Sudarea constructiilor metalice

Sudarea constructiilor metalice

Fazele procesului tehnologic

Procesul de productie al constructiilor sudate are loc in cadrul sectiilor sau atelierelor si este compus din procesul tehnologic si procesul de munca. Procesul tehnologic formeaza totalitatea operatiilor necesare realizarii produsului , cu participarea si a factorilor energetici, iar procesul de munca reprezinta activitatea muncitorilor in procesul de productie.

Procesul tehnologic de executie a constructiilor sudate cuprinde numeroase operatii dupa cum urmeaza:

Pregatirea materialului care consta din indreptare si debitare la dimensiuni;

Prelucrarea marginilor prin tesirea rosturilor cu flacara sau mecanic, dupa care se executa operatiile de curbare , gaurire, indreptare etc.;

Asamblarea in dispozitive sau prin prinderi de suduri , respectand succesiunea de asamblare prevazuta in tehnologie;

Curatirea atenta a rosturilor de rugina, zgura, impuritati, ulei, etc.;

Sudarea cu respectarea succesiunii executiei sudurilor prevazute in fisa tehnologica sau in planul de operatii, folosindu-se sculele si dispozitivele prevazute;

Prelucrari ulterioare sudarii, de indreptare , de gaurire, tratament termic, etc.;

Controlul, receptia si verificarea constructiei sudate;

Curatire, finisare, vopsire, receptia finala, etichetare etc.

Fisele tehnologice cuprind in amanunt toata succesiunea operatiilor cu indicarea locurilor de munca si a masinilor cu care se executa operatia; in cazul cand in timpul operatiei de sudare sunt necesare si alte operatii de prelucrare, se indica locul unde se trimite produsul , impreuna cu operatia care se va efectua.

Tot in fisa tehnologica se prevad fazele de control care trebuie efectuate si sculele necesare dupa fiecare operatie sau grupa de operatii stabilite de tehnologul sudor, care tine seama de conditiile prevazute in documentatie .

Din punctul de vedere al executiei pot fi deosebite doua moduri de realizare a constructiilor sudate, folosite in functie de caracteristicile produsului, seria de fabricatie, precizia de lucru, etc.

Primul mod este acela in care constructia se sudeaza dupa ce toate reperele componente au fost asamblate.

Al doilea mod, cel mai folosit la lucrarile de serie, este impartirea produsului pe ansambluri, care dupa ce au fost asamblate si sudate trec la operatia de asamblare generala, unde dupa prindere urmeaza sudarea subansamblurilor intre ele. Acest mod de lucru permite folosirea a numeroase dispozitive chiar si pentru subansamblurile cele mai mici ; prin aceasta se asigura o precizie mare de lucru si o calitate superioara produsului sudat.

In cazul unicatelor, acest mod de lucru nu poate fi aplicat, insa, in multe cazuri, este recomandabil ca ansamblurile transportabile sa fie executate in ateliere, iar pe santiere sa predomine numai lucrarile de asamblare si sudare care nu pot fi efectuate decat la locul de montare al constructiei.

Sudarea diferitelor constructii metalice

In functie de specificul lor, constructiile sudate pot fi: constructii de masini, constructii metalice, constructii din table, constructiiu din tevi (conducte), mecanica fina, electrotehnica, electronica etc.

In industria constructiilor de masini, ansamblurile si produsele sudate se executa din table si profile laminate, separat sau impreuna cu piese turnate. Ansamblurile se executa in ateliere de sudare, apoi se transporta in halele de montaj, pentru montarea si sudarea in ansambluri generale, in vederea realizarii masinii sau a produsului respectiv.

Ansamblurile sudate in constructiile de masini pot fi: roti dintate, roti alergatoare, roti de curea, suporturi, console arbori cotiti, articulatii etc. In figura de mai jos se reprezinta cateva imbinari sudate la tamburi, la care sunt folosite suduri de colt.

Pentru tamburii solicitati la eforturi puternice, se recomanda imbinarile date in figurile a si b, care sunt suduri de colt patrunse pe intreaga grosime a tablelor.

In figura de deasupra se reprezinta modul de asamblare a diferitelor roti alergatoare, de curea, de antrenare etc., cui butuci si coroane sudate de discuri. Sudurile pot fi: patrunse de colt pentru eforturi mari (figurile a si b), nepatrunse de colt (figura c), in gauri (figura d), si de colt si de gauri (figura e).

In general, sudurile pe muchie se executa dupa figurile de colt interioare.

In figura se reprezinta un suport de lagar asamblat (figura a) din piese taiate cu flacara si oxigen si piese matritate (figura b).

Pentru sudarea acestui ansamblu se executa mai intai prinderile cu suduri, apoi primele suduri in trepte inverse pe partile fara prinderi, si ulterior sudurile pe partile cu prinderi.

Suporturile de lagar sudate, pentru o aceeasi sarcina, fasa de suporturile turnate au o masa cu peste 50% mai mica.

Constructiile metalice sunt constructii rezistente la eforturi mari, alcatuite din piese metalice asamblate intre ele. Tipurile cele mai folosite de constructii metalice sunt: fermele, podurile, scheletele de aparate si de masini; se executa din otel carbon si aliate si piese turnate.

Constructiile din oteluri aliate sau inalt aliate permit executarea constructiilor anticorozive, rezistente la foc, etc. In prezent, se executa si constructii metalice din aluminiu ,care permit realizarea unor constructii usoare.

Constructiile metalice sudate pot fi :

o       cu inima plina, adica fara spatii libere intre ele, care se realizeaza din tabla, platbanda si profile ;

o       constructii din zabrele, adica distantate cu spatii libere intre ele , executate din profile laminate.

Elementele cele mai importante ale constructiilor sudate sunt grinzile si stalpii. La constructiile cu inima plina, sudarea grinzilor se executa cap la cap.

In figura de mai jos se reprezinta diferite imbinari.

Baza stalpilor de constructii reprezinta o deosebita importanta si ea se executa in diferite variante, conform figurii de mai jos.

cu stalpul si baza executata separat fig a,b - la care cornierele de prindere ale bazei sunt sudate de stalp si apoi prinse de placa de baza, care se executa separat;

cu stalpul sudat de placa de baza - fig. c - pentru buloanele de fixare, placa fiind gaurita inainte de sudare.

Forma constructiilor cu zabrele poate fi: triunghiulara, trapezoidala, cu talpa superioara si inferioara paralele etc. Imbinarea zabrelelor poate diferi in functie de constructie, si anume:

Ø      cu zabrele sudate de inima talpii;

Ø      cu zabrele sudate de guseu, imbinat de talpa

In figura se reprezinta cele doua moduri constructive de imbinare a nodurilor grinzilor cu zabrele.

Constructiile sudate din table

Sunt folosite pe scara foarte larga in numeroase domenii tehnice , in aceasta categorie fiind cuprinse : rezervoarele pentru lichide si gaze, cisternele , cazanele de abur, recipientele de presiune etc.

Pentru executia acestora se folosesc table cu grosimi de sub 1 mm pana la 100mm. Materialul folosit este in functie de destinatia constructiei- de la otelul carbon nealiat pana la otelul inalt aliat sau metale neferoase , unele cu destinatie speciala , in functie de conditiile de exploatare sau de mediul in care lucreaza constructia respectiva . Sudurile de imbinare a acestor constructii trebuie sa asigure pe langa rezistenta necesara si o etanseitate totala , deoarece unele constructii sunt destinate presiunilor mari si temperaturilor inalte.

Tinand seama ca, dupa sudare, constructiile trebuie sa fie cu cat mai putine tensiuni interne si sa nu se produca deformatii mari.

In figura se prezinta doua dispozitii de imbinare din tabla groasa si din tabla subtire in doua variante , din care varianta I recomandabila, iar varianta a II-a nerecomandabila. La table groase (figura a) prin faptul ca in nervura de rigidizare s-a executat o decupare, aceasta face ca cele trei linii de suduri sa nu se mai intretaie si deci sa nu se mai formeze tensiuni interne tridimensionale, foarte periculoase constructiilor , incat la cel mai mic effort sau chiar in timpul operatiei de sudare se pot produce crapaturi. La sudarea tablelor subtiri, se recomanda ca imbinarea adausurilor sa nu produca legaturi prea rigide figura b varianta a II a) care de asemenea conduce la formarea crapaturilor.

Fondurile recipientelor de inalta presiune sau din tabla groasa nu se recomanda sa fie drepte , ci presate la cald, pentru ca imbinarea sudata sa poata fi executata pe partea cilindrica a recipientului cu suduri cap la cap in V sau in X.

La fundurile cazanelor sau recipientelor de presiune inalta, se recomanda ca, inainte de imbinare, partea cilindrica pe o distanta de minimum 2,5 s ( s fiind grosimea partii cilindrice), sa fie subtiata la grosimea partii cilindice, astfel incat tensiunile interne sa se repartizeze uniform pe cele doua parti.

Fundurile rezervoarelor sunt amplasate pe fundatii de beton sau pe paturi de nisip. Ele se executa plane sau bombate.Tablele fundului se sudeaza cap la cap sau cu marginile suprapuse, In care caz se executa suduri in unghi. La sudarea cap la cap, marginile pot fi neprelucrate sau prelucrate in V, asezate pe platbande de 4.5mm grosime sau pot fi cu marginile suprapuse pe o latime de 30 mm, cu partea suprapusa fasonata.

La marginea rezervorului, partea suprapusa se va taia pentru asigurarea planeitatii necesare primei virole a partii cilindrice a rezervorului. Fundurile se executa cu sau fara inel de margine.

In functie de marimea si de modul de imbinare, tablele fundului se executa cu suduri de prindere sau cu dispozitive de prindere, in care caz permit mici deplasari, incat pot fi compensate contractiile care se produc.

Sudurile se executa dupa prindere de o parte si de alta a tablei de mijloc si cu atentia necesara, pentru a nu se produce deformatii mari, care ar putea largi sau ingusta rosturile de sudare. Sudarea se executa pe portiuni, incepand de la mijlocul benzii celei mai mari, succesiv, de o parte si de cealalta, in trepte inverse, de la mijloc spre margine, de o parte si de alta.

Tablele fundului se sudeaza in mai multe etape, dupa tehnologia de executie intocmita pentru rezervorul respectiv. Inainte de sudare, se executa o curatire atenta - pana la luciu metalic - a marginilor rosturilor de sudat, pe o latime de 20 mm. In continuare se va da pe scurt tehnologia de executie a fundurilor in cinci etape.

In etapa I se executa sudurile transversale, incepand de la mijlocul fundului spre margine, cu exceptia cusaturilor marginale. Capetele acestor cusaturi, care sunt acoperite de suprapunerea fasiilor , se vor suda primele, prin ridicarea fasiilor, se vor suda primele, prin ridicarea fasiilor, iar dupa sudare, convexitatile sudurilor create se vor daltui astfel incat intre table sa nu fie un rost mai mare de 1,5mm.

In etapa a II-a se sudeaza cusaturile longitudinale, incepand cu cele de la mijloc, sudarea executandu-se in trepte inverse de la mijlocul fundului spre capete. La sudarea in straturi , se va avea grija cu craterele formate la sfarsitul topirii electrozilor sa fie decalate.

Sudurile se executa pana la o distanta de 700.800 mm de margine, aceste capete urmand a fi sudate in ultima etapa de sudare.

In etapa a III-a se executa sudurile cap la cap ale tablelor marginale, incepand de la marginea fundului, pentru obtinerea planeitatii necesare primei virole cilindrice a rezervorului, dupa care se monteaza tolele acestei virole a rezervorului.

In etapa a IV-a se executa sudarea primei virole de fundul rezervorului. Se recomanda ca sudarea sa fie efectuata de 6.8 sudori, decalati intre ei, si care vor suda in acelasi sens in interior si la exterior.

In etapa a V-a se verifica jocurile ramase intre panoul central al fundului sudat si tablele marginale, care, daca sunt prea mici, se daltuiesc. Se sudeaza apoi cusaturile longitudinale ramase nesudate in etapa a II-a, apoi cele marginale transversale.

Corpurile rezervoarelor cilindrice sunt din virole late de 1500.2000 mm, cu tablele sudate intre ele cap la cap, in V sau in I, pe ambele parti daca tablele sunt cu grosimea sub 6 mm. Randurile de virole, in cazul tablelor cu grosime mijlocie , se aseaza cap la cap, insa pot fi asezate si telescopic sau suprapuse in trepte, in care caz se executa suduri de colt; suprapunerea trebuie sa fie de minimum 25 mm, insa nu mai mare de patru ori grosimea tablelor. Aceasta dispozitie este folosita la rezervoare mari din tabla groasa.

In figura este reprezentat modul de asezare a tablelor pentru executarea partii cilindrice.

Toate sudurile se executa in trepte inverse dupa un plan de sudare, cu mai multi sudori care lucreza mai multe portiuni in acelasi timp.

Acoperisurile rezervoarelor se executa sudandu-se peste fermele radiale ale acoperisului invelisul din tabla, format din sectoare trapezoidale circulare, Fermele se sprijina pe partea cilindrica a rezervorului, iar la mijloc pe inelul central asezat la un nivel mai ridicat decat marginea rezervorului, conform figurii.

Din tabla groasa se mai executa tambure de cazane de inalta presiune, corpurile cuptoarelor rotative pentru ciment, recipiente pentru gaze la presiunea inalta etc. Fundurile acestor recipiente se executa cu marginile bordurate presate la cald, dupa care - pentru sudarea cu partea cilindrica - marginile se prelucreaza prin tesire in V, X, U etc. Este necesar ca bordura cilindrica a fundului sa aiba o latime de cel putin 2,5 ori grosimea fundului. In una din figurile anterioare s-a aratat modul corect de sudare a fundurilor de cazane cu parte cilindrica. In cazul cand fundul este mai gros decat partea cilindrica se recomanda ca bordura sa fie prelucrata cu o inclinatie , astfel incat capul sa fie de aceeasi grosime cu a partii cilindrice. Inclinarea trebuie sa fie de circa 12°, raza de indoire a fundului de cel putin 5 ori grosimea materialului, iar latimea bordurii de cel putin 2,5 ori grosimea. In cazul prelucrarilor in V sau Y, este absolut necesar ca, dupa sudarea la interior, sa se execute o scobire a radacinii, dupa care ea se completeaza, ceea ce asigura rezistenta si etanseitatea corespunzatoare.

Tevile de fum si tevile fierbatoare ale cazanelor se imbina de placile tubulare prin suduri in unghi, conform figurii de mai jos(figura a) si cu rezultate mai bune daca ele au fost rasfrante asupra placii tubulare, conform figurii b.

Racordurile si flansele pentru cazane se executa in mai multe variante, cele mai bune rezultate obtinandu-se cu racorduri ambutisate, in care caz sudurile de imbinare se executa cap la cap (figura c)

Aceste imbinari sunt cele mai rezistente si etanse. Se pot executa insa si racorduri imbinate cu suduri in unghi sau ½ V (figura a) sau cu inele de intarire (figura b).

In figura d se reprezinta succesiunea de sudare in cazul sudarii unei flanse groase cu trei randuri de suduri.