MATERIALE PENTRU STRUCTURI SUDATE

1 Materiale de baza

Materialele folosite pentru structurile sudate pot fi feroase sau neferoase.

Dintre materialele feroase, otelul are cea mai larga utilizare, datorita unor avantaje pe care le are, printre care proprietati de rezistenta superioare, proprietati de prelucrare mai mari etc. Fonta este putin utilizata in structurile sudate, datorita in special dificultatilor care le prezinta la sudare.

Materiale feroase

Otelul

Otelul este un aliaj fier-carbon (continutul de carbon pana la 1,7%) care mai contine si alte elemente sub forma de impuritati provenite din elaborare sau ca elemente introduse intentionat pentru aliere in scopul realizarii unor anumite proprietati. Otelurile se pot grupa dupa diferite criterii, astfel:

dupa metoda de elaborare (oteluri Martin, electrice, Thomas, cu insuflare de oxigen etc.);

dupa compozitia chimica, respectiv: otel carbon, slab aliat, mediu aliat si inalt aliat;

dupa destinatie (oteluri de constructie, oteluri de scule, oteluri cu destinatie speciala - pentru cazane de abur, pentru recipiente sub presiune etc.);

dupa structura (cu granulatie fina, perlitice, feritice, austenitice, martensitice).

Fonta

Fonta este un aliaj de fier carbon cu continutul de carbon peste 1,7% obisnuit acesta fiind cuprins intre 2,0-4,5%.

Caracteristicile de rezistenta ale fontei difera de cele ale otelului, fiind influentate in primul rand de structura pe care o are, respectiv de starea in care se afla carbonul in fonta. Din punct de vedere al sudarii, fonta prezinta unele dificultati, sudarea ei impunand tehnologii speciale.

In afara fontelor brute (utilizate in general pentru elaborarea otelurilor sau pentru obtinerea fontelor de a doua topire), in tehnica se utilizeaza mult fontele de a doua topire (turnate in piese) care din punct de vedere al structurii pot fi albe, cenusii, maleabile, modificate sau cu proprietati speciale; principalele categorii de fonte elaborate in tara sunt:

fonta cenusie turnata in piese;

fonta maleabila turnata in piese;

fonta cu grafit nodular turnata in piese;

fonta refractara.

Materiale neferoase

Dintre materialele neferoase folosite in constructii sudate, cele cu utilizarea cea mai larga sunt:

cuprul si aliajele de cupru. Cuprul se foloseste sub forma de table (grosimi pana la 5 mm), placi (grosimi de 6-30 mm) si tevi trase fara sudura (diametrul exterior de 5-80 mm si grosimea peretelui de 0,5-5 mm). Aliajele cuprului utilizate: alame (aliaje cupru-zinc), tombacuri (aliaje cupru-zinc cu continut de zinc de 10-20%) si bronzuri (aliaje cupru-staniu sau alt element);

aluminiul si aliajele de aluminiu. Aluminiul se foloseste sub forma de table (grosimi pana la 5 mm) si tevi trase fara sudura (diametrul exterior de 5-80 mm si grosimea peretelui de 0,75-5 mm). Aliajele de aluminiu utilizate sunt: aliaje de aluminiu deformabile, turnate in blocuri sau in piese si se folosesc sub forma de table cu grosimi pana la 5 mm;

nichelul si aliajele de nichel. Nichelul se foloseste sub forma de table, profile sau piese turnate. Aliajele de nichel - care se folosesc sub forma de table, tevi, bare, piese forjate sau piese turnate - sunt: monel (aliaj cu 65-70% nichel si 32-27% cupru), monel K (aliaj greu sudabil, avand 65-70% nichel, 32-27% cupru si 4% aluminiu), inconel (aliaj cu 80% nichel, 14% crom si 6% fier).

Sudabilitatea este influentata de numerosi factori care se refera la materialul de baza si de adaos, tehnologia de sudare si conceptia constructiei sudate. Elementele componente ale otelurilor influenteaza asupra caracteristicilor mecanice si tehnologice, cat si comportarea la sudare a otelurilor.

Influenta compozitiei chimice

Carbonul este elementul de baza care influenteaza asupra caracteristicilor mecanice cat si sudabilitatea otelului. Cresteea continutului de carbon favorizeaza producerea carburilor care provoaca marirea sensibilitatii otelului la calire si formarea componentilor structurali de calire, cu duritate si fragilitate ridicate, ceea ce favorizeaza producerea fisurilor in imbinarile sudate. Cu cat continutul de carbon creste, cu atat scade sudabilitatea otelului. Pentru aceasta, la constructiile sudate de importanta mai mare, se admite utilizarea otelurilor cu continut de carbon de cel mult 0,25%.

Influenta factorilor de natura constructiva

Sudabilitatea otelurilor este influentata de grosimea pieselor de sudat, tipul imbinarii, modul de prelucrare a marginilor, rigiditatea constructiei sudate etc.

Cresterea grosimii peretelui pieselor de sudat, contribuie la favorizarea producerii fisurilor in imbinare, deoarece viteza de racire a sudurii si gradul de supraincalzire a materialului, la sudare, se maresc, iar gradul marit de franare a dilatarilor si contractiilor determina cresteea tensiunilor remanente provocate de sudura. De asemenea, producerea fisurilor este favorizata de tipul de imbinare, forma si dimensiunile rostului de sudura, cand determina cresteea volumului de metal depus, precum si pozitia imbinarii in cadrul constructiei sudate, natura si marimea eforturilor exterioare care solicita constructia sudata in timpul exploatarii. la alegerea materialului de baza trebuie sa se ia in considerare si conditiile de lucru a constructiei sudate si in special posibilitatea functionarii la temperaturi scazute, la care otelul poate deveni fragil.

Influenta factorilor de natura tehnologica

Cei mai importanti factori sunt:

procedeul de sudare aplicat; la sudarea prin topire cu arc electric, comparativ cu sudare cu flacara se realizeaza o concentrare locala de caldura mai mare, o zona influentata termic mai ingusta si o cantitate de caldura data materialului de baza mai mica, deformatiile si tensiunile remanente fiind mai mici;

tipul electrodului; au o actiune nefavorabila electrozii care provoaca cresteea continutului de hidrogen in cusatura sudata (electrozii acizi, celulozici, rutilici);

regimul de sudare (valori prea mari pentru intensitatea si tensiunea curentului, viteza mare de racire, straturi groase de sudura) si conditiile in care se executa sudura (la temperaturi scazute, sub actiunea vantului si a precipitatiilor atmosferice etc.) pot favoriza producrea fisurilor in imbinarile sudate, mai ales in cazul otelurilor sensibile la calire.

2 Materiale de adaos

Electrozi inveliti

Electrozii inveliti sunt vergele metalice acoperite cu o masa mai mult sau mai putin groasa, de materiale, in general nemetalice, cu o compozitie complexa, denumita invelis. Electrozii servesc la formarea arcului de sudare si constituie in acelasi timp si materialul de adaos.

La una din extremitati, electrodul este dezvelit pe o distanta de 25 mm pentru a permite prinderea in clestele portelectrod. In anumite situatii, la electrozi cu diametrul pana la 3,25 mm se obisnuieste ca portiunea dezvelita pentru prindere sa fie amplasata la mijloc.

Pentru asigurarea amorsarii rapide a arcului, suprafata frontala a electrodului, la extremitatea opusa celei de prindere, este de asemenea dezvelita.

Invelisul electrodului are urmatoarele scopuri:

dirijeaza arcul in prelungirea electrodului si permite deplasarea acestuia conform cerintelor procesului de sudare;

usureaza amorsarea arcului, favorizand ionizarea (producerea ionilor);

mareste stabilitatea arcului;

protejeaza metalul topit impotriva patrunderii oxigenului si azotului din aer, in timpul trecerii din electrod in piesa;

formeaza o zgura mai usoara decat metalul si cu temperatura de topire mai mica decat acesta, asigurand astfel curatirea si degazarea baii de sudura;

permite incorporarea unor elemente care imbunatatesc proprietatile metalului depus, iar uneori contine pulbere de fier care contribuie la cresteea cantitatii de metal depus;

formeaza pe suprafata cordonului de sudura un strat mai mult sau mai putin continuu, ferindu-l astfel de actiunea aerului si incetineste racirea.

Dimensiunile electrozilor

Dimensiunile de baza ale electrozilor sunt: diametrul vergelei metalice si lungimea acesteia.

Grosimea si natura invelisului

In functie de grosimea invelisului, electrozii se pot clasifica in:

electrozi cu invelis subtire;

electrozi cu invelis mediu;

electrozi cu invelis gros;

electrozi cu invelis foarte gros.

Pentru aceeasi compozitie de invelis, calitatea metalului depus este cu atat mai buna cu cat invelisul este mai gros.

O caracteristica impusa la toate tipurile de electrozi inveliti este coaxialitatea invelisului fata de vergeaua metalica. Lipsa de coaxialitate a invelisului determina in timpul sudarii deplasarea arcului, ingreunand sau chiar intrerupand procesul.

Invelisul electrozilor se realizeaza fie prin imersionare (scufundare) intr-o pasta cu o anumita compozitie, fie prin presare, respectiv trecerea vergelei printr-o masina speciala care imbraca exteriorul vergelei in pasta, rezultand un invelis perfect cilindric. Electrozii folositi in prezent sunt aproape in exclusivitate fabricati prin presare.

Invelisul electrozilor este realizat din mai multe materiale, cu diferite compozitii chimice, existand mai multe posibilitati de clasificare a invelisurilor. Clasificarea cea mai raspandita se bazeaza pe natura produselor care compun invelisul. Potrivit acestei clasificari exista sapte tipuri de invelisuri, fiecare fiind simbolizat cu o litera:

Invelisul acid - simbol A - avand grosime medie sau groasa produce o zgura cu caracter acid, pe baza de oxizi de fier, oxizi de mangan si bioxid de siliciu. Zgura se solidifica in forma caracteristica fagurelui si se desprinde usor. Patrunderea este buna, in special la invelisul gros, iar electrodul are o viteza de topire mare si suporta intensitati mari de curent. Se utilizeaza in special la sudarea in pozitie orizontala. Electrozii in invelis acid pot fi folositi atat in curent alternativ, cat si in curent continuu. Invelisul acid asigura metalului depus proprietati mecanice bune.

Invelisul bazic - simbol B - este compus de regula din carbonati de calciu sau alti carbonati si fluorina, formand o zgura cu caracter bazic. Invelisul bazic este de obicei gros, producand o zgura compacta, de culoare maron inchis cu aspect lucios si in cantitate relativ redusa. Zgura este destul de vascoasa, insa se separa repede de metalul topit, pericolul aparitiei incluziunilor de zgura fiind redus. Proprietatile mecanice ale metalului depus sunt foarte bune, in special rezilienta la temperaturi sub 0°C. De asemenea, metalul depus cu electrozi in invelis bazic este deosebit de rezistent la fisurarea la cald sau la rece. Datorita faptului ca invelisul bazic este foarte higroscopic (absoarbe umezeala), electrozii cu acest invelis trebuie pastrati in incaperi uscate, iar inainte de utilizare trebuie uscati in cuptoare speciale. Folosirea acestor electrozi fara uscare prealabila face aproape sigura aparitia porilor si mareste pericolul de fisurare.

Invelisul celulozic - simbol C - avand de obicei grosime medie, contine o mare cantitate de materii organice, combustibile, prin a carei ardere se produce un volum mare de gaze, care protejeaza baia de sudura. Zgura produsa este putin abundenta si se desprinde foarte usor. Invelisul celulozic asigura electrozilor o patrundere mare si o viteza de topire ridicata. Topirea se face cu multi stropi, iar suprafata cusaturii este neuniforma. Electrozii cu invelis celulozic sunt folositi pentru sudarea in toate pozitiile, sudarea facandu-se cu curent continuu cu polaritate inversa (+ la electrod) sau cu curent alternativ.

Invelisul oxidant - simbol O - este in general invelis gros, compus in principal din oxid de fier (cu sau fara oxizi de mangan), cu siliciu si silicati naturali (talc, mica, etc.). Zgura este grea, compacta, in majoritatea cazurilor desprinzandu-se de la sine. Cusatura de sudura are un aspect deosebit de frumos, insa patrunderea este redusa. Electrozii cu invelis oxidant se folosesc in curent continuu sau alternativ, in pozitie orizontala. Se folosesc la sudarea otelurilor cu continut redus de carbon, proprietatile mecanice ale metalului depus fiind destul de reduse.

Invelisul rutilic 1 - simbol R - avand grosimea medie sau groasa, contine o mare cantitate de rutil (bioxid de titan). Zgura este vascoasa si densa. Arcul functioneaza deosebit de linistit si sigur, producandu-se putini stropi. Electrozii cu invelis rutilic pot fi folositi pentru sudarea in toate pozitiile, la curent alternativ sau continuu. Acesti electrozi prezinta susceptabilitate la fisurare, in special la sudarea in pozitie verticala. Proprietatile mecanice ale metalului depus sunt bune.

Invelisul rutilic 2 (titanic) - simbol T - avand grosime medie, compus tot pe baza rutilului, produc o zgura mai fluida si mai putin densa decat electrozii rutilici. Electrozii cu invelis titanic se folosesc in special la sudarea in pozitia verticala sau peste cap, la curent continuu sau alternativ.

Alte invelisuri - simbol V. Simbolul V este destinat acelor invelisuri care nu au fost specificate mai inainte. Electrozii cu invelisuri care contin pulbere de fier sau alte materiale care nu influenteaza proprietatile caracteristice invelisurilor de mai inainte, se incadreaza in simbolul respectiv si nu la simbolul V.

Elemente caracteristice ale electrozilor

In afara de compozitia si caracteristicile invelisului, electozii sunt caracterizati de cateva elemente din care mai importante sunt:

caracteristicile mecanice ale metalului depus, respectiv rezistenta la rupere, limita de curgere, alungirea, rezilienta si duritatea;

compozitia chimica a metalului depus;

timpul de topire, care reprezinta timpul in care se topeste electrodul, folosind o intensitate medie a curentului (proprie fiecarui electrod);

coeficientul de depunere, care reprezinta cantitatea de metal ce se depune dintr-un anumit electrod, raportata la o intensitate de curent de 1A in unitatea de timp (1 ora sau minut); coeficientul de depunere se masoara in g/A·h sau g/A·min.

Clasificarea si simbolizarea electrozilor

Exista mai multe criterii de clasificare a electrozilor. In cele ce urmeaza se va prezenta o clasificare a electrozilor dupa destinatia lor. Potrivit acestui criteriu exista urmatoarele categorii de electrozi inveliti:

electrozi pentru sudarea otelurilor;

electrozi pentru sudarea fontelor;

electrozi pentru sudarea metalelor neferoase;

electrozi pentru scopuri speciale.

Electrozii pentru sudarea otelurilor, cei mai raspanditi si cei mai numerosi, pot fi clasificati dupa mai multe criterii. Conform STAS 1125-69, electrozii inveliti pentru sudarea otelurilor sunt clasificati dupa destinatie, in urmatoarele grupe:

I - electrozi pentru sudarea otelurilor carbon si slab aliate cu rezistenta la rupere R(σr)≤55 daN/mm²;

II - electrozi pentru sudarea otelurilor de inalta rezistenta cu

R(σr)≥54 daN/mm²;

III - electrozi slab aliati pentru sudarea otelurilor slab aliate rezistente la temperaturi de pana la 600˚C;

IV - electrozi pentru incarcarea prin sudare cu metal avand proprietati speciale;

V - electrozi pentru sudarea otelurilor inalt aliate, inoxidabile, anticorosive si refractare.

La randul lor, electrozii din grupele I si II, se clasifica in diferite tipuri, pe baza caracteristicilor mecanice ale metalului depus prin sudare. Clasificarea fiecarui tip si marca de electrod se face pe baza caracterului si grosimii invelisului, pozitiilor de sudare, caracterul curentului de sudare si caracteristicile tehnice speciale.

Pentru usurarea identificarii electrozilor si pentru mentionarea tuturor caracteristicilor electrozilor, s-a ales un sistem de notare prescurtat a acestor caracteristici, prin diferite simboluri.

Caracteristicile electrozilor din grupele I, II si III se simbolizeaza astfel:

caracteristicile mecanice - dupa valorile minime ale rezistentei la tractiune, alungirii si rezilientei;

compozitia chimica - prin literele elementelor principale de aliere urmate de o cifra care reprezinta continutul mediu al elementului respectiv;

caracterul invelisului - printr-o litera;

grosimea invelisului cu urmatoarele litere: S - invelis subtire; m - invelis mediu; g - invelis gros; fg - invelis foarte gros.

Pozitiile de sudare in care poate fi folosit electrodul sunt simbolizate astfel:

1 - toate pozitiile;

2 - toate pozitiile, mai putin vertical de sus in jos;

3 - pozitia orizontala, orizontala in jgheab si usor inclinata;

4 - pozitia orizontala si orizontala in jgheab.

Caracterul curentului de sudare se simbolizeaza astfel:

1 - curent continuu si alternativ;

2 - curent continuu.

Caracteristicile speciale se simbolizeaza dupa cum urmeaza:

H - electrozi cu continut scazut de hidrogen;

P - electrozi cu patrundere adanca;

Fe - electrozi cu invelis cu continut de pulbere de fier de cel putin 15%.

Simbolizarea unui electrod cuprinde: denumirea comerciala a marcii, toate caracteristicile electrodului, conform celor de mai sus.

Pentru electrozii din grupa IV, clasificarea si simbolizarea este stabilita de STAS 7241-69. Clasificarea si simbolizarea lor se face pe baza compozitiei chimice, pe grupe de aliere, a duritatii metalului depus si a proprietatilor speciale ale acestuia.

Electrozii inveliti pentru sudarea fontei se clasifica si simbolizeaza conform STAS 7242-69, in functie de felul aliajului folosit la vergea si caracterul invelisului.

Pastrarea si depozitarea electrozilor

Pastrarea si depozitarea electrozilor are o importanta deosebita in calitatea cusaturilor de sudura obtinute. In general, electrozii trebuie pastrati in cutile in care sunt furnizati din fabricatie, sortati pe marci, loturi de fabricatie si dimensiuni. Pentru evitarea necunoasterii marcilor electrozilor in timpul utilizarii lor, capatul neinvelit este vopsit intr-o culoare distincta sau, pe invelisul fiecarui electrod este inscriptionata denumirea comerciala a acestuia.

De asemenea, electrozii sunt livrati in cutii bine inchise, pe care se noteaza marca comerciala, simbolizarea electrodului, diametrul, greutatea cutiei, lotul (sarja) de fabricatie, intensitatea recomandata si indicatiile de utilizare.

Pastrarea electrozilor cu invelis acid, oxidant sau titanic se face in magazii uscate. In cazul unei umiditati excesive, se recomanda plasarea in incaperea respectiva a unor cartuse cu materiale absorbante (de exemplu silicagel), sau incalzirea incaperii la o temperatura de 30-40˚C.

Electrozii cu invelis bazic, datorita higroscopicitatii acestuia, trebuie pastrati in conditii deosebite. Pastrarea acestor electrozi in invelisul original este obligatorie. In cazul executarii unor lucrari importante, electrozii cu invelis bazic, livrati in cutii de carton, trebuie obligatoriu uscati la 250-300˚C timp de 2-2 h. Uscarea cu flacara deschisa sau supraincalzirea de scurta durata a electrozilor este total neindicata. Dupa uscare, sau dupa scoaterea dintr-o cutie originala metalica, electrodul trebuie folosit in cel mult 8 ore, sau si mai bine, trebuie pastrat in permanenta in etuve mobile incalzite.

Gaze de protectie

Proprietatile gazelor de protectie

Pentru protejarea metalului topit, la sudarea in mediu de gaz protector se utilizeaza doua feluri de gaze:

gaze de protectie inerte (argon, heliu);

gaze de protectie active (hidrogen, oxigen, bioxid de carbon si amestecuri ale acestora cu argon sau heliu)

Folosirea lor confera arcului electric proprietati avantajoase, in functie de metalul ce se sudeaza.

Activitatea chimica a gazelor de protectie

Comportamentul gazelor in timpul procesului de sudare se explica prin gradul lor de activitate chimica. In functie de aceasta, ele se pot grupa astfel:

Gaze inerte la temperatura inalta

Gazele cele mai utilizate in astfel de conditii sunt argonul si heliu. Acestea sunt gaze monoatomice si nu reactioneaza cu nici un alt corp in plasma arcului de sudura, fapt datorita caruia se mai numesc si gaze inerte. Aceasta proprietate le permite sa protejeze electrodul si metalul topit contra gazelor din aer.

Datorita potentialelor diferite de ionizare, argonul si heliul se comporta diferit la sudarea prin procedeul MIG.

Argonul pur spre exemplu nu asigura un transfer corect in arc al picaturilor la sudarea otelurilor si din acest motiv se adauga in anumite proportii oxigen sau CO

Gaze reducatoare

Hidrogenul este folosit in stare pura numai la sudarea arc-atom, unde disocierea moleculei e folosita pentru usurarea transferului de caldura. La sudarea prin procedeul WIG hidrogenul nu e folosit decat in amestec, fie cu argon, fie cu azot.

Gaze oxidante

Cu toate ca se urmareste protejarea arcului si a baii de metal topit impotriva actiunii gazelor din aer (care contin 20% oxigen), totusi oxigenul se utilizeaza, in procente reduse si bine dozat, in amestec cu alte gaze. In cazul sudarii prin procedeul MIG a otelurilor carbon, prezenta catorva procente de oxigen in amestec cu argon au ca efect fluidizarea baii de metal topit, fara a schimba esential caracteristicile mecanice ale imbinarilor.

Comportarea la sudare a gazelor de protectie

Proprietatile fizice si chimice ale gazelor folosite pentru protectie la sudare se manifesta printr-o comportare ce trebuie analizata atat la gazele pure cat si la amestecurile binare sau ternare cele mai folosite.

Argonul este cazul cel mai eficace pentru protectia electrozilor de wolfram la procedeul WIG, mare lui putere de ionizare favorizand stabilirea si stabilitatea arcului. Datorita conductibilitatii termice relativ reduse, partea centrala a coloanei arcului e mentinuta la o temperatura ridicata, picaturile de metal ce se deplaseaza in arc ramanand mai fluide.

Sudarea prin procedeul MIG cu arc lung si intensitati mari de curenti cu transfer fin e posibila numai la utilizarea unei atmosfere protectoare bogata in argon (peste 85%).

Heliul se utilizeaza in special la sudarea prin procedeul WIG numai in curent continuu, indiferent de metalul sudat (aliaje usoare, cupru etc.)

Principalele avantaje ale utilizarii sale sunt:

cresteea vitezei de sudare;

cresteea grosimilor sudabile printr-o singura trecere sau doua treceri opuse;

incalzire locala mai intensa a metalelor bune conducatoare de caldura.

In stare pura este impropriu pentru sudarea MIG, proprietatile fizice fiind puse in evidenta (potentialul de ionizare) in amestecurile argon-heliu, care permit obtinerea de penetrari si viteze de sudare mai ridicate.

Bioxidul de carbon. Incepand de la temperatura de 4000˚K, atinsa usor in axa coloanei arcului, bioxidul de carbon se disociaza aproape complet. Ca efect, aceasta disociere duce la cresteea volumului de gaz protector, transferul efectuandu-se prin picaturi mari, cu sau fara scurtcircuit, in functie de tensiune si de densitatea de curent. Un regim cu intensitate ridicata permite obtinerea unei penetratii importante.

Amestecuri binare. In prezent se utilizeaza un mare numar de amestecuri de gaze, in scopul ameliorarii rezultatelor ce se pot obtine cu gazele pure (viteze de depunere, penetratie, calitatea imbinarilor etc.).

Aceste amestecuri se pot obtine fie prin combinarea la locul utilizarii a gazelor din tuburi separate, in functie de specificul lucrarilor ce se executa, fie gata amestecate in proportii stabilite, livrate ca atare in butelii de la furnizor.

Principalele amestecuri binare sunt urmatoarele:

argon+heliu, care se utilizeaza la sudarea aliajelor usoare cu grosime mare (in general pe masini automate) si pentru sudarea prin procedeul MIG a otelurilor galvanizate;

argon+CO2, care se utilizeaza la sudarea otelurilor nealiate cu putin carbon sau slab aliate, se obtine un arc linistit, cu stropiri reduse, permitand sudarea in conditii mai usoare, cu sarme mai groase, avand continut relativ redus de elemente dezoxidante;

CO2+O2, este convenabil pentru sudarea otelurilor carbon usor sudabile, cu grosimi mari; se micsoreaza riscul de fisurare, obtinandu-se cusaturi cu aspect placut;

Argon+hidrogen, care se utilizeaza in diferite proportii la sudarea prin procedeul WIG si pentru protectia sudurilor pe spate

Sistemul comporta o statie prevazuta cu un dispozitiv A de amestecare pentru doua componente (Ar+CO ) la care gazele sunt dirijate la presiuni egale prin intermediul regulatoarelor de presiune R, venind de la rampele cu tuburi de argon (A1, A2) si CO (B1, B2) sau de la statiile de stocare in stare lichida. Amestecul dozat de amestecator trece prin rezervorul tampon RT si apoi este dirijat prin reteaua de conducte de distributie la posturile de sudare C de pe fluxul de fabricatie. Fiecare post de sudare se leaga la retea prin intermediul unui robinet de reglaj si al unui debitmetru.

Sarme pentru sudare

Spre deosebire de sudarea cu electrozi inveliti sau sub flux, unde prin compozitia materialului pulverulent utilizat se poate interveni asupra compozitiei baii de metal topit, la sudarea sub protectie de gaz cu sarma plina nu se mai poate actiona asupra baii in fuziune. Daca invelisul sau fluxul, prin ardere la temperatura arcului formeaza gaze si zgura care asigura atat protectia impotriva gazelor din aer, cat si elemente dezoxidante si de aliere, la sudarea cu sarma-electrod plina in mediu de gaz protector, singur materialul de adaos trebuie sa contina toate elementele necesare obtinerii rezultatelor dorite.

Printre altele, elementele de aliere ale sarmei trebuie sa asigure metalului depus o compozitie chimica cat mai apropiata de cea a metalului de baza, in vederea obtinerii unor caracteristici mecanice comparabile.

Sarmele-electrod utilizate la sudarea prin procedeul MAG trebuie sa aiba o compozitie chimica corespunzatoare, avand in vedere pierderile elementelor de aliere ce au loc datorita oxidarii la temperatura arcului. Bioxidul de carbon, ca atare din amestecul de gaze utilizat, se descompune la temperatura arcului in monoxid de carbon si oxigen. Carbonul din baia de sudura reactioneaza cu oxigenul astfel produs, formand monoxidul de carbon, ce reprezinta una din cauzele aparitiei porilor in cusatura. Pentru evitarea acestei reactii nedorite, sarma electrod trebuie sa contina elemente dezoxidante care sa elimine oxigenul. Cele mai multe sarme-electrod sunt aliate cu siliciu si mangan, aceste elemente combinandu-se cu oxigenul si formand o pelicula de zgura, ce se separa la suprafata baii de sudura. Unele sarme-electrod mai contin in afara de siliciu si mangan, cantitati mici de aluminiu si titan.

Influenta elementelor de aliere

Elementele de aliere ale sarmelor-electrod utilizate la sudare se impart in doua grupe:

elemente active, care produc usor reactii in baia de sudura sunt: C, Al, Zr, Ti, Si, V, Mn, Nb; acestea se pierd in mare masura in timpul operatiei de sudare.

elemente stabile, care se transfera in mare masura din sarma in imbinarea sudata sunt: Cr, Mo, P, S, Ni, Cu.

Fierul - ambele produse de oxidare sunt daunatoare; inrautatind caracteristicile mecanice.

Siliciul - cel putin 0,3% din continutul de Si al sarmei ar trebui sa se regaseasca in sudura, pentru ca porozitatile datorita CO sa fie evitate.

Manganul - are putere mica de dezoxidare, dar in componenta cu siliciul formeaza o zgura cu Fe-Mn-Si ce se separa de metal. Combinandu-se cu sulful, contribuie la evitarea fisurilor la cald si la imbunatatirea caracteristicilor mecanice ale otelului.

Aluminiul - este un element cu afinitate pentru oxigen mai mare decat siliciul.

Titanul - influenteaza favorabil asupra tenacitatii sudurii

Vanadiul - influenteaza cresteea duritatii otelului.

Niobiul - se utilizeaza la otelurile inoxidabile, ca element de stabilizare a structurii austenitice. La otelurile carbon aliate cu mangan, adaosul de niobiu are ca efect finisarea granulatiei si marirea tenacitatii cusaturii.

Cromul - se utilizeaza la otelurile slab aliate, de preferinta impreuna cu nichelul sau molibdenul si are ca efect cresteea rezistentei

Molibdenul - imbunatateste rezistenta la temperaturi ridicate si rezistenta la fluaj a otelurilor aliate.

Nichelul - creste rezilienta la temperaturi scazute.

Cuprul - in procent mai mare de 0,4% poate provoca fisuri la cald, insa in    prezenta nichelului acest efect este diminuat.

Sulful si fosforul - nu ard in arcul de sudura si e bine sa nu depaseasca maximum 0,03% fiecare, procent ce nu influenteaza negativ caracteristicile imbinarii sudate.

Sarme pline

Alegerea sarmelor pentru sudare trebuie facuta in functie de doua criterii principale:

procedeul de sudare;

compozitia chimica.

Sarmele pentru sudare cuprinse in STAS 1126-80 sunt destinate urmatoarelor procedee de sudare:
- sudare oxiacetilenica;

sudare sub strat de flux;

sudare in mediu de gaz inert;

sudare in mediu de CO sau amestecuri de gaze.

In functie de nivelul de aliere si de destinatie sarmele sunt grupate dupa cum urmeaza:

sarme nealiate si slab aliate, pentru sudarea otelurilor nealiate cu putin carbon;

sarme mediu si inalt aliate, pentru incarcare prin sudare;

sarme inalt aliate, pentru sudarea otelurilor inoxidabile si refractare.

In tabel sunt prezentate marcile de sarme pline destinate sudarii in mediu de CO sau amestecuri de CO cu O si Ar.

Sarme tubulare umplute cu pulbere

Sarmele tubulare umplute cu pulbere sunt cunoscute sub denumirea de sarme cu miez si sunt realizate dintr-un invelis metalic, umplut cu un amestec de materiale pulverulente care constituie miezul sarmei.

Invelisul metalic serveste la transmiterea curentului de sudare si constituie materialul de aport necesar imbinarii; totodata are rolul de a pastra miezul de pulbere si a-i asigura introducerea continua in zona imbinarii, in vederea asigurarii desfasurarii corecte a procesului de sudare. Miezul de pulbere este constituit dintr-un amestec de materiale similare cu cele utilizate la invelisul electrozilor pentru sudare si are rol de zgurifiant, gazifiant, reducator si de aliere a baii metalice a metalului depus.

Din punctul de vedere al modului de utilizare, sarmele tubulare cu pulbere se impart in doua categorii:

sarme tubulare ce necesita protectie suplimentara la sudare;

sarme tubulare autoprotectoare.

Pentru sudarea cu sarmele din prima categorie se utilizeaza in special CO -ul, obtinandu-se pentru metalul depus caracteristici mecanice superioare.

In functie de compozitia miezului si caracterul zgurii, sarmele tubulare se clasifica in urmatoarele tipuri:

sarme de tip titanic (acid, rutilice);

sarme semibazice (fluorino-titanice);

sarme bazice (fluorino-calcice).

Toate tipurile de sarme tubulare cu pulbere se impart in doua grupe mari, in functie de lucrarile la care sunt utilizate:

sarme pentru imbinari sudate;

sarme pentru incarcari cu straturi dure si cu proprietati speciale.

Ambalarea, transportul si depozitarea sarmelor

Ambalarea sarmelor se face pe bobine din material plastic, ale caror tipodimensiuni au fost general acceptate. Bobinele cu diametrul exterior de 300 mm sunt cele mai raspandite, fiind utilizate la marea majoritate a semiautomatelor de sudare. Greutatea unei bobine pline cu sarma este de 12-15 kg.

In vederea protejarii impotriva umiditatii, bobinele de material plastic sunt introduse in pungi de polietilena din care se scoate aerul si apoi sunt ambalate in cutii de carton.

Transportul se efectueaza pe palete sau in containere, raspunderea pentru manipularea la descarcare revenind beneficiarului. Aceasta manipulare trebuie efectuata cu grija pentru a nu deteriora bobinele, care sunt fragile. O bobina sparta nu mai poate fi utilizata, fiind necesara rebobinarea sarmei pentru a fi recuperata.

Depozitarea la beneficiar trebuie efectuata in spatii anume destinate, in incaperi uscate, pentru ferirea pe un timp mai indelungat de actiunea umezelii, care poate provoca oxidarea sarmei.