Procedeul de sudare manuala cu electrod invelit

PROCEDEUL DE SUDARE MANUALA CU ELECTROD INVELIT

1.Notiuni generale.

   

Fig. 1. Echipament pentru sudare manuala BUFFALO 350I si accesorii.

2. Prezentare generala a procedeului de sudare cu electrod invelit

Principiu

l          Arcul electric produs intre un electrod metalic fuzibil si piesa determina formarea unei bai metalice comune (fig. 2).

l          Atmosfera gazoasa a arcului este puternic ionizata (T = 5000-8000^oC, fig. 3).

Domeniu de aplicabilitate

l     Reprezinta 60% din masa de metal depusa anual, fiind preferat pentrun realizarea de cusaturi scurte, complexe, cu accesibilitate limitata;

l     Se utilizeaza cu precadere pentru sudarea otelurilor de constructie, slab, mediu si inalt aliate (oteluri inoxidabile si refractare), aliaje speciale (fonte, aliaje de cupru, aluminiu).

Avantaje

l     Se pot suda practic toate tipurile de imbinari, in orice pozitie, in uzina sau pe santier, grosimi diverse, cost scazut, echipamente de sudare simple, electrozi inveliti existenti pe piata de profil intr-o mare varietate.

Dezavantaje

l     Productivitate mica, viteza de sudare mica, timpi auxiliari mari (alimentare cu electrozi), pierderi de material (stropi, capete de electrozi);

l     Calitatea imbinarii depinde de calificarea sudorului.

l     In cazul otelurilor refractare calibile este nevoie de preincalzire - apar probleme pentru protectia sudorului.

Fig. 2. Schema de principiu a procesului de sudare.

Fig. 3. Atmosfera de protectie gazoasa la sudarea cu electrod invelit.

Electrodul invelit este un material consumabil alcatuit dintr-o vergea metalica pe care se gaseste un invelis ceramic, realizat prin presarea sau coextrudarea materialului pulverulent pastos, urmata de calcinare (fig. 4).

Fig. 4. Sectiune transversala printr-un electrod invelit pentru sudare

1- vergea metalica plina; 2- invelis

Materiile prime utilizate pentru realizarea invelisului se pot grupa astfel :

• substante stabilizatoare: saruri de potasiu, sodiu, calciu si aluminiu;
• substante zgurifiante (produc zgura): feldspat, caolin, mica, talc, etc;

substante gazifiante (produc gaze): marmura, creta, dolomita, celuloza, amidon etc;

substante care reduc actiunea de dizolvare a gazelor : fluorina, oxizi metalici de fier, mangan, aluminiu, rutil, ilmenit etc.

substante de aliere: feroaliaje si pulberi metalice ( FeMn, FeCr, FeSi, FeW, FeMo, FeV, FeNb si/sau    pulberi de crom metalic, nichel metalic, aluminiu, grafit).

3. Parametrii regimului de sudare cu arc electric

3.1. Aspecte de baza

Cantitatea de caldura degajata de arcul electric permite topirea instantanee a capetelor pieselor de sudat si a electrodului invelit fuzibil.

Energia nominala furnizata de arcul electric este direct proportionala cu tensiunea dintre electrozi si intensitatea curentului de sudare, dar invers proportionala cu viteza de sudare:

unde U - tensiunea arcului [V], I - intensitatea [A], v_s - viteza de sudare [cm/s]

Energia efectiv consumata pentru topirea capetelor componentelor si a materialului de adaos difera de la un procedeu la altul si se poate exprima prin coeficientul numit randament al arcului electric (tab. 1).

Energia liniara, E_c, serveste la estimarea vitezei de racire a imbinarii sudate care determina nivelul tensiunilor de natura termica si metalurgica, starea structurala, omogenitatea chimica etc.

Influenta diferitilor parametri ai regimului de sudare se realizeaza pornind de la configuratia generala a unei imbinari sudate.

Din considerente de productivitate a depunerii se doreste maximizarea patrunderii p, limitarea suprainaltarii h si a latimii B. Avand in vedere modul de cristalizare a unei imbinari sudate, asemanator unei structuri turnate si racite cu viteza mai mare decat viteza de echilibru s-a stabilit o corelatie intre parametrii geometrici pentru evitarea aparitiei unor defecte de tip crapaturi, fisuri, nepatrunderi, segregari.

Tabelul 1. Valori ale randamentului arcului pentru diferite procedee de sudare si materiale

3.2. Stabilirea valorilor parametrilor de sudare

a) Diametrul electrodului

valori uzuale: d_e = 2 - 6 mm

b) Densitatea curentului de sudare (tab. 2)

Tabelul 2. Valori recomandate pentru densitatea de curent la sudarea manuala

daca d_e = 4 mm atunci j = A/mm²

c) Curentul de sudare

Pentru valoarea d_e = 4mm, rezulta

A, si se adopta I_s = 150 A.

Marirea I_s duce la cresterea patrunderii, a volumului baii metalice, a numarului de stropi, a cantitatii de gaze difuzate si, la limita, poate determina strapungerea cusaturii.

Valori insuficiente ale acestui parametru duc la intretinerea dificila si instabila a arcului electric, neputandu-se asigura caldura necesara topirii materialului de baza sau de adaos.

d) Tensiunea arcului

Tensiunea arcului la sudarea manuala variaza in limite stranse, fiind cuprinsa intre 2045 [V]. Tensiunea de sudare U_s depinde de tipul sursei de curent utilizate si influenteaza latimea cordonului de sudura, in sensul cresterii odata cu cresterea presiunii dinamice a arcului electric. Cresterea tensiunii poate fi cauzata si de cresterea lungimii arcului, ducand la cresterea pierderilor de energie prin radiatie, cresterea numarului de stropi si perturbarea atmosferei protectoare.

De regula, valorile recomandate sunt trecute pe eticheta pachetului de electrozi. Pentru d_e = 4mm se poate alege U_a = 25 V.

e) Sectiunea cordonului depus

F = (68) d_e, [mm²]

g) Viteza de sudare

Viteza si intensitatea curentului de sudare influenteaza dimensiunile si calitatea cusaturii astfel:

v_s mica, I_s mic - duc la depunerea unei cantitati mari de metal, reducerea patrunderii si cresterea suprainaltarii;

v_s mica, I_s mare - supraincalzirea metalului depus, cresterea latimii, posibile strapungeri, tensiuni si deformatii mari;

v_s mare, I_s mare - topire insuficienta a materialului de baza, viteza de racire mare, cusatura proasta datorita gazelor neevacuate.

In care a_t este coeficient de topire [g/Ah], I_s - curentul de sudare [A], ɣ - greutatea specifica a meterialului (la otel 7,8) [kg/dm³], F - sectiunea cordonului depus [cm²].

h) Energia liniara

i) Adancimea de patrundere

P = r 0,3 [cm] iar

4. Determinari experimentale

Fiecare student calculeaza valorile parametrilor regimului de sudare pentru tipul de electrod propus de cadrul didactic, urmand metodologia prezentata la cap. 3.