cuptor de cărămidă în care se introduce cărbune de lemn aprins.

Încălzirea se execută timp de 2-10 ore, în funcţie de mărimea piesei, de grosimea pereţilor şi de complexitatea ei.

Sudarea se execută succesiv în câte unul din compartimente. După ce se umplu cu sudură băile 5 şi 8 de la capete, se îndepărtează una din plăcile de grafit şi se umple baia 6, iar după cristalizarea acesteia se înlătură cealaltă placă şi se execută baia 7 care leagă celelate trei băi , respectiv cele două capete.

După sudare se mai adaugă cărbune aprins între cutia de formare şi zidurile cuptorului , se astupă cuptorul cu plăci de azbest şi tablă şi se lasă să se răcească cât mai încet timp de aproape 24 de ore.

Sudura se execută cu îngroşarea necesară de cel puţin 10 mm de fiecare parte a piesei, spre a se dispune de suficient material pentru prelucrare.

72

În cazul folosirii unei tehnologii corecte se obţin suduri compacte, uşor prelucrabile cu scule obişnuite de atelier.

Repararea unei roţi de scripete cu spiţe, din fontă, se arată în figura

Dacă este spartă canelura periferică în locul A al roţii (figura a), între două spiţe, se încălzesc până la roşu închis spiţele 1 şi 2, ceea ce provoacă dilatarea marginilor canelurii rupte; încălzirea se menţine până la terminarea sudurii în A. După sudare, roata se lasă să se răcească foarte încet.

În cazul când este ruptă o spiţă 3 (figura b), se încălzesc zonele B şi C ale canelurii de o parte şi de alta a spiţei până la roşu închis şi se sudează spiţa 3, după care se lasă să se răcească foarte încet.

Dacă este complet ruptă o bucată din roată, adică spiţa 3 şi în două locuri D şi E canelura (figura c), se sudează întâi la rece spiţa 3, după care se încălzesc spiţele 1 şi 3 pentru sudarea canelurii rupte D; se încălzesc, apoi, spiţele 2 şi 3 pentru sudarea canelurii în punctul E . După sudare, piesele se lasă să se răcească foarte încet , de preferinţă într-un cuptor.

Piesele mici se încălzesc în cuptoare de încălzire; după ce au fost aduse la roşu se scot din cuptor, pentru răcire înceată împreună cu cuptorul astupat.

3.3 Sudarea metalelor şi aliajelor neferoase

Metalele neferoase şi aliajele lor se sudează pe scară largă prin procedeul cu gaz. În funcţe de temperatura de topire şi de conductivitatea termică a metalului sau a aliajului respectiv se alege mărimea suflaiului şi în multe cazuri chiar gazul combustibil.

Pentru metalele neferoase cu temperaturi joase de topire şi în special pentru sudarea grosimilor reduse este preferabilă folosirea unui gaz combustibil care să nu dezvolte o temperatură prea înaltă; la sudarea acestor metale nu este necesară degajarea unei cantităţi mari de căldură în zona reducătoare, iar dacă este folosită acetilenă, se recurge la aer comprimat în loc de oxigen.

73

În schimb, alte metale neferoase, cum este de exemplu cuprul, care deşi nu are o temperatură de topire prea înaltă (1083°C), însă având o conductivitate termică foarte mare, în special la sudarea grosimilor mai mari, necesită suflaiuri mult mai puternice, în comparaţie cu cele folosite la sudarea oţelurilor.

Ţinând seama, de asemenea, de afinitatea mare pe care o au metalele neferoase de a forma oxizi, este absolut necesară folosirea fluxurilor care să împiedice oxidarea, iar în cazul formării oxizilor aceştea să fie reduşi la metal.

Aliajele metalelor neferoase au temperaturi de topire mai joase decât metalele respective şi conductivităţii termice mai reduse, astfel încât pentru sudarea aceloraşi grosimi de metal sunt necesare flăcări de putere mai mică.

Sudarea aluminiului şi aliajelor de aluminiuAluminiul şi aliajele de aluminiu se sudează pe scară largă prin procedeul cu

gaz. Aluminiul având masa specifică 2,7 kg/dm³ face parte din clasa metalelor neferoase uşoare.

Fabricarea în ţară a aluminiului şi a aliajelor de aluminiu va da posibilitatea asimilării lui pe scară largă. Aluminiul având o temperatură de topire de numai 660°C, iar la aliajele de aluminiu sub această temperatură se recomandă folosirea flăcării de hidrogen su de gaze naturale în amestec cu oxigenul la sudarea tablelor mai subţiri de 1 mm. Datorită conductivităţii mari a luminiului, la grosimi de material peste 1 mm este necesară folosirea flăcării oxiacetilenice. Pentru sudare, aluminiul prezintă următoarele caracteristici:

Topirea se produce brusc, fără să treacă prin starea plastică şi, deoarece are o conductivitate termică mare, zona ajunsă în stare lichidă este şi ea mare, încât se pot produce străpungeri; în timpul sudării, piesa nu trebuie solicitată deoarece rezistenţa părţilor aduse în stare lichidă este extrem de redusă;

La temperaturi înalte, aluminiul absoarbe uşor oxigenul , iar oxizii formaţi incluşi în metal slăbesc cu mult rezistenţa îmbinării; oxidul de aluminiul are o temperatură de topire cu mult mai înaltă ( 2050°C) decât a metalului şi, fiind mai greu, împiedică operaţia de sudare , astfel încât este absolut necesar să fie folosite fluxuri;

Coeficientul de dilatare al aluminiului fiind mult mai mare decât al oţelului, se produc deformaţii mari ale ansamblurilor sudate.

Pentru sudare, se recomandă o flacără cu exces foarte mic de acetilenă, în care caz este împiedicată formarea oxidului de aluminiu (Al2O3); presiunea oxigenului se reglează cu 0,3-0,4 daN/cm² mai mică decât la sudarea oţelului, în care caz se obţine o flacără cu exces mic de acetilenă.

Ca metal de adaos, la sudarea aluminiului şi a aliajelor de aluminiu se folosesc fâşii decupate din materialul de bază, deoarece sortimentul materialelor de adaos pentru aluminiu şi aliajele de aluminiu se fabrică pe scară redusă. În mod curent se fabrică următoarele:

- vergele de aluminiu pentru sudarea conductelor electrice, contactelor etc;- vergele de aluminiu-cupru pentru sudarea duraluminiului:

74

- vergele turnate din aliaje de aluminiu-siliciu pentru sudarea pieselor turnate din aluminiu sau aluminiu-siliciu;

- vergele de aluminiu-zinc-magneziu şi aluminiu-siliciu-magneziu pentru sudarea construcţiilor din aceste aliaje; instalaţii pentru industria alimentară, construcţii navale, etc.

Fluxurile pentru sudarea aluminiului sunt pe bază de cloruri şi fluoruri; de exemplu, fluxul cu 25-60% clorură de potasiu (KCl), 15-30% clorură de litiu (LiCl), 5-15% fluorură de potasiu (KF), restul de clorură de sodiu (NaCl) dă rezultate bune la sudarea cap la cap a tablelor. Fluxurile se aplică atât pe marginile de sudat, cât şi pe vergelele de adaos. Deoarece, după sudare, fluxurile se îndepărtează foarte greu, în special la cusături de colţ interioare, se recomandă ca în acest caz să fie folosite fluxurile neutre, de exemplu fluxul cu: 40% borax, 25% clorură de sodiu, 25% clorură de potasiuşi 10% sulfat de sodiu.

Înainte de sudare, piesele se degresează şi se decapează pe o porţiune de 25-30 mm de la marginile tablelor, care se acoperă cu fluxuri.

Deoarece fluxurile provoacă coroziuni, după sudare fluxul trebuie complet îndepărtat de pe linia de sudură.

Tablele cu grosimea până la 1,5 mm se recomandă să fie sudate cu margini răsfrânte, în care caz nu mai este necesar material de adaos. Tablele cu grosimea până la 5 mm se sudează în I, iar cele mai groase în V; grosimile peste 12 mm se sudează în X. Pentru sudare, tablele cu grosimea peste 3 mm se preîncălzesc la 300-350°C, în caz contrar fiind necesar ca la începutul sudării să fie folosite regimuri mai intensive.

Tablele cu margini răsfrânte se sudează prin metoda spre stânga, fără oscilaţii transversale, cu arzătorul înclinat la 20-40° faţă de sudură şi fără metal de adaos. Tablele cu grosimile până la 5 mm se sudează tot spre stânga, cu arzătorul menţinut la început la 75-80°, până ce s-a format baia de sudură, după care se înclină la 45-60°. Tablele cu grosimile peste 5 mm se sudează prin metoda spre dreapta sau mai productiv prin metoda cu cusătură dublă. La sudarea spre stânga sau spre dreapta, tablele se aşează sub un unghi mic, astfel încât rostul să fie uşor accesibil. Masa de sudură se acoperă cu un material izolant sau cu azbest. Se recomandă ca tablele subţiri să fie fixate în dispozitive.

Sudurile de asmblare (prindere), la tablele subţiri (sub 1 mm), se execută la distanţe de 60-70 mm, iar la tablele de 1-1,5 mm , la distanţe de 150-250 mm. În cazul sudării tablelor cu grosimea peste 2 mm şi cu lungimi peste 250mm, rostul se va menţine deschis la 1/50 cu ajutorul unei pene în sensul de sudare.

În figura se prezintă modul de prindere şi de sudare a tablelor de aluminiu.

75

În cazul când se produce un defect, se opreşte sudarea, se scobeşte locul

defect şi se reîncepe sudarea prin acoperirea marginii sudurii efectuate. La sudarea în straturi multiple este necesară o curăţire foarte atentă de resturi de flux a stratului executat, peste care se sudează noul strat. După răcirea ansamblului sudat, fluxul de pe suduri se curăţă atent, apoi piesele se spală cu apă fierbinte. Piesele turnate se sudează cu preîncălzire la 300°C; după sudarea completă, piesele se curăţă şi se spală apoi se recoc la temperatura de 500°C, după care se lasă să se răcească în cuptor.

Sudarea cuprului şi a aliajelor de cupru

Cuprul având masa specifică de 8,9 kg/dm³ face parte din grupa metalelor neferoase grele. Este folosit pe scară largă în stare aproape pură; CuE (STAS 270/1-74) cu puritate peste 99,95% Cu în industria electrotehnică şi cupru rafinat cu puritate peste 99% Cu pentru aparate şi instalaţii în industria chimică şi alimentară. La sudare, cuprul prezintă următoarele caracteristici: la temperatura de topire , el devine foarte fluid şi absoarbe gaze, în special

oxigen şi hidrogen; oxidul cupros se dizolvă în cupru şi-l face fragil, iar la răcire – oxidul cupros şi hidrogenul formează vapori de apă , provocând aşa-numita “boală de hidrogen” a cuprului;

are o conductivitate termică foarte mare (de şase ori mai mare decât a oţelului), din care cauză necesită la sudare flăcări puternice;

este fragil între temperaturile de 450-650°C, astfel încât între aceste temperaturi este interzisă ciocănirea;

76

având un coeficient mare de dilatare şi contracţie, este necesar să fie luate precauţii în timpul sudării, asigurându-se un rost deschis spre capătul spre care se sudează.Ca metal de ados sunt folosite bare de cupru-argint cu 1% Ag, cu diametrul de

4-8 mm şi cu lungimea de 1 m, conform STAS 295-71; argintul se aliază bine cu cuprul şi fluidizează baia de sudură.

Pot fi folosite şi bare de cupru electrolitic , sau sârme de cupru cu 0,2%P şi 0,2-0,3%Si; fosforul şi siliciul sunt elemente dezoxidante şi fluidizante ale băii de sudură. Se folosesc fluxuri cu 60-70% borax, 10-20% acid boric şi 20-30% sare de bucătărie.

Fluxul se presară în baia de sudură şi se ung marginile de sudat şi sârma de adaos. Înainte de sudare, marginile se curăţă atent de murdării şi se degresează.

Puterea suflaiurilor se ia de 200-300 l/h acetilenă pentru fiecare milimetru de grosime a piesei, iar pentru micşorarea ispersiei căldurii, piesele de sudat se acoperă cu plăci de azbest. La sudare se va păstra aceeaşi deschidere a rostului de 1/50 ca la aluminiu şi se vor folosi recomandările date pentru aluminiu.

După sudare, sudura trebuie ciocănită atât în stare fierbinte peste 650°C, cât şi în stare rece, sub 450°C. Ciocănirea se execută prin bătăi dese şi uşoare cu un ciocan de 500 g. În acest scop, sudura se execută cu o îngroşare de 15-20% din grosimea tablelor. Ciocănirea micşorează tensiunile interne de pe linia de sudură şi mărunţeşte granulaţia, îmbunătăţind totodată caracteristicile mecanice ale sudurii; apoi piesa de cupru se încălzeşte la 650°Cşi se răceşte brusc în apă, după care ea poate fi forjată, trasă, etc.

Tablele subţiri cu grosimea sub 1,5 mm se sudează prin metoda spre stânga în picături.

Tablele între 1,5 şi 5 mm se sudează tot prin metoda spre stânga semiurcătoare. Tablele între 5 şi 12 mm grosime se sudează în cusătură dublă cu următoarele puteri ale arzătorului şi dimensiuni ale sârmei de ados.

s, în mm 5 6 7 8 10 12Q, în l/h 600 750 850 1000 1200 1500d, în mm 3 4 4 4 5 5

Grosimile peste 12 mm se sudează cu două suflaiuri, în vederea compensării pierderilor mari de căldură prin dispersie.

O sudură se consideră de calitate dacă are o rezistenţă la rupere de minim 19 daN/mm², o alungire A10 de minim 25% şi un unghi de îndoire de minimum 160°.

La sudarea cuprului sunt admişi numai muncitori de înaltă calificare.Se mai folosesc numeroase aliaje de cupru:- alama cu conţinut de 28-42% Zn, restul cupru;- tombacul cu conţinut de 10-20% Zn, restul cupru;- alpacaua cu conţinut de 20-45% Zn, 8-18% Ni, restul cupru;- bronzurile, care sunt aliaje de cupru cu staniu, cu aluminiu, cu plumb etc,

sau bronzurile complexe custaniu-zinc, staniu – plumb etc.

77

Aliajele de cupru care conţin zinc se sudează folosindu-se aceleaşi fluxuri ca şi la sudarea cuprului şi o flacără cu exces redus de oxigen.

Aceasta provoacă degajarea oxidului de zinc, care în amestec cu fluxul împiedică evaporarea în continuare a zincului, astfel încât sunt prevenite oxidările din baia de sudură.

Ca material de adaos se foloseşte alama de lipire (STAS 204-68), mărcile: Am Si Lp cu conţinut de 58-65% Cu, 0,2-0,3% Si, restul Zn şi Am Si Lp cu conţinut de 59-61% Cu, 0,2-0,3 % Si, 0,8-1,2% Sn, restul Zn, sub formă de sârme sau vergele. Temperaturile de topire ale aliajelor sunt de circa 900°C. Sudarea se execută după decaparea pieselor într-o soluţie de 10% acid azotic, deoarece urmele de grăsimi împiedică sudarea .

După sudare, piesele se ciocănesc uşor pe linia de sudură, în vederea îmbunătăţirii calităţii sudurii, şi se curăţă de flux; apoi se încălzesc la 650°C şi se lasă să se răcească încet.

Bronzurile sunt dificil de sudat, deoarece preîncălzite la 300-400°C sunt fragile. Se recomandă folosirea unui metal de adaos de aceeaşi calitate, deoarece alamele de sudat sunt mai puţin corespunzătoare.

Cele mai dificile de sudat sunt bronzurile cu staniu, care trebuie răcite după sudare foarte încet în nisip fierbinte sau înfăşurate în foi de azbest.

Alte metale neferoase se sudează în mod corespunzător cu flacăra de gaz sunt: nichelul, zincul şi plumbul.

Sudarea altor metale neferoase:

Magneziul , este un metal uşor, este mult folosit în construcţia de maşini sub formă de aliaje turnate cu conţinut de mangan (1-2%) sau de aluminiu (3-6% sau 10-20%).

Acesta se sudează cu puteri ale flăcării de 50-70 l/h acetilenă pentru fiecare milimetru de grosime de material.Piesele de sudat laminate se preîncălzesc la 250-350°C, iar cele turnate până la 400°C. Flacăra trebuie reglată cu un mic exces de acetilenă. Oxidul de magneziu care se formează împiedică buna aliere, şi de aceea sunt necesare fluxuri şi cloruri de litiu şi magneziu, amestecate cu floururi de calciu, bariu sau aluminiu.

După sudare, piesele se lasă să se răcească încet , în special cele turnate, apoi fluxul se îndepărtează şi se spală piesele cu leşie şi cu apă.

Aliajele de magneziu: Mg-Mn; Mg-Al-Zn etc, sub formă de piese turnate, înainte de sudare se preîncălzesc la 300-350°C, iar după sudare se răcesc lent. Se folosesc aceleaşi fluxuri ca şi la sudarea magneziului şi o flacără de sudare neutră.. După sudare , fluxul se îndepărtează , iar sudura se spală cu leşie şi apă.

Nichelul , cu temperatura de topire de 1452°Cşi masa specifică de 8,9 kg/dm³, este folosit ca metal pur sau sub formă de aliaje: monel, nicrom, nimonic, în construcţii de maşini şi aparate; poate fi sudat în bune condiţii cu flacăra de gaz, dacă se folosesc fluxuri şi material de adaos de aceeaşi calitate.

78

Puterea flăcării se ia de 100l/h acetilenă pentru fiecare milimetru grosime de material. Înainte de sudare materialul trebuie curăţit atent, iar la sudare se folosesc fluxuri pe bază de borax şi acid boric.

Acetilena trebuie să fie pură; de aceea, la sudarea nichelului se foloseşte acetilenă din butelii.

Piesele înainte de sudare se preîncălzesc la 150-250°C. Sudarea se execută cap la cap cu margini răsfrânte, în I, în V şi în X, în funcţie de grosimea pieselor, metodele de sudare fiind aceleaşi ca şi pentru oţel.

Zincul, cu masă specifică de 7,1 kg/ dm³, având o temperatură joasă de topire de 420°C, se sudează cu gaze de înlocuire a acetilenei: gaze naturale, hidrogen etc. Este necesară folosirea fluxului compus din 60% clorură de amoniu (ţipirig) şi 40% oxid de zinc. Flacăra de sudare trebuie să fie cu un mic exces de gaz.

Se sudează numai prin metoda spre stânga cap la cap, cu margini răsfrânte, în V, I etc. , în funcţie de grosimea tablei.

La sudare, sub table se aşează plăci de grafit. Deoarece se degajă vapori metalici, zincul trebuie sudat cu mască protectoare, iar locurile de muncă trebuie să fie foarte aerisite.

După sudare, cusătura se ciocăneşte cu bătăi dese şi uşoare de ciocan la temperatura de 120-150°C.

Plumbul, cu masa specifică de 11,3 kg/ dm³, avînd o temperatură de topire de 327°C, se sudează numai cu gaze de înlocuire a acetilenei, cea mai recomandată fiind flacăra oxihidrică; poate fi folosit şi amestecul de acetilenă- aer.

Ca material de adaos se poate folosi sârmă sau fâşii de plumb. Fluxul folosit poate fi stearină 100% sau amestec de 50% stearină şi 50% colofoniu. Înainte de sudare, marginile pieselor se curăţă la luciu metalic. Sudarea poate fi executată în orice poziţie în spaţiu.

După sudare, cusătura se bate uşor cu ciocanul de cupru cu cap sferic. Vaporii de plumb sunt foarte toxici şi de aceea se sudează cu măşti de

respiraţie.Titanul şi aliajele de titan nu se sudează cu flacăra de gaz, neputându-se

asigura protecţia necesară băii de sudură, deoarece pătrunderea chiar şi în cantităţi foarte reduse a gazelor face ca acestea să difuzeze în masa metalului pe care îl fragilizează.

Metalele greu fuzibile, cum sunt molibdenul, wolframul, tantalul, nu pot fi sudate, deoarece temperatura flăcării de gaz este prea redusă.

Metalele rare, zirconiul, beriliul, niobiul etc., de asemenea nu ot fi sudate cu flacăra de gaz, deoarece nu se poate asigura o protecţie corespunzătoare faţă de aer.

79

4. SUDAREA CONSTRUCŢIILOR METALICE

În vederea realizării unei construcţii sudate este necesar ca înaintea operaţiei de sudare să fie executate operaţiile de pregătire a pieselor componente şi a ansamblurilor de sudat.

Înainte de debitare, materialul se îndreaptă (dacă este necesar), sau îndreptarea se face după debitarea pieselor la dimensiunile necesare. Debitarea se execută prin tăierea mecanică sau cu flacăra de gaz şi oxigen în funcţie de natura materialului, grosimea, utilajul disponibil etc.

Prinderea pieselor în vederea sudării, în cazul când nu se folosesc dispozitive, se face de către sudori şi în funcţie de natura materialului şi de grosimea lui, ea trebuie executată cu deosebită atenţie .

O deosebită atenţie se va acorda şi modului de prindere şi de sudare a materialelor neferoase, a căror conductivitate termică este mult mai mare decât a oţelului.

Pentru oţel, succesiunea de prindere pe lungime, de exemplu pe generatoare, a unei piese cilindrice, şi modul de prindere la îmbinarea unei ţevi cu un fund (sau pentru două ţevi de acelaşi diametru) sunt date în figura.

Distanţa dintre prinderi se ia de 150-200 mm. La prinderi pentru sudarea circulară, în cazul când primele trei prinderi executate nu sunt suficiente (pentru diametre mari), se execută la mijlocul acestora alte trei prinderi. Trebuie să se ţină seama de faptul că încă de la prindere trebuie asigurat rostul necesar sudării.

Operaţia de pregătire cuprinde şi alte prelucrări: îndoiri, ambutisări, găuriri etc., în funcţie de succesiunea procesului tehnologic întocmit. Înainte de începerea sudării este necesar să fie executat un control atent, atât din partea organelor speciale cât şi din partea acelora care după pregătire, în continuare, execută operaţiile de sudare.

Piesele, în dreptul rostului de sudat, trebuie să fie curăţite de rugină, murdărie, ulei, pentru a preveni defectele în suduri.

De asemenea, se va respecta utilizarea dispozitivelor de asamblare şi de sudare, prevăzute în tehnologia de execuţie a ansamblului respectiv.

După ce toate piesele au fost asamblate, se execută operaţia de sudare în conformitate cu succesiunea de sudare prevăzută în fişa tehnologică sau planul de operaţii.

80

Succesiunea de sudare trebuie respectată cu stricteţe, întrucât se ţine seama de prevenirea deformaţiilor şi a tensiunilor interne mari , care se pot produce în cazul când nu se respectă tehnologia prevăzută pentru ansamblul respectiv.

Ordinea de sudare a profilelor îmbinate oxiacetilenic în T şi U este dată în figura de mai jos.

Este preferabil ca sudura să fie executată de doi sudori, în special dacă profilele sunt groase, astfel încât procesul să se desfăşoare cât mai simetric începând de la mijloc spre capete. În acest caz, deformaţiile sunt mai reduse, iar calitatea sudurii este mai bună.

Dacă pentru sudarea profilelor în U este dificilă respectarea succesiunii de sudare indicată, atunci sudura se va executa întâi la interiorul profilului şi apoi la exterior. Metodele de sudare ce se vor aplica sunt cele prevăzute pentru sudarea grosimii respective.

În figura urmatoare sunt indicate pentru sudarea spre stânga a ţevilor de oţel de 2 mm grosime, modul de sudare, înclinarea suflaiului, înclinarea metalului de adaos, pentru diferite poziţii de sudare a cusăturilor

81

In tabel sunt prezentate orientativ, pentru toate poziţiile de sudare, consumurile de acetilenă şi oxigen pe metru liniar de cusătură, precum şi timpii de sudare.

In figura urmatoare sunt indicate pentru sudarea spre dreapta a ţevilor de oţel de 3…10 mm grosime, modul de sudare, înclinarea suflaiului, înclinarea metalului de adaos, pentru diferite poziţii de sudare a cusăturilor.

82

Îmbinările dintre ţevi la sudarea oxiacetilenică nu se recomandă să se execute în unghiul dintre ele, ci pe bordura ţevilor in felul acesta sunt evitate sudurile de colţ care provoacă deformaţii mari şi de calitate inferioară. Prin realizarea sudurilor de bordură se obţin cusături cap la cap a căror calitate este superioară.

Fundurile de recipiente se execută prin cusături cap la cap (figurile c si d)în special în cazul recipientelor pentru presiuni mari, sau cu margini răsfrânte (figurile e si f) în cazul recipientelor destinate presiunii reduse. Se vor evita sudurile în unghi, care rezultă în cazul aşezării suprapuse a tablelor, deoarece acestea, în afară că produc deformaţii mari, dau şi o calitate inferioară îmbinării.

La sudarea grosimilor mari de bare, profile, şine etc., se vor utiliza îmbinări cap la cap, care se recomandă să fie executate de doi sudori deodată, simetric, de o parte şi de alta a îmbinării.

83

În figura urmatoare este reprezentată o autoclavă din aluminiu sudată oxiacetilenic, cu capacitatea de 750 l pentru presiuni până la 15 daN/cm².

În figură sunt reprezentate îmbinările sudate care sunt efectuate cap la cap. Fundul şi gâtul sunt executate astfel încât să nu rezulte îmbinări de colţ: fundul este ambutisat , iar gâtul sudat pe o bordură din material ca să rezulte îmbinări cap la cap. Aceeaşi construcţie este păstrată şi pentru racorduri pentru care, de asemenea sunt prevăzute borduri din materialul rezervorului.

În general, prin procedeul oxiacetilenic nu se execută construcţii cu suduri la table suprapuse sau suduri de colţ, deoarece dau informaţii mari, iar rezistenţa acestor îmbinări este mai redusă.

Prin sudarea cu gaz se execută numeroase produse ca: aparate pentru industria chimică, recipiente de abur, boilere de apă caldă, căldări de presiune, conducte, autoclave etc. din diferite materiale: oţel, aluminiu, cupru, monel etc.

84

SUDAREA PRIN PRESIUNE

1. Sudarea prin presiune fără energie electrică

Procedeele de sudare prin presiune formează grupa de procedee la care marginile pieselor de îmbinat neîncălzite sau încălzite sunt supuse unei solicitări mecanice din exterior până la obţinerea îmbinării; solicitarea mecanică poate fi: presarea, laminarea, şocul, vibraţiile etc.

După felul încălzirii folosite, procedeele de sudare prin presuine fără energie electriă pot fi chemomecanice sau mecanice la rece. Îmbinarea se produce în urma forţelor de coeziune interatomice, fără să fie necesare materiale de adaos, fluxuri sau gaze protectoare.

Denumirea procedeului de sudare se dă fie după sursa de energie folosită, se dă fie după forma sudurii obţinute, specifică procedeului folosit.

Încălzirea locului de îmbinare are rolul de a micşora solicitarea din exterior, deoarece numai la folosirea acesteia se provoacă mari deformări ale materialului; de aceea, procedeele de sudare prin presiune la care marginile de sudat sunt aduse în stare plastică sau de topire superficială au cea mai largă aplicare.

Procedeele de sudare prin presiune fără energie electrică sunt cuprinse în două grupe:

- grupa procedeelor cu încălzire prealabilă a marginilor după care se aplică solicitarea mecanică;

- grupa procedeelor numai cu solicitare mecanică.

La procedeele de sudare prin presiune cu încălzire şi energie mecanică, metalul de sudat este încălzit prin căldura dezvoltată de o reacţie chimică, după care se aplică o solicitare mecanică exterioară . Din această grupă fac parte procedeele:

sudarea prin forjare, la care marginile pieselor de sudat, după ce sunt încălzite la focul de forjă, se forjează cu ciocanul, manual sau mecanic;

sudarea cu flacără de gaze prin presiune, la care marginile pieselor de sudat sunt încălzite puternic cu flacără de gaze până ajung în stare plastică sau până la topirea superficială, după care se aplică presiunea de sudare necesară îmbinării;

sudarea cu termit prin presiune, care poate fi cu încălzirea pieselor, aduse în stare plastică de către căldura degajată de termit, după care se aplică presarea, sau prin topire şi presiune la care termitul topeşte superficial capetele pieselor, după care se aplică presiunea necesară.

Sudarea prin difuzie, la care piesele sunt încălzite sub temperatura de topire, după care se aplică o presiune redusă un timp mai scurt sau prelungit, în funcţie de temperatura de încălzire.

85

În afară de procedeele enumerate, tot în această grupă sunt cuprinse şi procedeele la care sudarea se realizează numai prin energie mecanică, fără nici un aport de căldură din exterior. Această grupă cuprinde procedeele:

Sudarea prin presiune la rece, folosită la metale cu proprietăţi bune de deformare, care se sudează prin întrepătrunderea intimă a straturilor noi de metal care apar prin presare;

Sudarea prin frecare, la care îmbinarea pieselor se produce prin apăsarea unei piese în rotire asupra unei alte piese fixe , iar după ce s-a produs o încălzire puternică ca urmare a frecării suprafeţelor în contact, se aplică presiunea de sudare;

Sudarea cu ultrasunete, la care piesele de sudat apăsate pe un pivot-sonotrod se îmbină prin transmiterea unor vibraţii ultrasonore în direcţia perpendiculară forţei de apăsare;

Sudarea prin explozie, folosită la sudarea plăcilor sau a tablelor, la care pe una din suprafeţele exterioare ale plăcilor de îmbinat se aplică un amestec exploziv; după aşezarea plăcilor la un unghi foarte mic între ele şi după aprinderea, respectiv explozia amestecului, se produce îmbinarea prin unda de şoc care provoacă izbirea puternică a plăcilor şi sudarea lor.

Unele procedee de sudare prin presiune menţionate se folosesc pe scară largă în industrie, în special la sudarea unor ansambluri în serie sau uneori chiar unicate, în funcţie de procedeul aplicat.

1.1 Sudarea prin forjareEste un procedeu vechi. După pregătirea capetelor de îmbinat, piesele se

încălzesc la focul de forjă sau în cuptor până la temperatura de 1200-1300°C, apoi se curăţă suprafeţele marginilor de oxidul format prin bătăi uşoare, după care se aplică forjarea de îmbinare.

Piesele se prepară astfel încât să rezulte o bună acoperire, însă cu intervale între ele, astfel încât zgura să poată fi eliminată.

86

Pentru suprafeţe în contact este indicat ca acestea să aibă o mică convexitate pentru eliminarea oxizilor formaţi. De asemenea se mai foloseşte presărarea, după încălzire, a capetelor de sudat cu borax, nisip fin, sare de bucătărie etc., care fluidizează oxizii şi permit eliminarea lor.

În general, primele lovituri sunt dese şi uşoare, după care se aplică lovituri puternice. Ciocănirea poate fi executată manual sau mecanic la prese hidraulice, ciocane cu abur etc. Se pot suda între ele, în condiţii bune, piese din oţel carbon până la un conţinut de 0,6% carbon.

Sudarea prin forjare se aplică la fabricarea tablelor de oţel, bimetalice din oţeluri carbon de compoziţii diferite sau oţel carbon cu oţel inoxidabil etc, prin laminarea semifabricatelor.

1.2 Sudarea prin difuzie

Sudarea prin difuzie este procedeul la care piesele de sudat sunt încălzite sub temperatura linie “solidus” şi apoi supuse unei presiuni reduse un timp mai îndelungat în vid, în mediu de gaz inert sau uneori în aer, îmbinarea realizându-se prin fenomenul de difuzie.

Piesele de sudat trebuie să aibă suprafeţele bine păsuite, fără rost între ele. Pentru sudare, ele se încălzesc la o temperatură de 0,6-0,8 faţă de temperatura de topire, după care se supun presării. Se obţine o deformare plastică a asperităţilor de pe suprafeţele pieselor şi în felul acesta ele ajung în contact perfect pe întreaga suprafaţă , pentru ca să se producă difuzia completă a atomilor mărginaşi.

Suprafeţele pieselor de sudat trebuie să fie însă foarte bine curăţite de oxizi şi murdării, deoarece acestea nu pot fi eliminate în timpul sudării şi pot provoca defecte în îmbinarea sudată.

Presiunea variază în funcţie de natura metalelor de sudat , de la 0,2 la 4 daN/cm². Timpul de sudare este destul de îndelungat şi poate varia de la 15 minute la 200 minute, în funcţie de natura materialului, temperatura de încălzire şi presiunea folosită.

În vederea obţinerii unor suduri de calitate şi pentru micşorarea timpului de sudare, în unele cazuri se recomandă să fie introduse folii metalice sau pulberi.

De exemplu, la sudarea pieselor de aluminiu sau aliaje de aluminiuse recomandă folii de cupru, aliaje de cupru sau aliaje de cupru-argint , însă în toate cazurile este necesară curăţirea suprafeţelor de sudat. Sudarea cu folii micşorează timpii de sudare şi nu este necesar să se recurgă la presiuni mai mari. Pentru alte metale, foliile intercalate pot fi din nichel, cobalt, beriliu.

Pentru evitarea oxidării se recomandă ca sudarea să fie executată în vid sau în mediu de gaz inert sau alt gaz protector (hidrogen, CO2). Îmbinarea unor materiale cum sunt: fontă cu fontă, nichel cu cupru, nichel cu aluminiu şi altele nu poate fi realizată corespunzător prin acest procedeu, deoarece se produc faze intermetalice nefavorabile, pori, straturi intermediare necorespunzătoare etc.

87

Procedeul se foloseşte cu rezultate bune la sudarea metalelor şi aliajelor cu temperaturi de topire diferite.

Prin acest procedeu se sudează cu bune rezultate, aliajele de aluminiu cu oţel înalt aliat sau cu metale refractare. Piesele după sudare nu prezintă deformaţii, iar sudura nu necesită prelucrări.

Procedeul se foloseşte la sudarea ansamblurilor din interiorul navelor cosmice, unde sunt necesare îmbinări de plăci de aluminiu cu alte metale.

1.3 Sudarea prin presiune la rece

Pentru unele metale, cum sunt aluminiul şi cuprul, cu proprietăţi de plasticitate mare la temperaturi obişnuite, sudarea poate fi executată şi la rece , prin producerea de deformaţii mari , care produc îngroşări sau subţieri ale pieselor prin interpătrunderea intimă a straturilor noi de metal refulate sau presate , astfel încât electronii de pe suprafeţele acestor straturi să ajungă în sfera de atracţie reciprocă.

Factorul hotărâtor pentru obţinerea sudurilor este gradul de deformare , care pentru aluminiu este de 70%, iar pentru cupru este de peste 80%, ceea ce la îmbinările cap la cap se manifestă printr-o mare îngroşare , iar în cazul sudării prin puncte şi în linie, printr-o mare subţiere.

De asemenea sunt necesare presiuni specifice mari : pentru aluminiu 20-40 daN/cm², iar pentru cupru, 80-100 daN/cm².

Curgerea materialului deformat , pentru efectuarea sudurii, este necesar să se producă în ambele sensuri ale rostului sudurii.

Dacă sudarea cap la cap îngroşarea poate fi uşor eliminată, la sudarea prin suprapunere, micşorarea grosimii poate periclita rezistenţa îmbinării, şi de aceea este necesar să nu fie depăşite anumite limite în subţierea materialului.

Schema de sudare cap la cap este prezentată în figura si anume: cu îndepărtarea parţială a îngroşării (a) şi cuîndepărtarea totală a îngroşării (b).

88

Trebuie remarcat că în primul caz curgerea materialului este împiedicată de prima cameră mărginită de cuţitele circulare de tăiere 5 ale îngroşărilor, ceea ce conduce la realizarea unei îmbinări de calitate mai bună; materialul refulat în camerele 6 este tăiat de cuţitele 5. În cel de-al doilea caz, refularea materialului este liberă şi intreaga îngroşare după sudare este retezată.

Sudarea în punte sau în linie se execută prin aşezarea suprapusă a tablelor, presarea executându-se pe o parte sau pe ambele părţi ale tablelor suprapuse, conform figurii.

89

În cazul sudării prin puncte se prevăd poansoane pe o parte (a) sau pe ambele părţi (b), iar în cazul sudării în linie, pe mijlocul rolelor de presare sunt prevăzute proeminenţe, care prin presare unilaterală (c) sau bilaterală (d) produc cusătura sudată.

Atât la sudarea prin puncte, cât şi la sudarea în linie, deplasarea poansoanelor şi a rolelor nu trebuie să întreacă anumite limite, în care caz materialul în dreptul sudurii rămâne prea subţire, ceea ce pune îm pericol rezistenţa obiectului sudat.

Pentru obţinerea unei calităţi a îmbinărilor este foarte important ca suprafeţele să fie curăţate perfect în dreptul îmbinărilor, deoarece cele mai neînsemnate urme de oxizi, murdării etc.,pot duce la rebutarea sudurii.

Curăţirea se execută cu perii rotative din sârmă de oţel, răzuitoare etc.

1.4 Sudarea prin frecare

Sudarea prin frecare constă în îmbinarea a două piese prin apăsarea unei piese în rotire pe cealaltă piesă fixă până când prin frecare se obţine o încălzire suficientă a suprafeţelor în contact, după care se aplică presarea.

Procedeul se aplică la sudarea barelor rotunde, a ţevilor sau la sudarea acestora cu suprafeţe plane.

După obţinerea unei plastifieri sau eventual a unor topiri superficiale la contactul dintre piesele de sudat, rotaţia este brusc oprită şi piesa care a fost în rotaţie este presată puternic axial de cealaltă piesă, ceea ce provoacă îmbinarea lor.

Timpul total de rotire, oprire şi presare pentru obţinerea sudurii variază între 2 şi 20s, în funcţie de mărimea piesei şi de regimurile aplicate.

Presiunea necesară în timpul rotirii şi frecării variază în funcţie de natura materialelor de sudat. La oţel, în timpul rotirii de frecare, presiunea necesară este până la 20 daN/mm², iar pentru refulare, cu 1-3 daN/mm² mai mare; la sudarea aluminiului cu oţel, presiunea în timpul rotirii de frecare este de 1 daN/mm² , iar pentru refulare este necesară o presiune până la 12 daN/mm².

La rotirea de frecare sunt folosite turaţii de peste 1000 rot/min, uneori chiar până la 3000 rot/min, cu condiţia ca viteza periferică să nu treacă de 30 m/min. Pentru stabilirea turaţiei pentru diferite diametre ale barelor sudate la îmbinarea oţelurilor cu conţinut redus de carbon se recomandă relaţia:

Nd = (1,2…6) 104

în care:N este turaţia , în rot/min;d- diametrul barelor de sudat, în mm

90

Pentru sudare, piesele nu necesită o pregătire specială, ci numai o planitate a suprafeţelor în contact. În timpul operaţiei de sudare, eventualele impurităţi de pe suprafeţele de îmbinat se elimină prin refulare în timpul rotirii.

Procedeul este folosit la sudarea între ele a oţelurilor de aceeaşi calitate sau de calităţi diferite, ca şi cu alte metale; de exemplu oţel carbon cu oţel înalt aliat, oţel cu aluminiu.

2. SUDAREA PRIN REZISTENTA ELECTRICA

2.1. Sudarea prin presiune prin rezistenţă electrică

Sudarea prin presiune, prin rezistenţă electrică, constituie grupa de procedee la care, pentru încălzirea locală a pieselor de sudat, este folosit efectul produs de rezistenţa electrică a unui curent de intensitate mare, concomitent cu apăsarea pieselor una contra celeilalte, printr-un mijloc mecanic

Rezistenţa electrică poate fi dezvoltată fie prin rezistenţa de contact dintre piese , fie prin introducerea curentului în porţiunea respectivă, care prin efectul Joule provoacă încălzirea marginilor de sudat.

Factorul important pentru realizarea îmbinării prin aceste procedee îl formează intensitatea de curent, care, cu cât este ai mare, cu atât se micşorează timpul de sudare.

Rezistenţa electrică a unui material variază în timpul sudării odată cu creşterea temperaturii, din cauza modificărilor structurale ce se produc .

Căldura produsă prin efectul Joule este determinată de relaţia:

Q = I² Rt / J (cal)

În care: J= 4,185 joule/cal este echivalentul mecanic al calorieiI- curentul de sudare, în A;R- rezistenţa electrică a circuitului de sudare, în Ω, formată din: rezistenţa

porţiunilor metalului de bază prin care trece curentul , rezistenţa de contact dintre piesele de sudat şi rezistenţa contactelor dintre electrozi şi piesă;

t- timpul de sudare, în s

Ţinând seamă de faptul că în relaţia de mai sus căldura dezvoltată este direct proporţională cu pătratul curentului, cu cât se va folosi un curent mai mare, pentru obţinerea aceleiaşi cantităţi de căldură, cu atât t, adică timpul de sudare este mai redus.

Căldura dezvoltată în zona supusă sudării se pierde prin conductivitate în masa învecinată mai rece a metalului supus sudării, şi de asemenea şi în aer, în special

91

la o încălzire mai puternică sau dacă timpul de sudare este mai prelungit; randamentul procesului este cu atât mai bun , cu cât sunt folosiţi curenţi mai mari cu timpi de sudare cât mai reduşi posibil.

Forma pieselor de sudat şi modul cum sunt ele îmbinate determină diferite variante de procedee, după cum urmează:

cap la cap, pentru piese masive ca bare, şine, ţevi etc, la care sudarea se obţine pe întreaga arie a secţiunii sudate. La aceste procedee, piesele de sudat sunt prinse între bacuri, cu ajutorul cărora este realizată apropierea şi presarea barelor după ce curentul de sudare a fost conectat la piesele de sudat. Sudarea cap la cap poate fi: prin refulare, în care caz sudura se realizează prin presare după ce suprafeţele de contact au ajuns la o topire superficială, ce îmbină printr-o izbire, ceea ce conduce la formarea unor bavuri subţiri. Cele două variante se aplică în funcţie de natura materialelor supuse operaţiei de sudare, de mărimea secţiunii pieselor, de puterea maşinii etc.

prin puncte, pentru table şi profile subţiri, la care îmbinarea se realizează prin suprapunerea marginilor tablelor de sudat, sudura fiind obţinută prin încălzirea locală într-un puunct sau mai multe puncte simultan, cu ajutorul unor electrozi prevăzuţi cu vârfuri de contact, prin care este condus curentul electric şi care totodată exercită şi presarea necesară. Sudarea mai poate fi realizată imprimându-se uneia din table reliefuri; tablele de sudat se introduc apoi între doi electrozi plaţi ale unei prese de sudat , care, odată cu conducerea curentului, turtesc reliefurile, realizând în modul acesta o sudură în puncte multiple.

in linie, la care tablele subţiri până la 2 mm grosime sunt introduse între doi electrozi –role, care, prin rotire, odată cu procesul de sudare, imprimă pieselor mişcarea de înaintare. Sudarea în linie poate fi executată şi cu strivirea marginilor, dacă acestea sunt suprapuse pe o lăţime redusă; sub acţiunea curentului şi a presiunii prin strivire se obţine o sudură plană. De asemenea, sudarea în linie poate fi obţinută şi prin aşezarea cap la cap a tablelor, pe ambele părţi fiind dispuse două folii subţiri care, odată cu procesul de sudare, sunt imprimate de-a lungul liniei de sudare, astfel încât rezultă o sudură la acelaşi nivel cu cel al tablelor de sudat.

2.2 Sudarea cap la cap

La punerea în contact a două piese masive prin care trece un curent electric, contactul nu se produce pe întreaga suprafaţă, ci numai în unele puncte, unde supraintensităţile create provoacă puncte incandescente sau puncte de topire, în funcţie de planitatea suprafeţei şi de presiune.

Dacă piesele sunt presate permanent, punctele de contact se turtesc, rezistenţa electrică scade, iar căldura căldura dezvoltată se propagă în rost pe înteaga grosime a piesei şi, cu cât ea creşte, prin productivitate trece şi în masa piesei, iar o parte este radiată în aerul înconjurător.

92

Dacă curentul este mare, încălzirea este rapidă şi timpul de sudare fiind scurtat, pierderile prin conductivitate şi radiaţie se reduc.

Ţinând seama de mărimea secţiunii pieselor de sudat, de conductivitatea lor electrică şi termică, precum şi de puterea maşinii de sudae pentru secţiunea respectivă de sudat, pentru sudarea secţiunilor masive pot fi adoptate fie sudarea prin refulare, adică sudarea în stare plastică a materialului, fie sudarea cu topire intermediară produsă pe suprafeţele de îmbinat.

Sudarea cap la cap prin refulare Capetele prelucrate plan, pentru a rezulta un contact cât mai mare după

presare cu o presiune de 0,2 daN/mm², sunt conectate la secundarul transformatorului şi, pe măsură ce se dezvoltă o căldură mai mare pe suprafeţele de contact, se măreşte şi presiunea, astfel încât la atingerea temperaturii de circa 1200-1300°C presiunea ajunge şi ea la 3-4 daN/mm², care este presiunea finală. Operaţia de sudare se produce în timp mai îndelungat, prin aducerea particulelor în yona de atracţie reciprocă, producându-se difuziunea, precum şi formarea de cristale noi; sudura rezultă cu o îngroşare specifică acestei variante. Procedeul este indicat secţiunilor nu prea groase (pentru oţel cu diametrul până la 12 mm), însă rezultate bune se obţin la sudarea metalelor şi a aliajelor neferoase, unde procedeul este folosit pentru orice secţiune.

Sudarea cu topire intermediară Capetele pieselor puse sub curent se aduc în contact uşor, fără nici un fel de

presiune, ceea ce conduce la topirea punctelor de contact şi la împroşcări violente de scântei.

Împroşcarea scânteielor este menţinută până se obţine o topire superficială pe întreaga suprafaţă de contact şi, după ce s-a produs o încălzire corespunzătoare a capetelor, se imprimă o presare bruscă (4-7 daN/mm²); prin eliminarea metalului şi a impurităţilor topite se produce o bavură subţire.

Procedeul are mai multe variante:- cu topire intermediară continuă, la care piesele sunt apropiate progresiv pe

măsura topirii lor, după care pentru obţinerea îmbinării se execută o apăsare bruscă;

- cu topire intermediară discontinuă, la care contactul între piese este intermitent, repetat la intervale de timp, până se ajunge la o topire a suprafeţelor de contact, după care ele sunt apăsate brusc înainte sau după întreruperea curentului;

- cu preîncălzire prealabilă, prin rezistenţa de contact până la temperatura de circa 900°C , după care se procedează la perioade de conectări şi pauze până se obţine topirea suprafeţelor , trecându-se apoi la o apăsare bruscă.

Presiunile de sudare se aleg în funcţie de varianta adoptată şi de natura materialului de sudat. Pentru oţel cu conţinut redus de carbon presiunea specifică este de 3-4 daN/mm², pentru variantele de topire intermediară continuă la o

93

încălzire bună a capetelor sau cu încălzire prealabilă şi topire, şi de 5-7 daN/mm²,pentru varianta cu topire intermediară discontinuă.

Pentru metalele neferoase, presiunile sunt mai mici, până la maximum 2 daN/mm².

Parametrii electrici se aleg în funcţie de varianta adoptată, şi anume, densitatea de curent de 5-25 A/mm² şi tensiunea de 4-10 V pentru sudarea prin topire intermediară şi de 30-150 A/mm² cu tensiunile de circa 2,5 V pentru sudarea prin refulare.

Valorile mai mici ale densităţilor sunt pentru secţiuni pline, iar cele mai mari, pentru ţevi şi secţiuni plate la care disiparea de căldură este mai mare.

Barele, după tăiere se curăţă pe suprafaţa de contact şi pe părţile laterale, pentru o bună conducere a curentului, după prinderea lor în bacuri. Se recomandă ca la prelucrarea suprafeţelor frontale, acestora să li se prevadă convexităţi cilindrice sau sferice ( la bare cu diametrul de 15-20 mm), în care caz, încălzirea se face mult mai uniform dinspre centru spre periferie.

În cazul sudării metalelor cu temperaturi de topire diferite se recomandă intercalarea unor folii de argint, în care caz se obţin îmbinări solide şi de bună conductivitate electrică.

La sudarea pieselor de secţiuni diferite este necesar ca în dreptul sudurii să se prevadă aceeaşi secţiune, conform figurii.

94

De mare importanţă este alegerea distanţei corespunzătoare a capetelor de la vârful piesei până la locul de prindere, care la oţel pentru aceeaşi secţiune este mai scurtă de 2-3 ori, faţă de aluminiu şi cupru.

În general, la oţel ea este sub grosimea materialului de sudat, iar la materialele conductive depăşeşte cu 1,5-4 ori grosimea materialului de sudat. De asemenea este necesar să se prevadă adaosuri la lungimile pieselor, ţinându-se seamă de topirea şi de refularea (adaosul c) care se produc după presarea pieselor între ele.

Schema procesului, cu acţionarea manuală pentru sudarea cap la cap, este reprezentată în figura.

Barele de sudat 1 sunt prinse între capul (bacul) 2 fix şi capul (bacul) 3 mobil, care după fixarea pieselor de sudat este apropiat cu ajutorul pârghiei 4 acţionată manual.

Curentul de sudare este dat de transformatorul 5, prevăzut în primar cu un comutator în trepte şi cu un mecanism de întrerupere 6 la sfârşitul procesului.

4.2.2. SUDAREA PRIN PUNCTE

Sudarea electrică prin presiune, prin puncte, este larg folosită în industrie, datorită avantajelor ce le reprezintă, în special datorită marii productivităţi a operaţiei.

Pentru obţinerea unei suduri de calitate este necesar ca miezul punctului de sudare, care rezultă din topire cu pătrundere pe suprafeţele celor două table îmbinate între ele, să fie de forma unui bob de linte cu diametrul dm aproape cât diametrul electrozilor de, iar acest punct să fie înconjurat de o zonă de diametru dt, în care îmbinarea este realizată în stare plastică, fără topire, formată din grăunţi cristalini comuni ambelor piese.

95

Punctul de sudură poate fi obţinut în mai multe moduri, în funcţie de tipul maşinii de sudare, adică de felul cum se realizează în timp presarea faţă de conectarea curentului de sudare, respectiv deconectarea şi depresarea.

Din diagramele presiune-timp P= f)t) şi curentul de sudare-timp I= f(t) în cazul maşinilor acţionate cu pedală reies întârzierea presării maxime faşă de începutul conectării curentului, şi depresarea ce începe înainte de deconectare sau după deconectare, uneori chiar cu mărirea forţei (figurile a si b).

96

La sudarea maşinilor acţionate cu aer comprimat şi cu comandă automată, începutul presării maxime se reglează înainte de conectarea curentului, iar sfârşitul presării maxime depăşeşte deconectarea, uneori chiar cu mărirea forţei de presare (figurile c si d).

Punctele realizate prin variantele a şi b sunt calitativ inferioare celor realizate după variantele c şi d

Pentru sudare trebuie folosite numai table planate cu suprafeţe absolut curate, lipsite de oxizi şi de impurităţi; de aceea este indicată numai tabla decapată.

În cazul sudării tablelor nedecapate se folosesc numai regimuri moi, deoarece oxizii pot fi îndepărtaţi în timp mai prelungit. Tablele zincate se sudează numai cu regimurile cele mai dure. Punctele se execută la anumite distanţe, în funcţie de grosimea tablelor de sudat.

De asemenea, din centrul punctului de sudură până la margine trebuie să fie păstrată o anumită distanţă.

Se sudează table de oţel carbon sau aliat, aluminiu, cupru etc. Tablele de oţel sudate cu regimuri dure necesită densităţi mari de curent, de peste 300 A/mm², iar în cazul sudării cu regimuri moi, densitatea poate fi micşorată până la 100 A/mm² . Pentru tablele de cupru şi de aluminiu ţinând seamă că acestea au o mare conductivitate termică şi electrică, sunt necesare densităţi de curent mult mai mari, de 500-600 A/mm².

În tabele se dau regimurile de sudare prin puncte ale tablelor de oţel decapate cu conţinut redus de carbon, cu regimuri de sudare moi şi dure.

97

Regimurile din tabelul 42 pot fi folosite şi la sudarea tablelor de oţel nedecapate cu productivităţi de peste 50 puncte/minut; regimurile moi necesită timpi de sudare prelungiţi, şi de aceea productivitatea scade până la 10 puncte/min. Sudurile prin puncte se execută în poziţia orizontală a pieselor. Rezistenţa la forfecare a unui punct sudat executat în bune condiţii variază între 20 şi 25 daN /mm².

De importanţă mare pentru obţinerea de puncte sudate rezistente este calitatea materialului electrozilor şi forma la vârf a acestora. Diametrul vârfului electrodului se ia egal cu 2s+3 mm, în care s este grosimea tablelor; în cazul tablelor cu grosimea peste 1,5 mm este mai indicată relaţia d= 1,5 s+ 5+mm.

Electrozii trebuie să fie din aliaje de cupru-crom, care au rezistenţă mecanică mare şi o conductivitate electrică şi termică bună. Forma la vârf a electrozilor se alege plată sau bombată- mai rar alte forme. Electrozii trebuie să fie aşezaţi perfect coaxial, iar suprafeţele de contact ale vârfurilor trebuie să fie absolut curate .

În prima figura se prezintă modul corect de aşezare a tablelor între electrozi, iar în cea de a doua, modul de prindere a electrozilor în portelectrod.

Electrozii sunt prevăzuţi central cu o gaură, prin care circulă apa de răcire; după introducerea electrozilor în portelectrozi, ţeava de răcire a portelectrozilor trebuie să vină aproape de fundul electrodului, pentru ca răcirea vârfului electrodului să fie cât mai intensă.

98

În cazul sudării a două table de grosimi diferite, diametrul la vârful electrozilor se calculează tot cu relaţiile date mai înainte, însă dispunerea electrozilor se inversează, adică electrodul cu diametrul mai mare se dispune pe partea tablei subţiri şi cel cu diametrul mai mic pe partea tablei mai groase.

Această dispoziţie evită supraîncălzirile sau eventualele perforări ale tablei subţiri.

Pentru un unct sudat de calitate, adâncitura (urma) lăsată de electrozi în table nu trebuie să depăşească 15% din grosimea tablei respective, deoarece o subţiere prea mare micşorează rezistenţa punctului sudat.

Suprafeţele exterioare ale punctelor sudate nu trebuie să prezinte topiri sau stropiri care se produc din cauza necurăţării periodice a vârfului de contact a electrodului, cât şi în cazul folosirii unor table necorespunzător curăţite.

Sudurile nu trebuie să conţină pori sau incluziuni care se produc tot din cauza murdăriei de pe suprafeţele tablelor.

Punctul sudat trebuie să fie bine pătruns cu un miez topit din ambele suprafeţe ale tablelor. Defectele de nealiere au la bază regimuri prea moi, timpi prea scurţi de sudare, contacte defectuoase între electrozi şi suprafeţele tablelor, forţe de presare prea mici etc.

Înainte de începerea sudării este necesar să fie executate câteva puncte de sudură de probă, care să fie supuse încercărilor de rezistenţă.

Sudarea prin puncte poate fi executată şi în unele variante , dacă se dispune de utilaj corespunzător sau de unele materiale.

Sudarea prin puncte şi lipire cu adeziv este folosită atunci când îmbinările sudate prin puncte să fie şi etanşe. Pe suprapunerea dintre tabla curăţată perfect se aplică adezivul de lipire conform figurii după care tablele se sudează cu maşinile obişnuite de sudare prin puncte, în general cu regimuri mai dure.

Sudarea prin puncte în relief este un procedeu folosit la producţia în masă, când piesele de sudat nu au o suprafaţă mare.

În prealabil, pe una din piese se imprimă prin poansonare reliefuri, adică ridicături care pot fi de diferite forme: rotunde, inelare, alungite etc.

99

Ele se imprimă uniform la distanţe egale şi de măime absolut constantă. În general, numărul de reliefuri ce se imprimă unei piese de sudat nu trece de 10 reliefuri. În cazul când tablele sunt de grosimi diferite, reliefuriule se execută în tabla mai groasă; în acest caz, punctele sudate sunt mai rezistente.

Pentru tablele subţiri de 1-3 mm, diametrul reliefului la vârf se execută de 3-5 mm, cu înălţimea de 0,75-1,25 mm. Sudarea nu poate fi executată la maşinile obişnuite de sudare prin puncte, ci sunt necesare prese puternice pneumatice sau hidraulice, prevăzute cu electrozi de cupru sub formă de plăci, între care se introduc piesele desudat, din care una are imprimată reliefuri; punctele sudate se realizează dintr-o singură presare.

În general, presele pentru sudarea prin puncte cu reliefuri sunt maşini cu puteri de peste 100 kVA, deoarece ele sunt destinate execuţiei simultane de puncte multiple.

Sudarea prin puncte dintr-o singură parte. Dispoziţia ambilor electrozi poate fi cu aranjarea acestora dintr-o singură

parte, în care caz dintr-o singură presare se obţin două puncte de sudură.

100

Pentru asigurarea unei bune conduceri a curentului, în vederea realizării unor puncte sudate de calitate, este necesar ca sub table să fie dispusă o garnitură de cupru. Prin aceasta se măreşte curentul de derivaţie şi se obţine o mai bună conducere a curentului în punbctele de contact ale celor două table, ceea ce permite realizarea unor suduri de calitate.

2.3 Sudarea în linie

Sudarea în linie este un procedeu de sudare electrică prin presiune , la care sudura se obţine între feţele a două piese strânse între rolele de contact prin care trece curentul de sudare dirijat perpendicular pe piesele de sudat; este o sudare prin puncte parţial suprapuse.

Variantele de sudare ale acestui procedeu sunt: Cu curent modulat, la care rolele înaintează continuu, iar curentul de sudare

este modulat prin circuit, astfel încât amplitudinea lui variază după o lege dată;

Cu impuls de curent, la care rolele înaintează continuu, iar curentul de sudare trece prin circuit sub formă de impulsuri;

Cu mişcare intermitentă, la care în timpul mişcării rolelor nu trece curentul electric, iar când rolele se opresc , se execută un punct de sudură;

Cu paşi pierduţi, la care după înaintarea rolelor pe o distanţă “a” se produce o mişcare înapoi a rolelor pe o distanţă a/2, în care timp se stabileşte curentul de sudare.

Toate variantele enumerate se folosesc la sudarea tablelor subţiri, de la 0,25+0,25 mm până la maximum 3+3 mm, plane sau cilindrice, strânse între rolele-electrozi de contact.

La fel ca la sudarea prin puncte, şi la sudarea în linie la tablele trebuie să fie absolut curăţite de rugină, murdărie etc., care şi la acest procedeu produc defecte de sudură.

101

Formele caracteristice sudării în linie sunt cu margini răsfrânte sau suprapuse. De asemenea, se foloseşte şi sudarea în linie prin strivire, dacă suprapunerea este foarte mică, până la maximum 1 mm.

Sudarea în relief este o variantă la care uneia din table (celei mai groase, dacă tablele sunt de grosimi diferite) i se imprimă un relief pe întreaga lungime a cusăturii şi care prin presare se aplatizează; este o variantă folosită pentru obţinerea de suduri etanşe.

De asemenea, sudarea în linie poate fi executată şi cu aşezarea marginilor tablelor cap la cap, iar în dreptul rostului la partea superioară, cât şi la partea inferioară se aplică câte o folie care, după ce curentul de sudare le-a adus în stare plastică prin presare, se îmbină prin întrepătrunderea în metalul de bază pe toată lăţimea foliei, rezultând astfel o sudură la nivelul tablelor.

Grosimea foliilor se ia de 0,15s (s fiind grosimea tablelor la îmbinat). Este necesar ca pregătirea tablelor să fie executată atent, cu marginile perfect drepte şi aliniate cap la cap, fără rost între ele.

Procedeul se foloseşte la sudarea rezervoarelor, a containerelor şi a ambalajelor din table de oţel în industria de automobile, tractoare, bunuri de consum. Prin acest procedeu pot fi sudate şi ţevi de generatoare, conform schemei din figura.

102

Banda de oţel, după ce este transformată într-un semifabricat de ţeavă 1, este introdusă între două role de presare 2, iar prin rolele 3 de la partea superioară se introduce curentul de sudare.

Prin dezvoltarea căldurii şi presarea rolelor se obţine cusătura la partea superioară. Cu această schemă se sudează ţevi din oţel carbon şi slab aliat cu grosimea peretelui între 0,5 şi 2 mm.

2.4 Sudarea cu curenţi de înaltă frecvenţă

Sudarea cu curenţi de înaltă frecvenţă este un procedeu de îmbinare la care căldura de sudare se obţine prin rezistenţa unor curenţi induşi sau aduşi prin contacte de-a lungul marginilor de sudat, după care se aplică presiunea de sudare.

Curenţii de înaltă frecvenţă au proprietatea de a circula în straturile periferice ale conductoarelor, pătrunzând cu atât mai puţin, cu cât frecvenţa curentului este mai mare.

Sudura se obţine prin încălzirea marginilor rostului de îmbinat prin rezistenţa electrică, până la starea plastică sau cu topire superficială, urmată de exercitarea unei presiuni exterioare.

O dezvoltare deosebită a luat-o procedeul de sudare cu curenţi de înaltă frrecvenţă la fabricarea ţevilor sudate pe generatoare. Avantajul procedeului constă în aceea că temperatura înaltă a metalului se obţine pe o zonă foarte îngustă, de zecimi de milimetri, în timpi extrem de scurţi, ceea ce permite sudarea cu viteze mari; în funcţie de încălzirea marginilor de sudat, îmbinarea se realizează fie cu o umflătură redusă, fie cu o bavură subţire.

În cazul sudării prin inducţie , efectul de încălzire este produs cu inductoare de formă inelară sau de formă liniară, plasate deasupra fantei metalului de sudat, şi dispuse înaintea rolelor de presare.

Curentul indus circulă în sens longitudinal faţă de marginile de sudat, pe care le încălzeşte uniform pe întreaga grosime şi pe o anumită lungime. În figura de mai jos se reprezintă modul de încălzire a rostului de sudat cu curenţi rostului înaintea rolelor de presare la temperatura de sudare.

103

Frecvenţele înalte folosite la sudare variază în limite largi. Pentru sudarea ţevilor cu grosimea peretelul de 10-15 mm se folosesc frecvenţe de 2 kHz; pentru grosimea peretelui de 4 mm se folosesc frecvenţe de 4-10 kHz iar pentru ţevi subţiri de oţel nealiat sau înalt aliat, aluminiu etc. se folosesc frecvenţe până la 450 Khz.

Frecvenţele indicare pentru grosimile respective nu sunt limitative, deoarece în prezent frecvenţele cele mai folosite pentru sudarea ţevilor sunt cuprinse înte 200 şi 450 kHz; în general, instalaţiile, cu cît sunt de frecvenţă mai înaltă, cu atât sunt mai scumpe.

În funcţie de puterea instalaţiei se obţin viteze diferite de sudare; astfel, pentru sudarea ţevilor cu grosimea peretelui între 2 şi 7 mm, cu instalaţii cu puteri de 240-280 KW, se obţin viteze de sudare de 12-15 m/min, iar cu instalaţii cu puteri până la 600 kW, viteze de 20-120 m/min.

Curentul de înaltă frecvenţă putând fi adus şi prin contacte, în loc de inducţie, în prezent sunt elaborate diferite tehniologii de fabricaţie a ţevilor şi profilelor cu contacte glisante.

Curentul fiind adus în V-ul îngust, format în mod continuu între cele două margini, face ca adâncimea medie a curentului să fie de 0,25 mm, care se obţine atât la metalele neferoase, cât şi la cele neferoase, ceea ce permite sudarea cu viteze mari a ţevilor pe generatoare, a ţevilor cu aripioare, profilelor T, I etc., cu grosimea între 3 şi 7,5 mm pentru tălpi şi 1,5-6 mm pentru inimi, cu viteze de sudare între 10 şi 50 m/min.

În figura se prezintă modul de aşezare a contactelor glisante la sudarea unui profil I, la care curentul este adus prin contactele glisante 1; între cele două fante, conducerea se realizează tot printr-un contact glisant 2, care face ca sudarea să decurgă în cele mai bune condiţii, iar pierderile de energie să fie mult mai reduse.

104

Sudarea cu curenţi de înaltă frecvenţă este folosită şi la sudarea cap la cap a barelor, prin aducerea capetelor acestora fie la temperatura de 1380-1420°C, după care se aplică o presiune de 2-4 daN/mm², fie la temperatura de 1250-1280°C, cu presiunea de 5-6 daN/mm²; în ultimul caz este necesar să fie luate măsuri de protecţie a rosturilor contra oxidării, cu fluxuri sau sufluri de gaze protectoare; metan, propan etc.

Schema de sudare cap la cap se prezintă în figura de mai jos.

Încălzirea se execută fie frontal cu inductorul introdus în rost, fie lateral cu un inductor inelar.În tabel se dau, pentru diferite grosimi de perete şi diametre ale ţevilor, frecvenţele cele mai indicate şi timpii în care se produce încălzirea pentru sudare.

2.5 Sudarea cu energie înmagazinată

Sudarea cu energie înmagazinată este procedeul de sudare prin presiune la care enrgia necesară este înmagazinată într-un acumulator electric sau un condensator şi cedată brusc prin şoc pieselor de îmbinat.

Procedeul poate fi denumit şi sudură dielectrică, deoarece se descarcă un câmp electrostatic între două piese de sudat.

Sudarea se produce instantaneu , de ordinul, în unele cazuri, sub 1/100 s, adică regimul este foarte dur, impulsurile de sudare fiind de putere mare.

105

Sudurile se execută prin puncte, descărcarea de curent producându-se odată cu şocul electrodului de sudare asupra pieselor de îmbinat.

Sursele de curent de sudare - cele mai utilizate – sunt transformatoarele de sudare, care sunt alimentate de o baterie de condensatoare. Energia acumulată de un condensator, fiind direct proporţională cu pătratul tensiunii, energia cedată este foarte mare.

În figura este reprezentată schema instalaţiei de sudare cu energie înmagazinată de condensatorul C, încărcat prin transformatorul T1 şi redresorul cu lămpi R1, la tensiunea de sudare.

La sudarea prin puncte a două table 1, prin închiderea întrerupătorului I, condensatorul încarcă înfăşurarea primară a transformatorului T2, iar prin contactele electrozilor 2, ea este cedată pieselor de sudat 1.

La acest procedeu, arcul electric se formează un timp extrem de scurt şi pot fi sudate table prin puncte sau sârme cap la cap chiar la metale cu mare conductivitate termică şi electrică.

Timpul de îmbinare a unei suduri este de câteva miimi de secundă. Prin acest procedeu se sudează materiale cu temperatura de sudare foarte diferită, ca , de exemplu wolfram (3370 °C) cu plumb (327°C).

Procedeul este folosit şi la sudarea oţelurilor necorozive, cupru şi aliaje de cupru, aluminiu şi aliaje de aluminiu, precum şi a metalelor de natură diferită, folosită la fabricarea aparatelor electrice.

106

DEFECTELE SI CONTROLUL IMBINARILOR SUDATE

1. DEFECTELE IMBINARILOR SUDATE

Defectele imbinarilor sudate sunt abateri de la continuitatea, forma, dimensiunile, aspectul exterior, structura si compozitia chimica, prescrise, pentru o anumita cusatura in documentatia tehnologica.

Pentru aprecierea faptului daca un defect poate sau nu sa fie admis, trebuie corelate marimea si numarul acestor defecte cu rezistenta admisibila pentru constructia in cauza.

In prezent, cand proiectarea asigura securitatea in exploatare luand in considerare studiile de fiabilitate, este necesar sa se cunoasca temeinic cauzele defectelor imbinarilor sudate si influenta acestora asupra rezistentei in exploatare a produselor, pentru a fi posibil sa se evite pierderi materiale si sa se poata interpreta obiectiv daca un defect poate sau nu sa fie admis.

Aprecierea defectelor si caracterizarea lor globala trebuie sa tina seama de urmatoarele elemente: tipul defectului, pozitia de imbinare, marimea si forma, sectiunea materialului in care se afla defectul, numarul de defecte pe o anumita suprafata, solicitarile prescrise constructiei etc.

Defectele pot fi superficiale, deschise, uneori vizibile sau in interior, inchise, fara vizibilitate. Unele pot fi remediate prin lucrari suplimentare, in timp ce altele nu mai pot fi remediate.

Producerea defectelor se datoreaza unor greseli de proiectare, tehnologie sau alegerea materialului de adaos, iar alteori greselilor de executie.

107

1.1 Caracterizarea defectelor, cauze si metode de prevenire

Crapaturi, fisuriFisurile sunt defecte care se manifesta sub forma unor discontinuitati cu

dimensiuni microscopice. Atunci cand se observa cu ochiul liber si au dimensiuni mari ele devin crapaturi.

Fisurile sunt considerate ca un defect periculos si nu sunt admise. Singura norma care admite fisurile este cea pentru elemente de constructii metalice, unde se admit la clasa a V-a, fisuri transversale cordonului de sudura si paralele cu directia de solicitare pe cel mult 20% din grosimea cordonului. Remedierea in acest caz presupune o tehnologie care urmareste indepartarea completa a defectului, fara producerea unor tensiuni suplimentare, resudarea cu grija si apoi controlul final.

Fisurile pot sa se produca la cald, adica intr-o perioada cand materialul este incalzit sau parcurge intervalul de solidificare. Fisurile la cald au contur neregulat, dezvoltandu-se intercristalin si sunt oxidate atunci cand se observa sub microscop.

Se observa ca fisurarea este mai intensa la concentratii mai mari de carbon si de sulf. Pe de alta parte, descresteea continutului in sulf nu se poate realiza decat cu procese tehnologice costisitoare, ajungand pana la 0,001%, dar asemenea proportii aduc si ele otelul intr-o stare de fisurabilitate excesiva, contrar presupunerilor teoretice.

108

O alta cauza a fisurilor sunt gazele, care atunci cand nu sunt eliminate din baile de sudura, raman in metalul solidificat si creeaza amorse de rupere, daca depasesc rezistentele admisibile.

Hidrogenul, spre exemplu, la sudarea cu arc electric poate atinge concentratii de 28 cm3/100 g metal, fiind preluat din invelisul ceramic al electrozilor, din atmosfera inconjuratoare sau din alte substante care acopera metalul de baza care il genereaza ca: uleiul, vopseaua, rugina etc. De asemenea, la sudarea sub flux hidrogenul poate fi absorbit din invelisul oxidant sau umed al sarmei precum si din flux.

Datorita acestor situatii este necesar ca metalul de baza si cel de adaos sa fie curate iar electrozii inveliti si fluxurile sa fie uscate inainte de sudare pentru eliminarea umiditatii.

Fisurile care se formeaza datorita hidrogenului sunt insotite si de defectul “ochi de peste”, care are o forma circulara sub forma unei pete albe cu dimensiuni de pana la 10 mm.

Fisurile la cald sunt localizate mai ales in zona influentata termic. O influenta asupra gradului de fisurare o au si factorii de natura tehnologica sau constructiva. Factorii tehnologici produc fisurarea daca regimurile de lucru sunt necorespunzatoare ca, spre exemplu cresteea excesiva a temperaturilor de lucru, care duc la supraincalzirea metalului de baza si prin viteza de racire mare la structuri modificate, fragile si, de aici, tensiuni mari; participarea in exces a metalului de baza la formarea cusaturii atunci cand acesta are tendinta de a se fragiliza; sudarea intr-un singur strat a cordoanelor inalte cu sectiune mica, ceea ce face a ultimul metal care solidifica, fie in mijlocul sectiunii unde pot apare fisuri etc.

109

Factorii de natura constructiva, de asemenea, pot da nastere la fisuri cand nu asigura o contractie libera cordonului in perioada de solidificare.

Fisurile care se produc la rece sunt neoxidate, aratand ca o linie dreapta, fara ramificatii, intracristaline.

Tensiunile remanente contribuie si ele la defectul de fisurare la rece. Aceste tensiuni pot fi directe, care sunt determinate de material adica au in vedere dimensiunile acestuia, sau rezulta din impiedicarea deplasarii pieselor in cursul operatiei de sudare datorita prinderii rigide cu alte piese. De exemplu, modul de asamblare al tablelor poate influenta asupra aparitiei fisurilor cum este cazul imbinarilor in unghi a unor table groase, care fiind sudate fara rost de prelucrare au tendinta de fisurare.

Se recomanda ca asamblarea sa lase inainte de sudare un spatiu pentru a da libertate de actiune contractiilor ce se produc.

Printre masurile tehnologice care se pot lua in vederea evitarii fisurarii la rece sunt: preincalzirea si tratamentele termice dupa sudare.

Preincalzirea micsoreaza gradientul temperaturii la racire si deci, viteza de racire, ceea ce influenteaza evitarea aparitiei unor structuri fragile. De asemenea, se reduc tensiunile si se usureaza conditiile de eliminare a hidrogenului.

Tratamentele termice duap sudare se pot efectua pentru imbunatatirea caracteristiilor mecanice ale imbinarii sudate si pentru detensionare.

Pori si sufluriPorii si suflurile sunt cavitati umplute cu gaze, avand suprafata lucie, de

cele mai multe ori, de forma sferica. Mecanismul formarii porilor si suflurilor este determinat de conditiile de lucru. Daca viteza de evacuare a bulelor de gaz este mai mica decat viteza de inaintare a frontului de cristalizare, bulele de gaz raman prinse si metalul solidifica in jurul lor. In imbinarile la care gazele reusesc sa se evacueze la solidificarea baii topite, nu se inregistreaza pori.

110

Gazele aflate in pori si fisuri sunt: bioxidul de carbon, oxidul de carbon, metanul, hidrogenul sulfurat etc.

Dupa modul de repartitie porii pot fi uniform distribuiti, localizati in anumite zone, dispusi in sir etc.

Suflurile au forme alungite, dimensiunea maxima fiind paralela cu axa cordonului.

111

Cauzele principale ale aparitiei defectului sub forma de pori si metodele de evitare sunt aratate in tabel.

Cauze Consecinte si metode de evitareUmiditatea provoaca o cantitate mare a vaporilor de apa, care se descompun in arc in hidrogen si oxigen

Oxigenul reactioneaza cu fierul sau cu alte elemente de aliere. In sistemul Fe-O se formeaza FeO, Fe2O3 si Fe3O4. FeO desi la temperaturi mari de 1500˚C, ajunge la cca 0,183% oxigen in baie.

Umiditatea poate proveni din invelisul electrozilor, de pe suprafata semifabricatului din impuritati

Continutul de oxigen depinde si de natura si grosimea invelisului, intensitatea curentului, lungimea arcului. Electrodul neinvelit da 0,3% oxigen, elecrodul cu invelis oxidant 0,2%, invelisul acid 0,1%, invelisul bazic 0,05%Se recomanda uscarea electrozilor inainte de sudare, curatirea metalului de baza etc.

Regimul de lucru necorespunzator in timpul sudarii

Curentul de sudare pre mare fata de cel necesar intensifica reactiile chimice si mareste solubilitatea gazelorArcul prea lung si viteza de inaintare prea mare la sudare sub flux, poduc scaderea inaltimii baii si deci racirea ei rapida fara timp de eliminare a gazelorPatrunderea insuficienta la sudarea sub flux si formarea unei pungi de aer care se absoarbe de baie. Temperatura prea scazuta a baii, care face ca solidificarea sa se produca repede fara a lasa timpul de evacuare a gazelor.Se recomanda verificarea proceselor tehnologice inainte de sudarea in serie.

Compozitia chimica a materialului de adaos

Continutul ridicat de carbon prin ardere, duce la formarea unei cantitati mari de gaze sub forma de oxid sau bioxid de carbon.Feroaliajele in reactia cu hidrogenul sunt surse de formare a porilor.Otelurile care au sub 0,3% siliciu, au in continut gaze care se manifesta in imbinarile sudate.Otelurile aliate cu crom sunt mai sensibile la formarea porilor in prezenta umiditatii.

112

IncluziuniIncluziunile sunt defecte de compozitie chimica diferita de a metalului din

cusatura. Ele pot fi metalice sau nemetalice, iar din punct de vedere chimic pot fi oxizi, silicati, sulfuri, nitruri etc. In imbinari sudate mai frecvente sunt incluziunile nemetalice ca cele de zgura, oxizi, nitruri si sulfuri.

Incluziunile de zgura sau flux sunt resturi (de zgura sau flux) ramase dupa solidificare ca urmare a faptului ca nu s-a executat curatirea dupa fiecare cordon. Marimea acestora este de la microni la milimetri, iar forma rotunda, plana, alungita etc.

Incluziunile de oxizi metalici, nitruri si sulfuri se formeaza prin reactiile oxigenului, azotului si sulfului cu metalul baii.

Dintre incluziunile metalice intalnim mai ales wolframul, care se foloseste in calitate de electrod, neconsumabil, pentru intretinerea arcului.

Cauzele principale ale aparitiei incluziunilor si metodele de evitare sunt prezentate in tabel.

Cauze Consecinte si metode de evitareSuprafata materialului de baza in rost acoperita cu rugina, zgura, vopsea, ulei etc.

Reactii de oxidare cu formare de oxizi, are se localizeaza in metalul depus, eliminandu-se greu prin zgura. Este necesar ca inainte de sudare sa aiba loc curatirea acestor suprafete.

Rizuri adanci dupa debitarea materialelor cu flacara

Localizarea zgurii formate in rizuri cu sansa sa nu se ridice pentru a se elimina. Se recomanda tesirea acestor rizuri inainte de sudare.

Indepartarea insuficienta a zgurii de pe fiecare strat si de la radacina, mai ales acolo unde aderenta este puternica si cordonul are denivelari

Incluziuni de zgura, cu diminuarea proprietatilor mecanice. Se recomanda curatirea atenta si controlul zgurii, de la fiecare cordon dar mai ales la radacina inainte de realizarea ultimului cordon.

Parametrii tehnologici necorespunzatori

Viteza mare de solidificare, posibilitate redusa de eliminare a incluziunilor in zgura. Micsorarea solubilitatii anumitor elemente in metalul de baza, odata cu scaderea temperaturii, ceea ce duce la formarea unor incluziuni metalice.

Incluziunile ca si celelalte defecte au influenta negativa asupra comportarii

in exploatare a imbinarilor sudate.Forma incluziunilor este mai periculoasa atunci cand este poligonala, cu

muchii si varfuri ascutite, situatie care introduce tensiuni suplimentare in imbinare, fata de situatia cand forma este sferica sau dispunerea se face in siruri.

Pozitia incluziunilor este mai periculoasa cand se afla in apropierea marginilor fata de cele care sunt in interior.

113

Dimensiunile si calitatea incluziunilor sunt, de asemenea, elemente principale care influenteaza proprietatile imbinarilor.

Indepartarea incluziunilor din imbinarile sudate, se face prin curatire si resudare.

Lipsa de patrundere

Lipsa de patrundere caracterizeaza defectul la care materialul topit nu acopera toata sectiunea necesara sudurii, astfel incat ramane un interstitiu intre metalul depus si metalul de baza.

Lipsa de patrundere micsoreaza rezistenta mecanica statica, datorita modificarii sectiunii active a imbinarii. Cercetarile experimentale au aratat ca nepatrunderile care micsoreaza sectiunea cu mai putin de 10-15% nu influenteaza o scadere semnificativa, asupra rezistentei statice, dar reduc inschimb mult rezistenta la oboseala si plasticitatea. La solicitari dinamice, chiar la nepatrunderi mici apar varfuri importante de eforturi unitare care creeaza pericolul de rupere.

In tabel se arata principalele cauze ca si consecintele si metodele de evitare a acestui defect.

Cauze Consecinte si metode de evitarePrag prea inalt Inaltimea pragului este limitata prin standarde. Se

va verifica cu atentie inaltimea acestuia inainte de

114

montaj.Rost prea mic Se va verifica marimea rostului in functie de

limitele rcomandate in standarde.Unghiul de tesire prea mic ceea ce nu permite patrunderea suficienta a electrodului

Marimea unghiului se verifica in corelare cu parametrii tehnologici ai regimului de sudare.

Geometria sanfrenului aleasa incorect

Se tine cont de grosimea materialului si cu ocazia experimentarilor inainte de definitivarea tehnologiei, se verifica tehnologia aleasa.

Diametru prea mare sau prea mic al electrodului sau sarmei la sudarea stratului de radacina.

Un diametru prea mare impiedica contactul si lipsa de topire in sanfren. Un diametru prea mic duce la realizarea unei bai inguste de metal topit, care uneori nu poate prelua fortele de contractie ce apar. Inainte de definitivarea tehnologiei se stabilesc diametrele optime.

Incalziri incorecte ale electrodului sau metalului de baza

Supraincalzirea electrodului fata de metal dezechilibreaza procesul de formare a baii. Incalzirea insuficienta a materialului se produce mai ales la inceputul si sfarsitul cusaturii. Se recomanda ca la intreruperea arcului sudarea sa se inceapa cu 15-20 mm inainte de craterul final.

Sudarea dezaxata Electrodul sau capul de sudura nu sunt conduse exact deasupra rostului sau mijlocului cordonului de sudura realizat pe partea opusa.

Inclinarea electrodului Electrodul inclinat spre inainte sufla metalul topit de sub arc si produce descresteea adancimii de patrundere si cresteea latimii. La inclinarea spre inapoi creste adancimea de patrundere.

Parametri tehnologici alesi necorespunzator

Intensitate prea mica a curentului, lungimea prea mare a arcului, viteza de sudare prea mare. Se recomanda corelarea corespunzatoare a parametrilor.

Lipsa de patrundere se remediaza prin inlaturarea stratului de sudura pe o singura parte prin craituire pana la zona cu defect si apoi resudarea cu atentie.

115

Lipsa de topireLipsa de topire apare ca o legatura incompleta intre metalul de baza si cel

de adaos sau intre straturile metalului depus.Locurile unde pot fi situate lipsa de topire: laterala, intre straturi si la

radacina.

Depistarea lipsei de topire se face prin controlul cu raze X sau ultrasunete.In tabel se arata cauzele, consecintele si metodele de evitare ale acestui

defect.

Cauze Consecinte si metode de evitareCuratirea neingrijita a materialelor Oxizii, rugina, vopselele si alte aderente

impiedica realizarea unei fuziuni perfecte a materialului topit cu materialul de baza. Este necesara o curatire atenta inainte de sudare.

Suprafete cu neregularitati pe conturul sanfrenului

Incalzirea neuniforma si aparitia conditiilor de formare a zonelor cu lipsa de topire. Se recomanda finisarea conturului pentru a avea suprafete lipsite de neregularitati.

Alegerea parametrilor tehnologici necorespunzatori

Intensitatea curentului prea mica, arc nelinistit, viteza de sudare prea mare etc., care duc la o concentrare insuficienta a caldurii. Se recomanda verificarea regimului tehnologic inainte de sudare pentru a evita astfel de defecte.

Alegerea electrozilor gresita Alegerea gresita poate fi facuta din punt de vedere dimensional sau calitativ.

Remedierea se face prin craituire pana la zona cu defect, resudare si apoi controlul pentru confirmarea indepartarii.

116

SupraincalzireaSupraincalzirea in imbinarile sudate apare ca urmare a solicitarilo la care

este supus metalul in ciclurile termice de incalzire-racire. Structura supraincalzita se caracterizeaza prin cresteea granulatiei si aparitia formelor acciculare de ferita.

Supraincalzirea datorata ciclurilor de incalzire-racire la sudare, se manifesta in metalul de baza intr-o portiune a zonei influentate termic care este solicitata la temperaturi intre 1100-1400˚C, avand particularitati in functie de tehnologia de sudare si parametrii tehnologici de lucru.

Procedeul Cauze, efecte, masuri de prevenireSudarea electrica cu arc Supraincalzirea determinata de temperaturi de lucru

inalte are se produc in materialul de baza langa rost. Situatia se amelioreaza daca imbinarea este constituita din mai multe straturi, care prin depunere succesiva finiseaza prin tratament straturile depuse mai inainte.

Sudarea electrica automata Datorita temperaturii supraincalzirea este mai intensa si se manifesta intr-o zona mai extinsa. Structura fina acciculara se dezvolta mai mult la limitele grauntilor si mai putin in interiorul acestora. Se evita supraincalzirea, prin evitarea variatiilor ale vitezei de lucru si ale curentului.

Sudarea electrica in mediu de bioxid de carbon

Efectul de supraincalzire are loc mai ales la sudarea grosimilor mici, pentru sudarea carora sunt necesare masuri tehnologice: perna de sustinere, lucrul in pozitia orizonatala etc.

Efectul de supraincalzire caracterizeaza mai ales otelurile susceptibile cum sunt cele aliate cu proprietati anticorozive, sau aliate cu structura feritica. La sudarea acestora este necesar sa se lucreze cu curentul de sudare la limita minima, cu electrozi adecvati si cordoane cu mai multe structuri.

Remedierea pieselor cu defecte de supraincalzire este posibila prin tratamente termice cu conditia ca acestea sa nu afecteze precizia dimensionala a pieselor prin deformatii.

Arderea O incalzire care depaseste temperatura de fuziune, produce arderea, care se

manifesta sub forma de zgura sau pelicula de oxizi, precum si particul de metal caracteristice efectului de topire.

Arderile sunt asociate de cele mai multe ori cu strapungeri ale materialelor prelucrate.

Principala cauza care produce arderea materialului este intensitatea mare de curent si viteza de sudare prea mica. De asemenea, arderile sunt determinate si de

117

geometrii necorespunzatoare alese pentru resturi. La sudarea in mediu de argon sau bioxid de carbon, in afara cauzelor amintite mai inainte, arderile sunt provocate si de intreruperea circuitului gazului de protectie.

Arderile sunt defecte care conduc la rebutarea pieselor fara posibilitati de remediere.

1.2 Defecte de forma

Latimea neregulata a cusaturiiAtunci cand rostul este mai mare fata de cel prescris, se obtin cusaturi cu

latime necorespunzatoare. Defectul apare mai frecvent la sudarea automata.Factorii principali care produc acest defect sunt urmatorii: variatia tensiunii

in retea, dereglarea vitezei de inaintare a tractorului sau electrodului, schimbarea pozitiei electrodului. Micsorarea latimii se regleaza prin reducerea tensiunii si cresteea vitezei de inaintare.

Latimea neregulata duce la cresteea sau scaderea dimensiunilor si de aici la un consum suplimentar de materiale, modificari ale rezistentei mecanice, generarea altor defecte in imbinare.

Suprainaltare si convexitate excesivaSuprainaltarea este o ingrosare excesiva prin depunerea ultimului strat,

determinata de viteza de inaintare si curentul de sudare mici, de calitatea fluxurilor.

Convexitatea excesiva este un defect al sudurilor de colt.

Cauza acestui defect este fie valoarea prea mica a curentului fie avansul electrodului nesincronizat cu viteza de sudare.

118

Ambele defecte produc depasirea normelor pentru consumul materialelor si se pot remedia prin polizare daca au lungimi restranse.

Abateri ale pozitiei relative a semifabricatelor fata de prescriptiile tehniceNerespectarea unghiului prescris intre cele doua axe sau lipsa de

coaxialitate atunci cand nu se prevad denivelari se reprezinta in figuri.

Cauzele acestor defecte si metodele de prevenire sunt aratate in tabel.

Cauze Consecinte si metode de evitareAbateri dimensionale sau de ale semifabricatelor

Aparitia deformatiilor peste limita tolerata. Controlul dimensional al acestora inainte de utilizare.

Prinderea insuficienta prin puncte sau in dispozitive

Deformatii in timpul sudarii. Necesar controlul modului de prindere.

Regim termic de incalzire prea puternic

Deformatii datorita supraincalzirii. Se controleaza regimul termic prin parametri tehnologici care se folosesc.

Alte defecte de formaCraterul final apare la intreruperea arcului la capatul cordonului. Se

evidentiaza ca o adancitura aplatisata.Cauzele producerii acestuia sunt urmatoarele: lipsa de experienta profesionala, conducerea gresita a arcului, variatia curentului si tensiunii etc.

Radacina nesudata are forma unei retasuri, evidentiind o grosime incompleta a imbinarii.

119

Cauzele care produc acest defect sunt: dimensiuni de prindere necorespunzatoare, deformatii, repartizarea neuniforma a presiunii asupra fluxului in cazul sudarii automate etc. remedierea se face prin curatire si completare pana la obtinerea dimensiunilor normale.

Scobitura este concavitatea in cordon produsa de o topire excesiva. Forma acesteia are in vedere planul in care se lucreaza si felul imbinarii putand fi la sudura in cornise, la sudura de colt, la sudura cap la cap, la sudura cu suprapunere.

Aparitia unor asemenea defecte este cauza pregatirii incorecte a capetelor, rostul prea mare, nerespectarea regimului de sudare. Defectul micsoreaza rezistenta semifabricatelor sudate solicitate mecanic in exploatare, ceea ce face sa nu fie acceptat. Imbinarile cu asemenea defecte trebuie completate prin sudare pana la dimensiunile normale.

Alte defecte de forma sunt scurgerea si strapungerea. Datorita scurgerii materialului topit se revarsa pe suprafata metalului de baza in afara conturului rostului, ca in figuri, pentru o imbinare cap la cap sau pentru o imbinare in unghi.

120

Defectul de scurgere este generat de folosirea unui curent prea mare, pozitia de lucru incorecta a electrodului sau viteza de sudare prea mica necorelata cu viteza de topire prea mare. Scurgerea este intensa mai ales la suduri realizate in plan vertical si de plafon unde trebuie sa se foloseasca electrozi cu diametrul cel mult de 4 mm si sa se ia masuri tehnologice suplimentare in ceea ce priveste manuirea.

Depunerea scurgerilor pe material provoaca in acesta efecte de crestatura pronuntata care influenteaza negativ rezistenta la solicitari dinamice.

Remedierea se face cu inlaturarea scurgerii prin polizare.Daca materialul sudat se perforeaza se produce defectul numit

“strapungere”. Zona cordonului este umpluta partial iar la radacina atarna picaturi solidificate. Cauzele acestui defect sunt urmatoarele: grosimea materialului mica in comparatie cu regimul de lucru folosit; diametrul materialului de adaos prea mare; rostul capetelor prea mare, situatie inalnita mai ales la sudarea automata; conducerea cu viteza neuniforma a electrodului.

Evitarea acestui defect presupune o dimensiune uniforma a rostului, folosirea unor dispozitive de prindere eficiente, asigurarea bazei cu placi, regimuri de lucru corespunzatoare.

Suprafata neregulata a cusaturii reprezinta un alt defect de forma, cand cordonul are o latime neregulata, reliefata prin strangulari sau latiri mari. Exista o legatura directa intre vascozitatea baii si gradul de reliefare a solzilor cordonului. Acestia sunt cu atat mai mari si mai aspri cu cat vascozitatea baii este mai mare.

Asupra formarii acestora are influenta curentul de intensitate mare, conducerea neuniforma a electrodului si natura electrodului utilizat. La sudarea automata sub flux suprafata neregulata apare mai ales in dreptul prinderilor. Remedierea suprafetei neregulate a cusaturii se face prin polizare si resudare pentru uniformizare.

Crestatura este o lipsa de material de forma unui sant, pe lungimea partiala sau totala a cordonului.

121

La imbinarile in unghi crestaturile se produc cu predilectie de materialul in pozitie verticala iar la sudarea in cornise de-a lungul marginii superioare.

Cauzele care duc la aparitia acestui defect sunt urmatoarele: miscarea rapida a electrodului, curentul de sudare prea mare, calitatea electrodului, viteza mare de inaintare la sudarea automata.Starea de curatire a materialului langa rost influenteaza insasi aparitia defectului care se produce mai ales datorita pojghitei de oxizi ramasi din laminare.

Crestaturile sunt defecte care reprezinta amorse puternice de rupere prin fragilizare si ca atare nu sunt admise.Remedierea se face prin inlaturarea lor prin polizare, pe toata lungimea in care s-au format si apoi resudarea si controlul.

Stropii sunt parti din metalul lichid care adera in mateialul de baza in afara cordonului. Gradul de stropire este mai accentuat la folosirea curentului alternativ fata de cel continuu sau cand utilizam electrozi acizi fata de bazici. Un efect puternic asupra gradului de stropire il are cantitatea de gaze care se degaja ca urmare a reactiei metalului lichi cu cel solid.Cu cat cantitatea de gaze care se degaja este mai mare, cu atat si gradul de stropire este mai intens.

La sudarea otelurilor cu proprietati anticorosive stropii nu sunt admisi deoarece constituie amorse, fapt pentru care se recomanda protectia pieselor in timpul sudarii pe ambele parti ale cordonului.

122

1.3 Defectele imbinarilor sudate electric prin presiune

Defecte la sudarea prin presiunea in capeteSudarea prin topire intermediara fata de cea fara topire, asigura calitatii

superioare imbinarilor si caracteristici mecanice mai bune. Acest lucru se datoreste posibilitatii de eliminare a oxizilor si impuritatilor de pe suprafetele frontale ale pieselor care se sudeaza. Pe de alta parte, conditiile de incalzire aduc mai usor capetele intr-o stare plastica la sudarea cu topire intermediara, pastrand si o centrare mai buna la refulare.

Principalele defecte la acest gen de sudare sunt: portiunea nesudata cu lipsa de patrundere, expulzare de metal, pelicula si incluziuni nemetalice, cratere, fisuri, deplasarea axelor, pori etc.

Portiune nesudata cu lipsa de patrundere se produce fie datorita unui curent sau timp la sudare mici care aduc capetele intr-o stare lipsita de plasticitate, fie curatirea neingrijita a suprafetelor, fie presiunea insuficienta la refulare.

Intr-o situatie inversa cand, fie curentul, fie forta de refulare, sunt prea mari, se produce expulzarea de metal sub forma de bavura.

123

Peliculele si incluziunile nemetalice apar in zona metalului refulat, datorita oxidarii intense in timpul incalzirii, viteza mica la refulare, durata prea mare la incalzire, material cu impuritati pe suprafata, intreruperea curentului, forta de refulare necorespunzatoare.

Oxidarea suprafetei de contact este cu atat mai intensa cu cat materialul din piese contine elemente cu afinitate mai mare fata de oxigen. Din aceasta cauza viteza de refulare este mai mica la otelurile obisnuite si slab aliate si mai mare la otelurile inalt aliate.

Fisuri la sudura in capete se inalnesc in special la otelurile susceptibile la care se fac incalziri peste cele necesare, se practica forte si viteze necorespunzatoare la refulare, se face o racire prea fortata dupa imbinare. Fisurile pot fi superficiale sau in adancime.

Alte defecte mai sunt: deplasarea capetelor cu obtinerea unei imbinari de forma necorespunzatoare, exfolieri, pori.

124

Deplasarea capetelor produce nesimetria piesei sudate si este determinat de uzura dispozitivelor de prindere, rigiditatea mecanica insuficienta, absenta unor elemente de centraj etc. Exfolierile se produc pe suprafata metalului de baza, pe care il afecteaza datorita solicitarii termice sau existentei in acesta a unor defecte de elaborare. Porii iau nastere datorita conditiilor de reactie, umiditate si temperatura in timpul incalzirii, topirii si solidificarii capetelor. Este necesar sa avem capete curate si uscate care sa nu aduca umiditate in timpul topirii si refularii.

Defecte la sudarea in puncteSudarea in puncte este caracteristica tablelor subtiri. Defectele caracteristice

imbinarilor de acest gen sunt urmatoarele: lipsa formarii nucleului topit, supraincalzire, patrunderea necorespunzatoare, fisuri, distorsiuni, expulzari, amprenta, retasura etc.

Nucleul topit necorespunzator poate fi de dimensiuni inferioare celui prescris, poate sa se produca in interiorul pieselor si nu in zona de legatura sau poate sa nu se formeze.

Asupra acestui defect influenteaza numeroase cauze: electrod cu suprafata uzata, forta de apasare mica, urata de incalzire insuficienta, stare de curatire necorespunzatoare etc.

Diametrul electrodului de contact prea mic ales in raport cu grosimea piesei de sudat, face ca uneori suprafata de contact sa fie mai mare intre piese decat cea dintre electrod si piesa si atunci nucleul topit va aparea in interiorul pieselor ca in figura a doua.La piesele cu grosimi diferite sau de natura chimica diferita echilibrarea repartitiei energiei trebuie sa se faca prin folosirea unor electrozi cu dimensiuni diferite, care sa aiba suprafata de contact mai mare la piesa cu rezistenta electrica superioara sau conductivitate electrica inferioara.

Supraincalzirea se recunoaste dupa zona de influenta termica extinsa in metalul de baza.

125

Se produce datorita unui regim de lucru necorespunzator in ceea ce priveste curentul, durata sau forta de apasare.

Patrunderea necorespunzatoare poate fi uneori prea mare, alteori neuniforma.

Patrunderea prea mare este determinata de curentul de sudare prea puternic, durata de contact prea lunga, suprafata neregulata a capatului electrodului, forta de apasare mare.Daca materialul sau electrodul au conductivitate termica neuniforma se inregistreaza mai ales patrunderile neuniforme. La acest defect este important si profilul neregulat al capatului electrodului.

Fisurile sunt datorate in special curentului prea mare cand materialul topit expulzeaza intre tablele de sudat si produce fisuri ramificate, sau electrodului tesit cu suprafata de contact prea mica fata de dimensiunea prescrisa punctului.

Fisurile pot fi in interiorul punctului sau in material in afara punctului, datorita solicitarilor termice. Pentru otelurile cu sensibilitate mare la fisurare se recomanda un regim de lucru mai moale (curent mai mic cu durata de contact mai mare). De asemenea, este bine sa se lucreze cu masini care au posibilitatea sa regleze impulsurile si sa execute tratamente de detensionare imediat dupa sudare. Fisurile la imbinarile sudate in puncte nu se pot remedia.

Distorsiunea apare ca un interstitiu intre tablele care se sudeaza cu deformatii. Ele apar datorita duratei de contact prea mari, precum si curentului.

126

Se evita prin alegerea unei durate de lucru potrivite cu scurtarea duratei de contact si cresterea curentului in limitele posibile

Expulzarile pot sa se produca intre tablele care se imbina sau la suprafata unei table si electrod.

Cauzele principale ale expulzarii sunt: alegerea necorespunzatoare a regimului, punctul de fuziune al materialelor inferior celui considerat, electrod prea ascutit, conductivitate termica mica influentata eventual si oxizi sau impuritati in zona de contact.

Amprenta produce in tablele care se sudeaza o deformare remanenta de forma concava, care duce la scaderea rezistentei mecanice.

Amprenta se produce datorita unei suprafete de contact prea mari, curent mare si forta de apasare peste limita. Un alt defect la imbinarile sudate in puncte este retasura, care se produce intre table drept urmare a existentei in aceasta zona a unor impuritati abundente sau datorita fortei de apasare prea mici sau duratei de apasare prea scurte.

127

1.4 Defectele sudurilor cu flacara de gaze

Principalele defecte ale sudurilor cu flacara de gaze sunt: nepatrunderea, figura a, datorita fixarii gresite a componentelor, putere mica a

arzatorului fata de grosimea componentelor, viteza mare de sudare, calificare slaba a operatorului. Defectul constatat, radacina se scobeste in zona defecta si se completeaza cu sudura;

crestaturi, figura b, continue sau intrerupte pe ambele margini cauzate de arzatoare de putere prea mare si viteza de sudare mica. Remediu – completarea defectului prin sudare;

lipsa de topire, figura c, datorita formei necorespunzatoare a rostului sau slaba calificare a operatorului sudor. Defectul se remediaza prin resudarea completa a cusaturii;

incluziuni de gaze sau incluziuni solide, figura d, cauzata de viteza mare de sudare sau flacara gresit reglata. Portiunea defecta se scobeste si se resudeaza;

fisuri de diverse forme si localizari, figura e, datorita metalului de adaos necorespunzator calitatii metalului de baza al componentelor si vitezei de racire mari dupa sudare. Portiunea defecta se indeparteaza si se completeaza cu sudura;

nepatrundere la radacina, figura f, care apare mai ales la sudarea tevilor; exces de patrundere, figura g, apare la sudarea tevilor datorita unui arzator de

putere mare, viteza mica de sudare sau slaba calificare a operatorului sudor.

128

1.5 Defecte specifice la sudarea in baie de zgura

Principalele defecte ce apar la sudarea in baie de zgura sunt: fisuri in cusatura, in general fisuri la cald, aparute la cristalizare, dispusa in axa

fara a iesi la suprafata. Se datoresc tensiunilor introduse de neuniformitatea incalzirii componentelor, continutul ridicat in carbon (peste 350 m/h) sau faptului ca nu s-a indepartat retasura la reinceperea operatiei de sudare. Preincalzirea componentelor la 200˚C si indepartarea retasurii formate la intreruperea procesului elimina riscul formarii fisurilor.

Fisuri in zona de influenta termica plasate la cca 1-1,5 mm de linia de topire, fara a iesi la suprafata, insa patrunzand spre metalul cusaturii. Apar datorita patrunderii reduse a metalului cusaturii in metalul componentelor, la reducerea brusca a adancimii de patrundere a cusaturii, rigidizarii create de imbinarea sudata la reinceperea procesului de sudare sau prin propagarea unei fisuri aparute la inceputul procesului de sudare pe placuta de capat.

Pori in cusatura de dimensiuni microscopice la diametre de 5-7 mm. Se datoresc oxizilor de pe suprafata componentelor, abaterilor de la compozitia chimica prevazuta, din cauza reducerii continutului de Si si Mn, sau reducerii adancimii de patrundere a cusaturii in metalul componentelor.

Incluziuni nemetalice, dispuse de regula la margina cusaturii, mai rar in axa cusaturii. Se datoresc unei bai de zgura de adancime prea mare, folosirii unui flux greu fuzibil sau la sudarea unui material de conductibilitate termica redusa.

Lipsa de topire care poate fi:- lipsa de topire la ambele muchii ale rostului de sudare, determinata de

tensiunea de sudare mica, viteza de inaintare a sarmei electrod mare sau grosime mare de material ce revine la un electrod;

- lipsa de topire la una din muchii, datorita deplasarii incorecte a electrodului de-a lungul axei rostului de sudare;

- lipsa de topire la suprafata componentelor din cauza maririi distantei dintre pozitiile extreme ale electrodului si patinei de cupru sau micsorarii tensiunii de sudare la unul din electrozi.

Defecte pe suprafata sudurii ca:- crestaturi in metalul componentelor determinate de tensiunea de sudare

prea mare, racire nesatisfacatoare a patinelor etc.;- suprainaltari exagerate aparute cand patinele de cupru nu sunt stranse

suficient;- suprafata neregulata a sudurii ca urmare a racirii insuficiente a patinelor de

cupru sau instabilitatii pocesului de sudare;- neuniformitatea latimii sudurii datorita variatiei tensiunii de sudare, vitezei

de sudare neuniforma, variatiei distantei de la pozitia extrema a electrodului la patina de cupru.

129

2. CONTROLUL IMBINARILOR SUDATE

Etapele controlului imbinarilor sudate sunt urmatoarele: materiile prime, pregatirea rosturilor, modul de executie, controlul final.

Materia prima trebuie cunoscuta din punct de vedere al compozitiei chimice, proprietati mecanice si lipsa defectelor ascunse. Defectele ascunse se identifica uneori cu radiatii sau prin ultrasunete, exemplu unor constructii sudate realizate din piese turnate sau combinatii intre piese turnate si piese forjate.

Pregatirea rosturilor se controleaza vizual si cu instrumente de masura pentru unghiuri, degajari, raze etc.

Modul de executie al imbinarilor se controleaza pentru folosirea electrodului indicat si in stare uscata; starea de functionare a utilajului; regimul de lucru in ceea ce priveste curentul, tensiunea, viteza; curatirea straturilor de zgura; temperatura in metalul de baza; respectarea masurilor tehnologice indicate pentru evitarea sau limitarea tensiunilor si deformatiilor etc.

Controlul final al imbinarilor se face vizual, dimensional si prin incercari. Incercarile imbinarilor sudate pot fi distructive, nedistructive sau analize metalografice, analize spectrale, analize cu radiatii etc.

2.1 Controlul dimensiunilor si aspectului imbinarilor

Pentru controlul dimensiunilor rostului (unghi, deschidere, radacina) si a dimensiunilor cusaturii sudate (grosime, latime) se pot folosi sabloane sau sublere speciale pentru sudura.

130

Pentru verificarea dimensiunilor cusaturii, in afara sublerului special pentru sudura, se poate folosi si lera gradata.

O portiune a lerei este realizata dupa profilul unei spirale logaritmice si serveste la masurarea cusaturilor de colt, iar o alta portiune este dreapta si se foloseste pentru masurarea cusaturilor cap la cap.

Examinarea aspectului imbinarilor sudate se face pentru detectarea eventualelor defecte in cusatura sau ZIT cu aparate uzuale de marit cum sunt lupele, microscoapele portabile; pentru examinarea sudurilor amplasate in zone greu accesibile se folosesc aparate de constructie speciala.

2.2 Controlul cu lichide penetrante

Controlul cu lichide penetrante se foloseste pentru localizarea defectelor deschise la suprafata (fisuri, pori etc.) si consta din urmatoarele operatii:

- aplicarea unui lichid activ, penetrant, pe suprafata piesei de controlat, in prealabil curatata (figura a);

- indepartarea excesului de penetrant (figura b);- aplicarea unui material absorbant pulverulent (developantul) pe suprafata

piesei (figura c).

132

Lichidul capilar activ patrunde in defectele deschise la suprafata, de unde este absorbit de catre developant. Caracteristica penetrantului (culoare, fluorescenta etc.) permite punerea in evidenta a defectului pe fondul developantului.

Tipuri de penetrantiPenetrantii curent folositi sunt de doua tipuri: colorati si fluorescenti.

Penetrantii colorati sunt in general de culoare rosie, iar developantii aferenti, de culoare alba. Defectele se evidentiaza ca un desen rosu pe un fond alb. Penetrantii fluorescenti emit radiatii vizibile sub actiunea radiatiilor ultraviolete. Dupa indepartarea excesului de penetrant, zona controlata se acopera sau nu cu developant si se iradiaza in ultraviolet. Defectele se evidentiaza cu un desen luminos pe un fond intunecat.

Din punctul de vedere al modului de spalare, penetrantii se impart in:- penetranti cu emulsificator, care se spala cu apa;- penetranti cu post-emulsifiere (emulsificatorul este o componenta aparte

care se aplica dupa scurgerea timpului de penetrare. Penetrantii de acest tip prezinta avantajul unei sensibilitati ridicate conferita de lipsa emulsificatorului. Aplicarea lui ulterioara nu afecteaza puterea de penetrare a solutiei colorate (respectiv fluorescente), iar penetrabilitatea sa redusa impiedica indepartarea penetrantului din defecte. Dupa emulsifiere, excesul de penetrant se indeparteaza prin spalare cu apa.

- Penetranti insolubili in apa, pentru a caror indepartare se folosesc solventi organici. Acestia prezinta avantajul unei penetrabilitati ridicate, dar si riscul ca, datorita penetrabilitatii ridicate a solventilor organici, solutia colorata (respectiv fluorescenta) din defecte sa fie indepartata impreuna cu excesul de penetrant.

Pentru controlul sudurilor se folosesc in general truse portabile care contin penetrantul, developantul, solutia de curatire (cleaner) si de asemenea materiale de curatire (carpe, perii etc.).Tehnica de lucru. Inainte de aplicarea lichidelor de control se impune ca suprafata sa fie curatata de urmele de rugina, zgura, flux, grasimi. Impuritatile mentionate trebuie indepartate nu numai de pe suprafata ci, mai ales, din defectele existente. De buna desfasurare a acestei operatii depinde in mare masura succesul operatiei de control. Pentru curatire se folosesc urmatoarele metode:

- spalare cu solventi organici sau detergenti;- decapare cu baze calde;- degresare in vapori de solventi organici sau suflare cu vapori de solventi

organici.Sablarea, polizarea abraziva sau perierea cu peria de sarma constituie procedee de curatare care pot produce obturarea defectelor si din aceasta cauza nu se recomanda. Ele pot fi totusi utilizate in cazul suprafetelor dure sau daca exista certitudinea ca nu se va produce astuparea defectelor.

133

In general, suprafetele supuse controlului nu necesita prelucrari speciale. Totusi, suprafetele prea rugoase sau cu zgarieturi pot duce la obtinerea de indicatii false. In aceste cazuri se admite netezirea suprafetei cu abrazivi fini, evitandu-se insa polizarea grosolana sau prelucrarea pe masini-unelte, care pot provoca astuparea defectelor.

Dupa curatare suprafetele se usuca, pentru ca apa sau solventii ramasi in defecte sa nu impiedice intrarea penetrantului in defecte.

Dupa uscare penetrantul se aplica prin pulverizare, imersare sau pensulare, urmarindu-se o udare uniforma a suprafetei. Timpul de penetrare va fi cel recomandat de furnizor, in general 10 min pentru penetrantii cu postemulsifiere si 20 min pentru penetrantii cu emulsificatori. Temperatura suprafetei va fi intre 15-50˚C, admitand incalziri sau raciri locale.

Dupa scurgerea timpului de penetrare se trece la indepartarea excesului de penetrant prin stergere, pulverizare sau tamponare. La penetrantii cu post-emulsifiere, indepartarea excesului de penetrant se face dupa scurgerea timpului de emulsifiere (in general 20 min).

Dupa indepartarea excesului de penetrant suprafata se usuca prin stergere, evaporare naturala sau suflare cu aer cald (sub 50˚C), operatia considerandu-se incheiata la disparitia petelor de umezeala de pe suprafata.

Dupa uscare se aplica developantul prin presarare, imersare, pulverizare sau pensulare, intr-un strat uniform si subtire. Dupa scurgerea timpului de developare (variabil intre 0,5 x timpul de penetrare si timpul de penetrare) se trece la observarea indicatiilor.Observarea si interpretarea indicatiilor. Observarea indicatiilor controlului cu penetranti colorati se va executa sub o iluminare minima de 500 lux. Observarea indicatiilor cu penetranti fluorescenti se va executa intr-o camera intunecoasa sau in lipsa se va realiza umbrirea zonei controlate cu ecrane. Dupa adaptarea ochilor la iluminare redusa (circa 5 min), se vor observa indicatiile sub o iradiere in ultraviolet cu lungimi de unda cuprinse intre 32 si 40 Ǻ (domeniu in care radiatiile ultraviolete sunt inofensive pentru ochi si piele).

Deoarece tipul si marimea defectelor sunt greu de apreciat in cazul unei difuzii excesive a penetrantului se recomanda observarea repetata la diferite intervale de timp, atat inainte cat si dupa scurgerea timpului de developare. Se pot trage astfel concluzii asupra adancimii defectului (extinderea in timp a zonei colorate indica un defect adanc).

Pe baza “desenului” defectului pe fondul developantului se pot trage concluzii asupra naturii acestuia. Astfel:

- fisurile apar sub forma unei linii continue a carei latime depinde de adancimea defectului;

- fisurile inguste sau suprapunerile partial sudate apar sub forma de linii intrerupte sau ca o linie punctata;

- porozitatile apar fie ca o grupare de puncte, fie ca o tenta de culoare.

134

Orice indicatie neclara, necesita curatarea portiunii si repetarea controlului. Pentru stabilirea naturii defectului se recomanda indepartarea developantului si examinarea vizuala cu lupa.

2.3 Controlul magnetic al imbinarilor sudate

Pentru evidentierea defectelor de suprafata sau a celor din imediata apropiere a suprafetei se pot folosi metode de control magnetic. Acestea se bazeaza pe evidentierea printr-o metoda oarecare (pulberi magnetice, sonde etc.) a fluxului magnetic de dispersie ce apare in dreptul defectelor.

135

Dintre metodele magnetice, pentru controlul imbinarilor sudate se foloseste aproape exclusiv metoda cu pulberi magnetice. Piesa se magnetizeaza printr-un procedeu oarecare, apoi se presara pe suprafata o pulbere feromagnetica. In dreptul defectelor liniile de camp magnetic sunt deformate si obligate sa se inchida prin aer. Se obtine un flux magnetic de dispersie, care provoaca acumularea unui depozit de pulbere magnetica.

Pentru a obtine sensibilitate maxima de detectare, liniile de camp vor fi perpendiculare pe planul discontinuitatilor (defectelor); conditia se indeplineste prin alegerea procedeului de magnetizare.

Campul magnetic poate fi produs de un magnet permanent, de un electromagnet sau de catre un curent electric ce se inchide direct prin piesa. Dupa modul in care se inchid liniile de camp se disting:

- magnetizari polare, la care liniile de camp se inchid si in afara piesei de controlat (prin piesele polare);

- magnetizari circulare, la care liniile de camp se inchid exclusiv prin piesa de controlat;

- magnetizari mixte, o combinare a modurilor expuse anterior.Dispozitivele de magnetizare sunt prezentate principial in figura.

Tehnica de lucru. Sensibilitatea controlului magnetic depinde in mare masura de starea suprafetei; asperitatile provoaca perturbatii ale fluxului de dispersie si impiedica deplasarea particulelor.

De aceea, se impune ca inainte de control sa se indeparteze cu peria de sarma oxizii neaderenti, urmele de ulei etc. Pentru imbunatatirea sensibilitatii se recomanda netezirea suprafetei si eventual sablarea, urmata de vopsirea suprafetei in alb. Dupa pregatirea suprafetei si alegerea procedeului de magnetizare se executa magnetizarea zonei de controlat. Campul magnetic (respectiv curentul de magnetizare) necesar pentru control se poate determina fie experimental, folosind un indicator de magnetizare, fie prin calcul.

136

Indicatorul de magnetizare din figura se compune dintr-o pastila metalica pe care este trasata o zgarietura circulara. Indicatorul se aplica pe piesa de controlat si se mareste intensitatea curentului de magnetizare pana ce depozitul de pulbere magnetica ocupa ¾ din circumferinta cercului zgariat pe pastila metalica.

Pulberea magnetica se poate aplica printr-un procedeu uscat, printr-un procedeu umed sau cu ajutorul dozelor de suspensii feromagnetice. Dozele au pereti elastici, putand fi astfel aplicate pe suduri de orice forma. Principalele avantaje constau in evitarea consumului de pulbere magnetica si in insensibilitatea fata de netezirea suprafetei.Observarea si interpretarea indicatiilor. Examinarea, in cazul pulberilor colorate, se face vizual, in lumina difuza de minimum 500 lux (bec 100 W la 0,2 m), iar in cazul pulberilor fluorescente prin iradiere in ultraviolet. Controlul magnetic cu pulberi fluorescente se executa in incaperi intunecoase, sau in lipsa zonele copntrolate se umbresc cu ecrane.

Prin controlul cu particule magnetice se pot evidentia defecte aflate la suprafata sau la o adancime de cativa mm sub suprafata.

In general, controlul cu pulberi magnetice nu prezinta dificultati, imaginea formata pe suprafata redand destul de fidel forma defectului.

2.4 Controlul cu radiatii penetrante

Controlul cu radiatii penetrante X sau γ se bazeaza pe proprietatea acestora de a strabate metalele si a impresiona filmul radiografic plasat in partea opusa sursei de radiatii.

In functie de puterea surselor de radiatii, se pot controla piese cu diferite grosimi:

- raze X (< 300 kV), s ≤ 90 mm;- raze X (>300 kV), s ≥ 90 mm;- izotop iridiu 192, s = 5 – 60 mm;- izotop cesiu 137, s = 15 – 75 mm;- izotop cobalt 60, s = 30 – 150 mm.

137

In cadrul tehnicii de lucru trebuie respectate o serie de cerinte in scopul obtinerii uno radiografii bune:

- pregatirea corspunzatoare a suprafetelor ce urmeaza a fi fotografiate;- marcarea locului fotografiat si a filmului cu litere de plumb;- indicatorii de calitate vor fi din acelasi material cu cel ce se fotografiaza;- dirijarea corecta a fasciculului de raze asupra zoneii ce trebuie fotografiata

si reglarea conform documentatiei a parametrilor de lucru;- interpretarea rezultatelor trebuie facuta de specialisti, cu ajutorul unor

aparate si dispozitive de control al filmelor.

2.5 Controlul metalografic

Analiza metalografica se realizeaza:- macroscopic, pe suprafata de ruptura sau probe lustruite, cu ochiul liber sau

la mariri mici (pana la 50:1); in scopul examinarii probele se ataca cu reactivi corespunzatori;

- microscopic, pe probe lustruite fin, atacate cu reactivi adecvati, la mariri de peste 50:1.Prin analiza macroscopica se pot determina defectele din imbinarea sudata

(materialul de adaos, zona de influenta termica si metalul de baza), marimea zonei influentata termic si numarul de straturi in care s-a executat sudarea.

Analiza microscopica permite determinarea eventualelor defecte din imbinare, a constituientilor structurali din zona materialului de adaos, din zona influentata termic existenta in metalul de baza, precum si a marimii grauntilor.

2.6 Controlul cu ultrasunete

Examinarea cu ultrasunete, fata de alte metode nedistructive, prezinta o serie de avantaje, printre care o sensibilitate ridicata, mobilitate mare, lipsa efectelor nocive asupra organismului; cu toate aceste avantaje, metoda este limitata datorita in principal:

- materialului, otelurile austenitice, unele aliaje de nichel si cuprul, neputand fi examinate in mod sigur;

- grosimii materialului de baza, in majoritatea cazurilor indicandu-se ca limita inferioara 6 – 8 mm, desi in unele cazuri examinarea este posibila pana la grosimi de 3 – 4 mm;

- existentei inelelor sau placilor suport la radacina cusaturii precum si a modului de patrundere sau ingrosarii excesive a cusaturii, mai ales cand aceasta prezinta si defecte de suprafata;

- modului in care sunt orientate defectele in imbinarea sudata cat si naturii acestora.

138

Pentru examinarea sudurilor se folosesc aparate prevazute cu palpatoare (sonde) care emit impulsuri ultrasonice care se introduc in piesa supusa examinarii si dupa aceea sunt receptionate de acelasi palpator, fenomenul de emisie si receptie avand loc alternativ.

2.7 Controlul distructiv al imbinarilor sudate

Controlul distructiv se face pe epruvete prelevate din imbinare, din piese apendice sau executate special pentru incercari. In cazul probelor executate special, conditiile de executie trebuie sa fie identice cu cele aplicate constructiilor caracterizate.

Prelucrarea epruvetelor se face numai prin aschiere, totdeauna perpendicular pe directia de depunere a metalului de adaos. Epruvetele se trateaza termic, inainte de prelucrare, numai daca constructia sudata este tratata termic.

Epruvetele trebuie sa fie plane, indreptarea nu este admisa.Pentru fiecare incercare se iau cate 3 epruvete sau numarul de epruvete

indicat in documentatie.Incercarile mecanice distructive la care pot fi supuse imbinarile sudate sunt:

- incercarea la tractiune – se determina rezistenta la rupere a sudurilor;- incercarea la indoire – se determina capacitatea de deformare plastica a

imbinarilor sudate, prin gasirea unghiului de indoire pana la aparitia primei fisuri si alungirea medie la indoire;

- incercarea de rezilienta – se obtin rezultate care servesc la aprecierea tenacitatii diferitelor zone ale imbinarii sudate, in cazul solicitarilor dinamice ale acesteia;

- incercarea de duritate – se determina duritatea metalului depus din metalul de adaos, in zona influentata termic si in metalul de baza, dupa anumite metode (Vickers, Brinell, Rockwell);

- incercarea de aplatisare – se determina capacitatea de deformare a imbinarilor sudate din tevi longitudinale;

- incercarea la forfecare.

2.8 Controlul etanseitatii cusaturilor

Metodele de incercare a etanseitatii recipientelor sau conductelor destinate pastrarii sau vehicularii lichidelor si gazelor depind de felul constructiei si se executa dupa controlul aspectului sudurii. Incercarile la etanseitate se executa: cu petrol lampant, cu aer comprimat, cu amoniac sau prin incercari hidraulice.

Incercarea cu petrol lampant – este destinata controlului vaselor deschise si rezervoarelor stationare de petrol, benzina etc. In acest scop, partea cea mai accesibila se unge cu o suspensie de creta in apa. Dupa uscarea acesteia, partea opusa se unge cu petrol lampant.

139

Cusaturile se supun actiunii petrolului timp de 15-30 min si, daca pe suprafata cu creta nu apar pete de petrol, cusatura se considera corespunzatoare acestei probe.

In cazul imbinarilor executate cu suprapunerea tablelor se pompeaza petrol in suprapunere printr-o gaura executata la partea exterioara.

Rezervoarele sudate pentru produse petroliere cu capacitate de 100-10000 m3 se incearca astfel: sudurile fundului si ale acoperisului la etanseitate, iar sudurile corpului – la etanseitate si rezistenta. Fundurile se verifica prin ungere cu petrol, iar in cazul imbinarilor cu table suprapuse, cu jet de petrol sub presiune introdus in suprapunere. Corpul rezervoarelor se incearca in prealabil la etanseitate prin ungere cu petrol sau prin introducerea de petrol sub presiune la imbinarile cu suprapunere. Controlul final consta din umplerea completa cu apa intr-un interval de minimum 24h.

Incercarea cu aer comprimat se aplica la recipiente, conducte etc., care functioneaza sub presiune. Presiunea de incercare se regleaza la 1,2 - 1,5 ori presiunea de regim. Dupa pomparea aerului, conducta de aer comprimat se decupleaza. Aceste incercari se executa in incaperi izolate, luandu-se masurile necesare de blindare a incaperii cu table de otel. Controlul produsului sudat poate fi executat in mai multe feluri:

- cu presiune statica, prin ungerea cusaturilor cu apa si sapun, iar la ivirea basicilor pot fi defectate locurile cu neetanseitate;

- cu presiunea statica, prin cufundarea in apa, care se executa prin cufundarea produsului la 20-30 cm sub nivelul apei, dupa care se introduce aer comprimat; prin aceasta metoda se controleaza produse cu volum redus, de exemplu rezervoarele de benzina pentru automobile, tractoare etc.;

- cu jet de aer suflat la o presiune de minimum 4 at dirijat perpendicular pe o cusatura care pe partea opusa este unsa cu apa si cu sapun.

In loc de aer comprimat pot fi introduse si amestecuri de aer comprimat cu diferite gaze, de exemplu amoniac, iar la suprafata cusaturile se acopera cu hartie sau tifon imbibate cu azotat de mercur; in cazul neetanseitatilor acestea se pateaza in dreptul locului defect.

Incercarile hidraulice sunt destinate controlului cusaturilor sudate atat la etanseitate, cat si la rezistenta, recipientelor si aparatelor care functioneaza sub presiune. Umplerea poate fi partiala sau totala, precum si cu o presiune hidrostatica, suplimentara, aceasta din urma fiind folosita la cazane, aparate si conducte care lucreaza la presiune. Presiunea de incercare este de 1,5 – 2 ori presiunea de regim. Dupa ce produsul este mentinut la presiune ridicata, aceasta este micsorata pana la presiunea de regim si, de-a lungul cusaturilor, de o parte si de alta, la distanta de ~20 mm, se ciocaneste cu un ciocan cu cap rotund de maximum 1,5 kg. in cazul conductelor, acestea se compartimenteaza cu vane si fiecare compartiment este supus incercarii.

140

In cazuri speciale, se recurge la presiuni hidraulice mari, corespunzatoare limitei de curgere a materialului care se stabileste cu ajutorul tensiometrelor montate pe produsele incercate. Dupa incercare, produsul respectiv este supus unei recoaceri de detensionare in vederea indepartarii tensiunilor remanente create la incercari.

Cusaturile corpurilor de nave se incearca: prin udarea lor cu jet de apa puternic, prin umplerea in zig-zag a compartimentelor pana la o anumita inaltime, prin umplerea completa si crearea unei suprapresiuni etc., in functie de destinatia navei si marimea ei.

141

procedee de sudare

Documents