TEHNOLOGIA SUDARII

TEHNOLOGIA SUDARII

Operatia de sudare este o imbinare nedemontabila a doua sau mai multe pieste metalice, eczecutata la cald prin topire locala in portiunea de imbinare sau presare , executata cu sau fara adaos de metal. Astfel incat piesele sudate sa formeze un corp comun.

Factorii principali care au favorizat introducerea sudarii in diferite domenii industriale sunt urmatorii:

-economia de metal.

-inlocuirea contructiilor nituite cu cele sudate la o economie de metal pana la 30%, iar inlocuirea pieselot de executie forjata sau turnata prin piese sudate duce la o econpomie de 50 - 60% asigurandu-se in acelasi timp o rezistenta cel putin egala ;

-reducerea volumului de muca si a costurilor.

Constructiile nituite necesita executarea unor eclise, nituri, gauri bine centrate si prelucrate. La sudare, aceste operatii si metale se econmomisesc.

-sudurile sunt etanse. La executarea recipientelor , a utilajelor tehnologice, navelor si constructiilor industriale este necesara o imbinare compacta si etansa.

Prin sudare, etanseitatea se obtine mai usor decat prin alte procedee.

SUDABILITATEA METALELOR SI A ALIAJELOR

Sudabilitatea otelurilor.

Sudabilitatea este o caracteristica complexa a unui metal sau aliaj care determina, in conditii de sudare date aptitudinea lor tehnica de realizare a anumitor inbinari. Ea depinde de propietatile materialului de conditiile tehnologice de sudare, de solutiile contructive, precum si de alti factori.

Aptitudinea de sudare a unui material este conditionata de numerosi factori, care determina defapt proprietatile materialului: compozitia chimica, modul de elaborare si de turnare,prelucrari termice ulterioare etc.

Siguranta de sudare, cuprinde in notiunea ei, in afara de proprietatiile materialului enumerate, si conditiile tehnologice de sudare, solutiile constructive si conceptia imbinarilor sudate.

Tinandu-se seama ca pentru realizarea constructiilor importante se folosesc oteluri, acestea sunmt materialele cele mai cercetate din punctual de vedere al sudabilitatii.De altfel, otelurile noi se elaboreaza numai dup ace au fost efectate cercetarile de sudabilitate.Numerosi factori care influenteaza, sudabilitatea unui otel, pot fi de natura diferita: -metalurgica

-constructuva

-tehnologica

Dintre factorii de natura metalurgica se pot mentiona:-compozitia chimica

-procedeul de elaborare, continutul de gaze si de elemente stabilizatoare

-tratamentele termice aplicate inainte de sudare etc.

Dintre factorii denature constructive, se pot mentiona: grosimea metalului de sudat si amplasarea cusaturii , deoarece acesti doi factori influenteaza in mare masura producerea tensiunilor interne.

Factorii de natura tehnologica sunt cei mai numerosi si in acest sens se pot mentiona: modul de asamblare si succesiunea de prindere, procedeul si regimurile de sudare aplicate la executarea consrtuctiei sudate, succesiunile de sudare a randurilo si a cusaturilor, modul de combatere a tensiunilor interne etc.

Modul cum este exploatata constructia respective, are, de asemena, o mare influenta asupra durabilitatii constructiei sudate, astfel incat la incercarile de sudabilitate trebuie sa se tina seama si de acesti factori, care , in multe cazuri au o influenta determinate.

Desi carbonul este un element important pentru oteluri, tendinta actuala in constructiile sudate este de folosire a otelurilor cu continut de carbon cat mai redus, insa complex aliate cu elemente care conduc la obtinerea unor caracteristici superioare de rezistenta si tenacitate.Acete oteluri complexe aliate, in afara de elemetele obisnuite de aliere ca:

-mangan

-siliciu

-nichel

-crom

Pentru constructi diferitelor aparate, utilaje, masini, constructii metalice etc. se folosesc oteluri nealiate sau aliaje a caror sudabilitate variaza in functie de natura si de continutul elementelor de aliere.

Elementul carbon, atat in otelurile aliate, cat si in cele nealiate , micsoreaza mult sudabilitatea acestora.

Daca continutul de carbon din otel este sub 0,25% si daca celelate elemente de aliere : mangan, siliciu, nichel,crom etc.

Nu depasesc in total continutul de 1%, otelul are o sudabilitate buna.

Daca continutul de carbon depaseste valoarea de 0.25% iar celelalte elemente de aliere au un continut pana la 1%, sudabilitatea otelului nu mai este buna.

Este foarte important ca otelul sa fie elaborate in conditii cat mai ingrijite, cu minimum de impuritati (s, p) sau gaze ( o, n, h2), care nu sunt prinse in relatia carbonului echivalent.

N cazul cand diferitele elemente de aliere in oteluri sunt cuprinse intre 1 si 3% pentru ca otelul sa aibe o sudabilitate buna, continutul de carbon nu trebuie sa depaseasca limita de 0,20%. Pentru continutul de elemete de aliere mai mari decat 3%, in vederea obtinerii unei bune sudabilitati este necesar sa fie si mai jlt micsorat continutul de carbon.

Procedeele si regimurile de sudare au, de asemenea, o mare influenta asupra sudabiliatii materialelor.

Astfel, procedeele de sudare in mediu de gaze protectoare pot fi aplicate la oteluri limitat sudabile, deoarece sursele de caldura mai concentrate, precum si protectia mai buna care se obtine cu aceste procedee, fac posibila obtinerea de suduri corespunzatoare.

Otelurile de rezistenta mare sau inalta, cu valori mari ale rezistentei de rupere si ale limitei de curgere si tot odatacu bune valori de tenacitate permit realizarea de constructii sudate mai usoare.

PROCEDEE DE SUDARE

Prin procedeu de sudare se intelege totaliteatea operatiilor, tehnologice effectuate pentru obtinerea unei imbinari sudate.

Procedeele de sudare se pot clasifica astfel:

-dupa starea in care este adus materialul de baza, in :

-procedee prin topire;

-procedee prin presiune,

-dupa originea energiei utilizate la incalzirea metalului, in :

-procetee de sudare cu gaze combustibile;

-procedee electrice de sudare.

Procedee de sudare prin topire.

Marginile pieselor de imbinat sunt topite local, iar sudarea se realizeaza prin solidificarea metalului topit. Cele mai folosite procedee industriale de sudare prin topire sunt sudare cu flacara si sudarea electrica prin topire .

La sudarea cu flacara, caldura necesara sudarii este produsa de flacara unui gaz combustibil ( hydrogen, acetilena, metanetc.) sau a vaporilor unui lichid combustibil ( benzina, petrol lampant etc.)

In amestec cu oxigen sau cu aer comprimat . Procedeul poarta numele gazului sau a vaporilor folositi, adica : oxiacetilenic (cu acetilena), oxihidric(cu hidrogen), oxibenzenic (cu benzina).

La sudarea electrica prin topire , baia de sudare se formeaza prin topirea marginilor piesei cu sau fara adaos de metal.

Sudarea cu jet de plasma foloseste jetul (vana) format din suflarea arcului electric printr-un ajutaj ce provoaca ionizarea totala a gazelor, obtinandu-se plasma.

Plasma este o substanta in stare gazoasa puternic ionizata, avand proprietatzi fizice determinate de exiztenta ionilor si a e;lectronilor in stare libera. Ea se caracterizeaza prin reactii termonucleare cu degajare de temperature foarte inalte.

Sudarea in baie de zguras se aplica pieselor groase

Caldura necesara se obtine datoritaefectului Joule-Lenz care ia nastere la trecerea curentului de sudare prin baia de zgura topita. Baia de zgura tranforma energia electrica in energie termica datorita conductibilitatii electrice reduse a zgurei in stare topita.

La sudarea eleccrica in mediu de gazos protector, arcul electric se mentine intr-un mediu de gaz protector, ca hidrogenul, argonul, dioxidul de carbon etc.

Procedee de sudare prin presiune

La aceste procedee, marginile pieselor de imbinat sunt aduse in stare plastica si apoi presate. Se deosebesc urmatoarele procedee de sudare prin presiune.

Sudarea la focul de forja; piesele de sudat sunt inalzite in cuptoare sau in forja si apoi presate cu ciocanul sau la presa.

-sudarea cu gaz prin presiune; piesele se incalzesc cu flacara unui gaz combustibil , dupa care se aplica presiunea;

-sudarea electrica rpin presiune; incalzirea locala a pieselor de sudat se realizeaza prin rezistenta elecrica sau prin inductie, dupa care se aplica presiunea necesara.

Clasificarea sudurilor

Sudurile prin topire se clasifica dupa mai multe criterii si anume;

Dupa forma sectiunii transversale, pot fi:

cap la cap, in colt (in ughi) si in gauri rotunde sau alungite.

Dupa forma suprafetei exterioare, pot fi :

-plane, convecse si concave.

Dupa continuitate pot fi: continue sau discontinue.

Dupa modul cum sunt solicitate fig pot fi:laterale, frontale, inclinate(oblice) sau combinate.

Dupa pozitia cusaturilor in spatiu fig pot fi:orizontale, orizontale in plan vertical , verticale, de plafon, in cornisa si in jgheab

SUDAREA MANUALA CU ARC ELECTRIC

Arcul electric este o descarcare electrica, stabile in mediul gazos intre doi electrozi, la densitati mari de current.

Daca se considera un electrod de carbine si o piesa de metal legate la polu negative, respective la polu pozitiv al unei surse de currant continuu, se constata ca , datorita aerului care este un bun isolator, nu va circula current electric intre electrod si piesa. Daca se atinge electrode de piesa, se produce un scurt circuit, iar prin trecerea curentului prin punctual de contact se produce o puternica incalzire locara. La indepartarea electrodului de piesa, la capoatul electrodului ce constituie polul negative, se va forma o pata incandescenta care la aceasta temperature inalta emite electroni ce se indreapta spre piesa, care consttuie polul pozitiv.

Acesti electroni ce se deplaseaza cu o viteza mare, se incarca in drumul lor cu elecricitate, moleculele si atomii de gaz din spatial arcului formanand ioni. Onii pozitivi se vor indrepta spre polul negative, iar ionii negative impreuna cu electronii se vor indrepta spre polul pozitiv. Emiterea electronilor de pe suprafata incalzita a polului negative (electrodul) serveste drept sursa pentru ionizarea gazelor in arc si se numeste pata catodica .

Astfel, devine conducator de current orice gaz care in conditii obisnuite nu este bun conducator de elctricitate. Temperatura arcului in atmosfera inconjuratoare este intre 3500-4200 C. aceasta temperature inalta se datoreste faptului ca viteza cu care ionii si electronii se lovesc de polul pozitiv (anod) respective de polul negative (catod) este foarte mare sic ea mai mare partea energiei electrice se transforma astfel in caldura.

O parte din aceasta energie se transforma in energie luminoasa , insotind arcul electri cu o emisie puternica de lumina .

Arcul electric poate fi alimentat cu current continuu sau alternative.

La formarea arcului de current continuu, la anod se dezvolta cea mai mare cantitate de caldura, datorita emisiei puternice de electroni de la catod.

SUDAREA AUTOMATA SI PROCEDEE SPECIALE DE SUDARE ELECTRICA. SUDAREA CU ARC ELECTRIC ACOPERIT

Sudarea electrica poate fi realizata si cu un arc acoperitor cu un strat de flux granulat, presarat in cantitate suficienta pe linia de sudare.

Arcul se mentine in interiorul fluxului granulat, fapt pentru care acest procedeu a primit denumirea de arc electric acoperit. In tara noastra , procedeul este cunoscut sub denumirea de procedeul de sudare sub strat de flux.

In present se folosesc urmatoarele procedee de sudare automata:

-procedee de sudare automata sub strat de flux, la care amorsarea si deplasarea regimului de sudare se fac automat, iar sudorul supravegheaza desfasurarea operatiei:

-procedee de sudare semiautomata sub strat de flux, la care nu mai alimentarea cu sarma se face automat, celelalte operatii: presararea fluxului, deplasarea arcului pe linia de sudare si reglarea regimului de sudare se fac de catre sudori.

Utilaje pentru sudare automata. Industria noastra foloseste automate pentru sudare importate, precum si de constructie romaneasca.

Partile componente principaleale unui automat pentru sudare sub strat de flux, sunt urmatoarele:

-tractorul de sudare sau capul de sudare

-cofretul sau cutia de distributie si alimentare a automatului

-tranformatorul sau grupul de sudare.

In afara de aceste parti componente, automatul este dotat si cu sine de ghidare, dispozitive de dirijare a capului de sudare, absorbitoare de flux, conductoare de sudare, conductoare pentru comenzi etc.

SUDAREA SI METALIZAREA CU PLASMA

Acest procedeu foloseste ca sursa de incalzire energia calorica si efectul mecanic din plasma arcului electric si ca aparate plasmatroanele.

Sudarea cu plasma in comparative cu sudarea in mediu protector prezinta avantajul unei stabilitati mai mari a arcului electric ( la curenti slabi; de intensitate redusa), iar in zona de metal incalzit este limitata mai bine.

Materialui de adaus pentru sudarea cu plasma se prezinta sub forma de sarme asau vergele.

Plasma se poate folosila sudarea multor metale, cum si la sudarea metalelor cu materiale nemetalice, datorita temperaturilor inalte obtinute in limite largi.

Plasmatroanele sunt folosite si la metalizari (incarcari). Pentru metalizari cu plasma se utilizeaza pulberea metalica cu material de adaos.

Procedeul de incarcare prin sudare folosint un strat de pulbere cu granulatie mare( 0,5-2,5 mm)este reprezentat la figura .

Incarcarea se realizeaza folosindu-se plasmatronul cu arc transferat.

Pulberea se presara pe suprafata de metalizat, in fata jetului de plasma prin intermediul unui alimentator.Datorita greutatii proprii pulberea nu este imprastiata de jetul de plasma si de gazul protector, nefiind necesara fixarea ei cu un liant.Plasmatronul executa si miscari transversale de oscilatie, realizandu-se, in cursul undei treceri, depuner pe latime de 50- 60 mm.

Deoarece in acest caz se formeaza o baie relative estinsa de metal topit, pentru asigurarea protectiei, plasmatronul este prevazut cu un ajutaj special. Ca gaz de protectie se foloseste argonul sau amestecul de argon si heliu, iar ca gaz generator de plasma (plasmogen) se folosete argonul.