16. SUDAREA AUTOMATĂ SUB STRAT DE FLUX

16.1. Introducere

Dezavantajele sudării manuale cu arc electric au condus la automatizarea

procesului de sudare, ajungându-se astfel la creşterea însemnată a productivităţii

sudării - de cca. 10 ori faţă de cea a sudării manuale - şi la obţinerea unei suduri

a cărei calitate nu mai depinde direct de muncitor, ci de performanţele şi reglajul

instalaţiei de sudare, precum şi de calitatea materialelor utilizate.

La sudarea automată sub strat de flux (fig 16.1), arcul de sudură arde

între capătul electrodului 3 şi piesa 2, sub un strat de flux de 50...60 mm

grosime. Arcul electric 1 topeşte deopotrivă metalul de bază 2, metalul de adaos

3 şi o parte din fluxul 4. Se formează astfel o baie metalică lichidă 5, din a cărei

solidificare rezultă cordonul de sudură 6. Prin arderea şi topirea fluxului se

obţine o bulă de gaz 7 şi zgura lichidă 8, care se ridică deasupra băii de metal

topit, solidificându-se mai târziu 9.

Fig.16.1. Principiul sudării automate sub strat de flux

1 – arc electric; 2 – piesa; 3 – electrod (material de adaos); 4 – flux; 5 – baie

metalică; 6 – cordon de sudură; 7 – bulă de gaz; 8 – zgură lichidă.

101

Presiunea statică a stratului de flux asupra metalului lichid este de

7...9 g/mm2, fiind suficientă pentru a preveni formarea unei cusături

necorespunzătoare chiar la intensităţi de curent care depăşesc de 6...8 ori valorile

cunoscute la sudarea manuală cu arc electric (2000..3000 A).

La acest procedeu de sudare nu există stropi laterali, deoarece picăturile

de metal lichid se lovesc de bolta de zgură care înconjoară bula de gaze şi astfel

cad în baia de sudură.

Calitatea superioară a sudurii realizate sub strat de flux se datorează

faptului că baia de metal lichid este protejată împotriva oxidării de către gazele

şi zgura formate prin arderea fluxului.

Principalul criteriu ce caracterizează instalaţiile de sudare sub strat de flux

îl constituie sistemul de menţinere constantă a lungimii arcului electric. Pe baza

acestui criteriu, instalaţiile de sudare se împart în două categorii:

cu viteză de avans a sârmei constantă;

cu viteză de avans a sârmei variabilă.

16.2. Aparatură

Sursa de energie electrică este un transformator de putere a cărui

intensitate de lucru poate fi reglată de la distanţă sau un convertizor de

construcţie obişnuită (tip GES 350).

Transformatorul se alimentează de la reţea, printr-un pupitru de comandă

în care, în afară de întrerupătorul principal pe circuitul primar al

transformatorului, sunt şi aparatele de măsură şi releele de comandă ale

servomotorului de la reglajul intensităţii curentului de sudare.

Tractorul de sudare, care este format din capul automat de sudare şi

cărucior, este prevăzut cu un electromotor, care prin două sisteme de reducţie cu

roţi dinţate melcate şi roţi dinţate cilindrice interschimbabile acţionează

mecanismul de avans al sârmei electrod, respectiv roţile de transport ale

tractorului de sudare.

102

Fig. 16.2. Instalaţie de sudare automată sub strat de flux

1 – flux; 2 – role antrenare sârmă; 3 – sârmă electrod; 4 – piesă sudată;

5 – buncăr flux; 6 – contact electric la sârmă; 7 – patină cupru; 8 – cusătură

sudată; 9 – zgură solidificată; 10 – rost; 11 – legătură electrică la sursă.

Instalaţia de sudare automată sub strat de flux (fig. 16.2) este prevăzută şi

cu un buncăr 5 în care se introduce fluxul ce înconjoară sârma electrod. Sârma

electrod este înfăşurată sub formă de colac pe o tobă de pe care se derulează în

funcţie de viteza de avans a electrodului.

16.3. Materiale

Sârma electrod utilizată la sudarea automată a oţelurilor se fabrică din

oţel carbon sau oţeluri slab aliate.

Fluxul este un amestec granular de substanţe naturale sau prelucrate,

industrial sau în laborator, conţinând în principal substanţe minerale

asemănătoare celor din compoziţia învelişului electrozilor: CaCO3, CaF2, FeO,

Fe2O3, MnO, Al2O3, MgO, TiO2 şi elemente de aliere şi adaos.

Fluxurile utilizate în industrie pot fi topite sau aglomerate (ceramice).

Fluxurile topite sunt cele mai răspândite în industrie, au culoare brună, cu

aspect sticlos, fabricându-se pe baza topirii componentelor şi a granulării

103

amestecului solidificat după răcire.

În cazul sudării oţelurilor aliate, pentru compensarea pierderilor de

elemente de aliere prin ardere, între tipul fluxului şi cel al sârmei folosite există

o legătură directă: dacă se sudează cu flux topit, sârma este aliată, iar dacă se

sudează cu flux ceramic care conţine elemente de aliere, sârma va fi din oţel

carbon.

16.4. Determinări experimentale

Pregătirea marginilor pieselor de sudat la acest procedeu diferă faţă de cea

de la sudarea manuală cu arc electric descoperit, prin faptul că se ţine seama că

zona influenţată termic în acest caz este mult mai mare datorită curenţilor mai

mari utilizaţi şi că piesele trebuie poziţionate mult mai atent pentru ca să nu

prezinte denivelări ale marginilor.

Tractorul de sudare se aşează pe calea de rulare şi se verifică deplasarea

lui corectă. Sub tractorul de sudare se aşează piesa care urmează să fie sudată,

apoi se aşează toba cu sârma electrod, sârma fiind poziţionată la 10...12 mm faţă

de suprafaţa piesei.

Se pune electrodul în contact cu piesa şi prin retragerea sârmei are loc

amorsarea arcului moment în care se apasă butonul, se inversează mişcarea şi

începe sudarea.

Dimensiunile cordonului de sudură sunt influenţate de: intensitatea

curentului de sudare, diametrul electrodului, tensiunea arcului, viteza de sudare,

tipul fluxului utilizat, poziţia electrodului faţă de cusătură, forma şi dimensiunile

geometrice ale muchiilor şi mărimea rostului.

Valorile medii ale intensităţii curentului de sudare pentru o sudare

normală şi forţată sunt indicate în tabelul 16.1.

Viteza de sudare (20...70 m/h) şi mărimea ei se stabilesc în funcţie de

secţiunea cordonului de sudură sau cantitatea de metal depus pe metru liniar

de sudură.

104

Tabelul 16.1. Variaţia parametrilor de sudare

Diametrul sârmei

electrod [mm]

Intensitatea [A]

Densitatea de curent [A/ mm2]

Intensitatea [A]

Densitatea de curent [A/ mm2]

2 190 - 250 60,5 - 80,0 300 - 600 64,0 - 213,0 3 250 - 600 35,4 - 84,9 400 - 1200 57,5 - 170,0 4 350 - 800 27,8 - 63,7 600 - 1450 47,8 - 115 5 475 - 1000 24,2 - 50,9 800 - 1700 45,9 - 86,6 6 625 - 1350 22,1 - 47,7 1400 - 2300 49,5 - 81,2

Grosimea stratului de flux trebuie să fie menţinută între limitele 25...75

mm, în funcţie de grosimea piesei şi de lungimea porţiunii de electrod ieşită din

ajutaj (tab. 16.2).

Tabelul 16.2.

Alegerea grosimii stratului de flux Grosimea metalului

de bază [mm] Lungimea porţiunii de electrod

ieşite din ajutaj [mm] Grosimea stratului de

flux [mm] 4 - 8 20 -25 25 - 35

8 - 16 30 - 35 35 - 40 16 - 23 35 - 40 40 - 50 23 - 45 40 - 45 50 - 60 30 - 50 45 - 60 60 - 70

Stabilirea cantităţii de metal depus se face prin cântărirea tamburului cu

sârma electrod la începutul şi la sfârşitul operaţiei de sudare, diferenţa dintre

cele două greutăţi fiind cantitatea de metal depusă.

Cunoscând timpul de sudare şi intensitatea curentului, coeficientul de

depunere se calculează cu relaţia:

dC

3600 Gα

I t

(16.1)

unde: G este cantitatea de metal topit în timpul sudării, g;

IC - intensitatea curentului de sudare, A;

t - timpul de sudare, s.

105