INTRODUCERE

Sudarea cu fascicul de electroni (SFE) apartine categoriilor de procese de sudura ce folosesc surse optice de energie. Un fascicul de electroni este emis cand un filament de tungsten sau tantal este incalzit la o temperatura inalta. Energia cinetica a electronilor este transformata in caldura pe masura ce ei lovesc piesa.

Procesul a fost dezvoltat in Franta si lansat pe 23 noiembrie 1957 la Paris de J.A.Stohr. Fizicianul german Karl-Heinz Steigerwald a conceput si dezvoltat prima masina de sudura cu fascicul de electroni care a inceput lucrul in 1958.

OPERATIILE DE LUCRU

Pe masura ce electronii lovesc piesa, energia cinetica este transformata in caldura vaporizand metalul instantaneu la o temperatura de 25000 ºC. Caldura penetreaza adanc , facand posibila sudarea unor piese mult mai groase ce nu pot fi sudate folosind celelalte procese cunoscute. Totusi , dat faptului ca fasciculul de electroni este strans focalizat , cantitatea de caldura introdusa este de fapt mult mai scazuta decat in cazul procesului de sudare cu arc electric. Astfel , efectul de sudura asupra materialului inconjurator este minim iar zona afectata de caldura este mica.

Distorsiunea este redusa iar piesa se raceste repede si, desi acest lucru poate fi considerat un avantaj , poate duce la rupere in cazul otelurilor cu continut mare de carbon. Aproape toate metalele pot fi sudate prin acest proces dar cele mai des utilizate sunt otelurile inoxidabile , superaliajele si metodele reactive si refractante. Procesul este deasemenea folosit pentru a realiza sudarea unei largi varietati de combinatii deosebite de metale.Totusi , sudarea unui otel obisnuit in vid provoaca emisii de gaze din partea metalului , pe msura ce se topeste , astfel ca trebuie utilizati dezoxidanti pentru a preveni aparitia porozitatilor in sudura.

Cantitatea de sudura introdusa , si astfel penetrarea , depinde de mai multe variabile , cele mai importante fiind numarul si viteza electronilor ce lovesc piesa , diametrul si viteza fasciculului de electroni . Un curent mai mare in fascicul duce la cresterea cantitatii de caldura si penetrare pe cand viteza mai mare scade cantitatea de caldura si reduce penetrarea. Diametrul fasciculului poate fi modificat prin deplasarea punctului focal fata de piesa- focalizarea fasciculului sub suprafata

creste penetratia pe cand plasarea punctului focal deasupra suprafetei creste latimea sudurii.

Cele trei metode primare de SFE sunt aplicate in diferite medii de sudura . Prima metoda dezvoltata necesita un vid ridicat in camera de sudare . Materiale cu o grosime de 15 cm pot fi sudate , iar distanta dintre masina de sudura si piesa (distanta de separare ) poate fi pana la 0,7 m. Desi este cea mai eficienta dintre cele trei metode , dezavantajele pot fi perioada lunga de timp necesara evacuarii corecte a camerei si costul masinii. Pe masura ce tehnologia fasciculului de electron a avansat , a fost posibila SFE in vid scazut la presiuni de 0,1 torri. Aceasta permite utilizarea unor camere de sudare mai mari si reduce timpul si echipamentul necesar evacuarii camerei , dar reduce distanta de separare maxima la jumatate si reduce grosimea maxima a materialului la 5 cm .A treia metoda de SFE se numeste SFE nonvid sau fara-vid , deoarece are loc la presiune normala. Distanta de separare se reduce la 4 cm si grosimea maxima a materialului este de 5 cm. Totusi permite pieselor de orice marime sa fie sudate, datorita faptului ca marimea camerei de sudare nu mai e un impediment.

ECHIPAMENTUL NECESAR

Masina cu fascicul de electroni utilizata in SFE produce atat electroni dar ii si accelereaza folosind un emitator de catod cald , facut din tungsten care emite electroni cand este incalzit . Electronii sunt atrasi de un anod din interiorul masinii , unde sunt adunati si directionati cu ajutorul fortelor magnetice rezultate in urma focalizarii si a bobinelor de deviere. Aceste componente sunt intalnite intr-o coloana a masinii cu fascicul de electroni , in care este mentinut un vid ridicat (aprox. 0,00001 torr).

Sursa de energie absoarbe un curent scazut (de obicei mai mic de 1A) dar asigura un voltaj de pana la 60 kV in masini cu voltaj scazut sau 200 kV in masini cu voltaj ridicat. Masinile cu voltaj ridicat asigura un curent de minim 40 mA si pot asigura un raport adancime-latime al sudurii de 25:1 pe cand raportul la o masina cu voltaj scazut este de aproximativ 12:1 .Puterea fasciculului a unei surse de energie este un indicator al abilitatii sale de a lucra si determina densitatea energiei(in general 40-400kW/cm2)

Pentru metodele de SFE cu vid ridicat si vid scazut , camera de sudura folosita trebuie sa fie etanseizata si destul de rezistenta pentru a rezista presiunii atmosferice . Trebuie sa aiba ecluze astfel incat piesa sa poata fi introdusa si scoasa iar marimea sa trebuie sa fie suficienta pentru a tine piesele dar nu prea mare , deoarece camerele mari necesita mai mult timp de evacuare. Camera trebuie deasemenea sa fie echipata cu pompe capabile sa o evacueze pana la obtinerea presiunii dorite. Pentru un vid ridicat , o pompa de difuzie este necesara , pe cand vidurile scazute pot fi obtinute cu ajutorul unui echipament mai putin costisitor.

Fig.1 Structura masinii de sudura cu fascicul de electroni.

Fig.2 Schema camerei de vidare.

DIMENSIUNI SI TOLERANTE ALE SUDURII

DIMENSIUNILE ZONEI DE SUDARE

COMELD reprezinta aplicarea unui tratament tehnologic special numit Surfi-Sculpt unei imbinari intre un material compozit si un metal.

Fotografia de mai jos arata imbinarea dintre un material compozit (poliester intarit cu fibra de sticla) si un otel inoxidabil. Imbinarea controlata (stanga) a fost realizata folosind metodele conventionale de pregatiore a suprafetei pe cand imbinarea Comeld (dreapta) foloseste medodele conventionale impreuna cu Surfi-Sculpt pentru a produce imbinari Comeld.

Imbinare Controlata Imbinare Comeld

Imbinarile Comeld pot fi produse dintr-o gama larga de metale si materiale compozite – titan imbinat cu plastic intarit cu fibra de carbon sau otel inoxidabil imbinat cu plasic intaril cu fibra de sticla – si folosesc o varietate de tehnologii de fabricare. In imbinarile aratate mai sus , matricea compozitelor a fost folosita ca un adeziv; totusi un strat adeziv aditional poate fi folosit la interfata dintre materialul compozit si metal.

Graficul de mai sus indica faptul ca imbinarea Comeld a cedat la o solicitare mai mare si a absorbit mai multa energie inainte de a ceda (corespunzatoare zonei de sub curba de deplasarea solicitarii) decat imbinarea controlata . Deasemenea probele Comeld cedeaza intr-un mod mai progresiv decat cedarea brusca intalnita la sudurile controlate.

Fig 3. Profile de SFE a diferitelor materiale.

Fig.4 Graficul vitezei de sudare\adancimii de penetrare

Fig.5 Tabelul materialelor sudabile prin SFE.

AVANTAJELE SI DEZAVANTAJELE SFE Sudurile inguste pot fi facute pe sectiuni mai groase cu penetrare adanca si variatie termica minima.Acest lucru face procesul potrivit pentru sudarea in titan, niobiu, tungsten, tantal, beriliu, aliaje de nichel, inconel, aliaje de aluminiu si magneziu, mai mult in cadrul cercetarilor aerospatiale si spatiale.

Datorita faptului ca sudarea are loc in vid, nu exista contaninare atmosferica , controlul precis ala procesului de sudare este posibil prin controlul energiei fasciculului e electroni si prin focalizarea precisa a acestuia. Suduri excelente pot fi facute asupra mai multor metale reactive . Lipsa variatiilor temice din proces inseamna ca exista o distorsiune si reducere minima . Totusi, raportul adancime-latime foarte ridicat poate duce la ruperea centrala a metalului.

Principalul dezavantaj al procesului este costul ridicat al echipamentului , timpul necesar asezarii piesei in camera cu vid si nevoia de a proteja personalul impotriva radiatiilor periculoase.

APLICATII ALE SFE

1. Sudarea cu fascicul de electroni a materialelor performante  

1.1 Sudarea cu fascicul de electroni a materialelor performante

Programul experimental s-a realizat cu un echipament de sudare cu fascicul de electroni cu puterea de 60 kW, la o tensiune de accelerare de 60 kV.

1.1.1 Sudarea cu fascicul de electroni a oţelului DUPLEX X2CrNiMoN22-5-3

Experimentările de sudare a oţelului DUPLEX s-au efectuat pe table cu grosimea de 6 mm.

S-au realizat îmbinări sudate cap la cap, cu regimurile de sudare prezentate în tabelul 4.1, iar specificaţia procedurii de sudare (WPS) şi procesul verbal de calificare a procedurii de sudare (WPAR) sunt prezentate în Anexa 4.1 [4.6].

Tabelul 4.1

Regimul

Tensiunea de

accelerareUacc. (kV)

Curent fasciculIfasc. (mA)

Distanta de tir

Dt (mm)

Viteza de sudareVs (m/min.)

Curentul de focalizareIfoc. (mA)

R1 60 32 150 0,4 744

R2 60 47 150 0,4 720

Se menţionează că la regimul R2 s-a folosit un fascicul defocalizat, pentru modificarea geometriei sudurii.

Examinând aspectul îmbinărilor sudate, nu s-au observat defecte ale sudurilor.

1.1.2 Sudarea cu fascicul de electroni a oţelului inoxidabil

Pentru sudarea cu fascicul de electroni a oţelului inoxidabil X10CrNiMoTi18.10 s-au efectuat experimentări de sudare cap la cap a unor bare cu diametrul de 30 mm. Dintre regimurile de sudare experimentate s-a ales un regim optim, caracterizat de următorii parametrii:

Uacc. 

(kV)Ifasc. 

(mA)Dt 

(mm)Vs 

(m/min.)Ifoc. 

(mA)

60 18 150 0,4 744

Specificaţia procedurii de sudare este prezentată în Anexa 4.2.

1.1.3 Sudarea cu fascicul de electroni a aliajului sinterizat W-Cu-Ni pentru contacte electrice

Contactele electrice de rupere arc au rolul de a închide circuite, respectiv de a prelua conducerea curentului temporar sau pe timp îndelungat, precum şi de a redeschide circuite electrice închise, întrerupând astfel curentul electric. Pentru aceasta, contactele electrice trebuie să aibă următoarele proprietăţi:

conductibilitate electrică şi termică ridicată, rezistenţă la coroziune şi la transfer de metal produse de arcul electric ce apare la

închiderea şi deschiderea arcului, rezistenţă electrică de contact scăzută şi constantă, rezistenţă la uzură, elasticitate ridicată şi constantă pe toată durata funcţionării.

Datorită faptului că nici un material nu satisface pe deplin toate aceste cerinţe, s-a impus un compromis, care a condus la necesitatea realizării contactelor electrice din două părţi şi anume:

partea activă contact electric (pastila de contact) realizată din pseudoaliajul W-Cu-Ni prin sinterizarea unor pulberi metalice, material ce asigură rezistenţa la arcul electric,

suportul contact realizat dintr-un aliaj Cu-Ni-Si sau Cu-Cr care conferă contactului electric o elasticitate ridicată şi constantă pe toată durata funcţionării contactului.

Marcajele şi compoziţia chimică a pastilelor de contact utilizate la experimentări sunt prezentate în tabelul 4.2.

Tabelul 4.2

Tip pastilă de Diametru Diametru Compoziţie chimică Duritate HV5

contactexterior

(mm)interior(mm)

max.W + Ni

(%)Cu(%)

A1, A2, A3 32,84 16,58 77,90 22,10 236

B1, B2, B3 42,34 23,18 81,26 18,64 322

C1, C2 29,28 13,02 80,14 19,86 297

Materialele pentru realizarea suportului contact au compoziţia chimică prezentată în tabelul 4.3.

Tabelul 4.3

Material Cu (%) Ni (%) Si (%) Cr (%)

Aliaj Cu-Ni-Si 90,0 7,0 3,0 -

Aliaj Cu-Cr 98,8-99,5 - - 0,5-1,2

Pentru a se obţine valori de duritate de min. 120 HV5 aliajul Cu-Cr (folosit la experimentări) este supus la următorul tratament termic complex:

încălzire de punere în soluţie la temperatura de 1000 - 1030 şC, timp de 1,5-2 ore, răcire bruscă în apă rece, cu menţiunea că timpul scurs de la scoaterea din cuptor

şi până la introducerea în apă nu trebuie să depăşească 7 s, îmbătrânire artificială la temperatura de 450 - 475 şC, timp de 4,5-5 ore, urmată

de răcire liberă în aer.

Experimentările de sudare cu fascicul de electroni s-au efectuat cu următorii parametrii:

Uacc. 

(kV)Ifasc. 

(mA)Dt 

(mm)Vs 

(m/min.)Ifoc. 

(mA)

60 18 150 0,38 740

Aspectul pieselor sudate cu fascicul de electroni şi secţionate longitudinal este prezentat în figurile 4.4 ... 4.6.

Pe suprafaţa pieselor sudate nu s-au observat defecte de sudare.

Figura 4.4. Piesele sudate A1, A2

Figura 4.5. Piesele sudate B1, B2

Figura 4.6. Piesele sudate C1, C2

 

1.1.4 Sudarea cu fascicul de electroni a titanului tehnic cu alamă nealiată (Cu-Zn)

Îmbinarea sudată cu marcajul D s-a realizat din două piese:

Bară din titan tehnic cu diametrul de 30 mm, Ţeavă din alamă nealiată Cu-Zn cu diametrul de 30 mm şi grosimea peretelui de

10 mm [4.5].

Cele două piese s-au prelucrat în aşa fel încât să realizeze o pătrundere de 7 mm în ţeava din alamă.

Îmbinarea sudată s-a obţinut cu următorul regim de sudare:

Uacc. 

(kV)Ifasc. 

(mA)Dt 

(mm)Vs 

(m/min.)Ifoc. 

(mA)

60 40 150 0,38 744

Aspectul îmbinării sudate secţionată longitudinal este prezentat în figura 4.7.

Figura 4.7. Piesa D – vedere de ansamblu

Se observă o lăţime uniformă a sudurii, cuprinsă între 3,1 şi 3,2 mm.

Pe suprafeţele îmbinării sudate examinate, nu s-au decelat defecte de sudare.

Concluzii

Prin particularităţile specifice, procedeul de sudare cu fascicul de electroni se poate aplica unei game largi de materiale, de la oţeluri nealiate şi aliate, respectiv materiale neferoase, la diferite combinaţii de materiale într-un domeniu de grosimi de la zecimi de milimetru la sute de milimetrii, în funcţie de natura materialului de sudat şi de performanţele echipamentului de sudare.

Stabilirea condiţiilor de sudare (caracteristicile fasciculului, parametrii de sudare, condiţiile de presiune din tun şi din camera de sudare) se realizează prin determinarea puterii fasciculului de electroni, în funcţie de natura materialului de sudat şi de adâncimea de pătrundere necesară, pentru o aplicaţie dată în corelaţie cu viteza de sudare.

Îmbinările sudate realizate în cadrul programului experimental din diferite materiale (oţel DUPLEX, oţel inoxidabil, pastilă din aliaj W-Cu-Ni cu suport din aliaj Cu-Cr) nu au prezentat defecte de sudare.

Sudura cu fascicol de electroni a nanotuburilor

Unul din mijloacele de obtinere a unor circuite minuscule din nanotuburi de carbon este gasirea unei cai de conectare a acestora care nu le distruge sau altereaza modul de conducere a curentului electric. Un cercetator de la Universitatea Ulm din Germania a gasit o metoda de a suda nanotuburi , tragand un fascicul de electroni spre atomii de hidrocarbon care constituie suprafata tuburilor. Aceasta leaga tuburile si transforma hidrocarbonii , care sunt izolatori , intr-un material care conduce electricitatea. Procesul produce o acumulare de material fuzibil la legarea tuburilor fara a topi tuburile unul intr-altul. Datorita faptului ca legaturile rezultate sunt facute la suprafata exterioara a nanotuburilor , ofera o conductibiliatte mai buna decat imbinarile materialelor metalice.Lovind tuburile cu un fascicul de electroni dintr-un microscop electronic fixeaza atomii superficiali de hidrocarbon , conform lui Florian Banhart , lector la Universitatea Ulm. Electronii deasemenea schimba hidrocarbonii izolanti intr-un carbon amorf si grafitic , care sunt conductori . Hidrocarburile din aer sunt atrasi de nanotuburile de C la temperatura camerei . In timp, destul din conatminarea normala cu hidrocarbon nedorit , sea cumuleaza asigurand un fel de proto-sudura la suprafata nanotuburilor. Nanotuburile pot fi mai mici decat un nanometru in diametru. Un nanometru este 1:1000000 dintr-un mm sau lung de aproximativ 10 atomi de C.In experimentele sale, Banhart a lucrat cu retele de nanotuburi care au fost imbatranite de la cateva ore pana la cativa ani. Cu cat tuburile au fost expuse la aer mai mult , cu atat au avut mai multi hidrocarboni , rezultand mai multa sudura.

Metoda de sudura poate fi benefica atat in dezvoltarea electronica si a semiconductorilor conform lui Banhart. Nanodispozitivele trebuie sa fie conectate prin fire conductoare . Nanotuburile care sunt conductoare asemeni metalelor pot fi folosite ca nanofire asemeni cablurilor din electronicele de azi. Nanotuburile semiconductoare pot fi folosite la producerea dispozitivelor ca diode , tranzistoare etc. In fiecare caz tuburile trebuie conectate cu perifericele lor si intre ele. Banhart a sudat legaturile nanotuburilor plasete pe o platforma din interiorul lentilei dintr-un microscop electronic de scanare (SEM) . Configurarea microscopului ii permite sa focalizeze fasciculul la o rezolutie mai fina decat un nanometru. Odata ce tuburile au fost sudate sigur, Barnhart a folosit un voltaj ridicat al SEM pentru a schimba carbonul amorf in carbon grafitic. C grafitic este mai conductibil decat C amorf , ceea ce implica schimbarea sudurii . C amorf poate fi convertit in C grafitic folosind un fascicul de electroni de inalta energie , dintr-un microscop electronic de sapare (TEM) , sau prin calire intr-un cuptor. Metoda de radiere cu TEM este mai potrivita decat calirea ,a spus Barnhart .”Ne asteptam ca prin calire , sa obtinem o grafitizare mai buna daca folosim temperaturi de peste 1000ºC . Dar asemenea temperaturi ridicate nu pot fi aplicate in tehnologia de fabricare . Suntem de parere ca grafitizarea prin iradiere este procedeul mai bun pentru ca poate fi facuta in aceeasi masina ca si sudarea si fara material”, a zis. In timp ce Barnhart a folosit acumularea de hidrocarbon care a aparut prin expunerea la aer , invelirea tuburilor cu material hidrocarbonic sau polimeric poate fi adaugata la procesul de fabricare al nanotuburilor. „ O tehnologie pentru conectarea tuburilor sete necesara ianinte ca tehnologia de sudare sa poata fi aplicata comercial”, a zis Banhart. „In primul rand , este necesara aranjarea tuburilor astfel incat sa poata fi create dispozitive . Sudarea cu un fascicol de electroni poate fi realizata cu un aparat asemanator inlitografia cu un fascicol de electroni” , a spus. „ Aplicatiile comerciale ale acestei tehnologii de sudare pot fi posibile odata ce nanotuburile vor fi folosite la scara larga in tehnologie , probabil in urmatorii ani „, a zis Barnhard. „ Aceasta munca asigura o „ harta” detaliata pentru cercetare in folos” sudurii” carbonului pentru a realiza legaturi rezistente si stabile din punct de vedere mecanic si electric intre nanotuburi „ ,a spus James Hone , un cercetator de la CIT. „ SE bazeaza pe cercetari anterioare in care nanotuburile erau atasate de varfurile AFM-urilor intr-un mod similar. Cred ca principalele avantaje descrise de barnhart sunt tehnologiile folosie pentru prima data pentru a realiza legaturi intre nanotuburi si folosite la scara mult mai mica.”

Urmatorul pas va fi masurarea conductibilitatii electrice ale legaturilor nanotuburilor realizate prin aceasta tehnologie . Daca aceste legaturi se dovedesc a fi foarte conductibile , atunci este posibila fabricarea la o scara mai larga a circuitelor integrate din invelisuri de nanotuburi prin aceasta tehnologie de sudare.

Fig.6 Sudarea nanotuburilor de carbon

SFE utilizata in industria aerospatiala

Beneficiul acestei tehnologii de sudare este cresterea varietatilor de aliaje si grosimi care pot fi sudate pentru a produce suduri cu integritate ridicata. Fabricarea componentelor cu utilizare in aviatia militara si comerciala , vehicole spatiale, , sateliti si rachete necesita suduri cu admisie redusa de caldura cu distorsiuni minime. SFE are loc intr-un vid cu o densitate ridicata in localizarea fascicolului.150000 V sunt distribuiti intr-o densitate de doar 0,6 mm in varful de sudura. Aceasta permite o sudura de calitate ridicata si consistenta totodata reducand semnificativ timpul de sudare . Tehnologia de SFE este controlata de computer si reglata electric si mecanic. SFE este utilizata in realizarea :

- camerelor de ardere ale aestus si Vulcain 2;- valvelor de propulsie criogenica pentru racheta Ariane 5 stadiul de miez;- camera de ardere HM-7 pentru Ariane 4 stadiul al treilea si Ariane 5 ESC-A

stadiul superior;- invelisur de propulsoare pentru aplicatii aerospatiale ca pentru Lear Jets.

Sudarea cu fascicol de electroni a Ti6Al4V

Aliajul Ti6Al4V este utilizat in industria aerospatiala datorita duritatii dar si rezistentei sale la coroziune.Componentele realizate din Ti6Al4V sunt realizate prin forjare, prelucrare sau sudare . SFE este unul din principalele procese utilizate la imbinarea aliajelor de titan. In SFE , discontinuitatile de sudare pot fi impartite in 2 categorii principale:

- cele deschise catre sau la suprafata;- cele de sub suprafata;

Discontinuitatile suprafetelor ca largirea gaurii de sonda , incompatibilitate , subumplere sunt discontinuitati macroscopice si pot fi detectate vizual sau dimensional. Discontinuitatile interioare sunt mai greu de detectat deoarece observarea lor este indirecta. Discontinuitatile de volum ca porozitatile , golurile si ruperile datorate presiunii interioare sunt detectate prin verificarea radiografica sau ultrasonica . Dar aceste tehnici conventionale pot fi utilizatenumai dupa terminarea sudurii si nu exista niciun tip de masuri de corectie ce pot fi aplicate in timpul procesului. Emisia acustica(EA) este o tehnica relativ noua potrivita pentru detectarea defectelor aparute in timplu procesului de sudare. Monitorizarea EA permite ca diagnosticele necesare sa fie facute in timpul fiecarei treceri de sudare astfel incat remedierea sa fie facuta cu un cost minim cat timp componenta este inca montata si in vid. Detectarea discontinuitatilor in timp real si tipul sudurilor este cel mai mare avantaj al EA. Monitorizarea EA in timp real a SFE a aliajelor de titan este necesara in vederea obtinerii unor suduri de calitate pentru sistemele aerospatiale. Principalul scop al acestui procedeu este asigurarea unui diagnostic al sudurii in timp real si indicarea actiunii de remediere sub forma unei treceri secundare de sudura. Aceasta actiune de remediere poate fi aplicata imediat , fara a deranja procesul de sudare. Experiment

Probele au fost facute din aliaj Ti6Al4V laminat si calit sub forma unei placi de 150x30x3 mm . Configuratia imbinarii inferioare a fost utilizata , deoarece imbinarea inferioara este una din cele mai utilizate imbinari in sudura si este in general recomandata pentru SFE. Probele au fost plasate una langa alta cu marginile inferioare pregatite pentru SFE.

Pentru minimalizarea porozitatilor din aliajul de Ti sudat , urmatoarea procedura a fost adoptata:-curatarea cu Alcool Isopropil (IPA);-tratarea cu (HNO3 1510g/lit) + (HF 12 ml/lit) + apa echilibrata (5 minute);- clatirea cu jet de apa;-inmuiere in solutie Na2CO3 2% timp de 2 minute;-spalare minutioasa sub jet de apa;-uscare minutioasa;

Inainte de a realiza sudura propriu-zisa , o proba de Ti6Al4V (115x75x3 mm) a fost realizata pentru sudarea de test. 6 teste de sudura , cu diferiti parametri , au fost facute pe aceasta proba. Criteriile generale pentru optimizarea parametrilor de sudare sunt:

- sudura prin simpla trecere a santului;- penetrare totala a sudurii;- subtaiere minima in zona de langa sant si adancire minima in zona subsant;- admisiune scazuta de energie - profile de unda scazute in zonele de suprasant si subsant; Din sudurile de proba de mai sus , parametrii pentru specimenul de test au fost finalizati ca:- voltaj de accelerare : 60kV- curentul in fascicol: 19mA- viteza in masina : 1000mm/min

Alegerea acestor parametrii s-a bazat pe faptul ca , cu aceste setari , un sant bun de sudura a fost obtinut pentru aliajul TI6Al4V cu grosimea de 3mm. In masina de SFE , pozitionarea probelor cu ajutorul unui alezaj a fost facut in interiorul camerei de vidare . Pentru monitorizarea semnalelor EA , transductorul trebuie fixat pe suprafata probei. Astfel , cablurile coaxiale de la transductor trebuie sa iasa din camera de vidare fara a rupe sigiliul de vidare. Astfel cablurile coaxiale din transductor sunt prinse de unul din conectorii din interiorul masinii , care avea rolul de extra lampa in masina. Conectorul avea o legatura in afara masinii unde a fost conectat preamplificatorul. In timpul sudurii, zgomot EMI destul de puternic (65 dB) a fost auzit in zona conectorilor , datorita faptului ca preamplificatorul a fost initial plasat in afara camerei de vidare. Mai tarziu preamplificatorul a fost plasat in interiorul camerei de vidare fiind astfel eliminat zgomotul. Eliminarea totala a zgomotului a fost realizata si confirmata de un transductor aditional plasat in masina.

Cand probele au fost sudate la o singura trecere , in timp ce fascicolul de electroni se deplasa de le un capat spre altul , o mica adancitura a fost observata intre marginile sudate ale probei la capatul indepartat. Pentru a evita aceasta situatie in cazul celorlalte seturi de probe , ianinte de sudura propriu-zisa (penetrare totala) a fost realizata sudarea in punct la capete si cusatura sudata (curentul in fascicol a fost de 4 mA). Primele doua seturi de probe au fost sudate intr-o singura trecere astfel incat adancimea totala de penetrare a fost atinsa intr-o singura trecere. Pentru cel de-al treilea set de probe, a fost realizata intai sudura in punct, apoi cusatura sudata (0,2 mm adancime) urmata de sudura totala. In sfarsit, pentru urmatoarele doua seturi , intai a fost realizata cusatura sudata (0,2 mm adancime) si apoi sudarea totala. Cum defectele obisnuite nu sunt intotdeauna intalnite in timpul procesului , unele din defecte au fost introduse deliberat in ultimul set de probe. Un fir de bumbac (pentru incluziuni) , lubrifiant siliconic (pentru porozitate) si un fir metalic (pentru cracare) au fost introduse in diferite locatii dintre marginile sudate. Datele privind performanta EA din cele 5 seturi de probe este prezentata sub forma de grafice. Pentru fiecare proba , 6 parametrii EA diferiti ( amplitudine- dB; durata – ms; evenimente, masurare , energie si RMS –V;) sunt prezentati in functie de timp in figurile 8-15.

Fig.7 Sudarea probelor de Ti6Al4V cu senzori EA

Fig 8. Performanta EA in cazul probei 1 (sudare totala)

Fig 9 Performanta EA in cazul probei 2 (sudare totala)

Fig. 10 Performanta EA in cazul probei 3 (sudare in punct)

Fig 11 Performanta EA in cazul probei 3 (cusatura sudata)

Fig. 12 Performanta EA in cazul probei 3 (sudare totala)

Fig 13 Performanta EA in cazul probei 4 (cusatura sudata)

Fig 14 Performanta EA in cazul probei 4 (sudare totala)

Fig 15 Performanta EA in cazul probei 5 (cusatura sudata)

Bibliografie1. Wikipedia : www.wikipedia.ro2. www.trnmag.com3. www.ebteccorp.com4. www.nasa.gov5. www.electronbeamwelding.com6. www.weldingengineers.com7. www.twi.co.uk8.

1. Boarnă, C. ş.a.: Procedee neconvenţionale de sudare, Editura Facla, 1980, Timişoara, România

2. Dehelean, D.: Sudarea cu fascicul de electroni. Stadiul actual şi perspective de dezvoltare, OID-ICM, SID 79, 1988, Bucureşti, România

3. Pascu, M.: Studiul corelaţiei între procesele termice la sudarea cu fascicul de electroni şi caracteristicile structurale şi mecanice ale oţelurilor aliate, Teză de doctorat, Universitatea Politehnica, 1996, Timişoara, România

4. Pascu, M.: Consideraţii privind prelucrarea termică cu fascicul de electroni, Masă rotundă "Energiile concentrate - suport al prelucrării termice a materialelor", Filiala Timişoara a Academiei de Ştiinţe Tehnice din România, Editura Politehnica, 2004, Timişoara, România

5. STAS 11532-87 Bare şi plăci de cupru-crom pentru electrozi de contact 6. EN ISO 9956-10:1996 Specificaţia şi calificarea procedurilor de sudare pentru

materiale metalice. Partea 10: Specificaţia procedurii de sudare pentru sudarea cu fascicul de electroni .

9. www.sciencedirect.com

PROIECT REALIZAT DE BULFAN MYGUEL FACULTATEA DE INGINERIE AEROSPATIALA GRUPA 913 A.