Documente online.
Username / Parola inexistente
  Zona de administrare documente. Fisierele tale  
Am uitat parola x Creaza cont nou
  Home Exploreaza






SUDAREA CU ARC ELECTRIC

tehnica mecanica









loading...


ALTE DOCUMENTE

TEHNOLOGIA SUDĂRII OŢELURILOR INOXIDABILE
Date proiectare
Durificarea elementelor active ale stantelor si matritelor prin nitrura ionica
Analiza tehnologica
Managementul dezvoltarii durabile a sistemelor energetice
PREPARAREA PROBELOR DE MINEREU
Masurari electrice
Masina de debitat bagheta, marca Altech, model AXA M
INSTALATII DE AMELIORARE A FACTORULUI DE PUTERE
RECEPTOARE ELECTRICE


SUDAREA CU ARC ELECTRIC

5.1.Definitii

Conform SR EN4063 notarea numerica a celor mai importante procedee de sudare cu arc electric prezentam mai jos

11 Sudarea cu electrod fuzibil cu arc electric descoperit (autoprotectie)

            111 Sudarea manuala cu electrod invelit

12. Sudarea cu arc acoperit

            121 Sudarea sub strat de flux

13. Sudarea cu arc electric protejat

131. Sudarea cu sārma electrod fuzibil īn mediu de gaz protector inert MIG

135. Sudarea cu sārma electrod fuzibil īn mediu de gaz protector activ MAG

136 Sudarea cu sārma tubulara īn mediu de gaz protector activ

137. Sudarea cu sārma tubulara īn mediu de gaz protector inert

138. Sudarea cu sārma tubulara autoprotectoare

14. Sudarea cu electrod nefuzibil cu arc protejat

            141 Sudarea cu electrod de wolfram īn mediu de gaz protector inert TIG/WIG

15. Sudarea cu arc electric strangulet

            151. Sudarea cu plasma

18 Alte procedee de sudare cu arc electric

5.2 SUDAREA CU ARC ELECTRIC

Arcul electric este o descarcare electrica stabila īntre doi electrozi la densitati mari de curent īn mediu gazos.

            Etapele amorsarii si formarii arcului electric sunt prezentate īn figura 5.1.

Punctele de contact īntre electrod si piesa (figura 5.1.a), care constituie locurile de strangulare a liniilor de curent se vor īncalzi pāna la temperatura de topire, datorita curentului de scurtcircuit mare. Sub influenta fortei de apasare F numarul punctelor de contact va creste continuu si zona de trecere electrod si piesa va fi formata dintr-o punte de metal lichid (figura 5.1.b). La ridicarea electrodului de pe piesa (figura 5.1.c) odata cu alungirea puntii de metal, datorita fortelor electromagnetice Fe se produce si o strangulare a ei. Aceasta determina o crestere a rezistentei electrice care conduce la cresterea temperaturii acestei portiuni. La atingerea tem­peraturii de fierbere a metalului are loc ruperea puntii metalice si formarea vaporilor metalici care fiind usor ionizabili asigura trecerea curentului īn continuare sub forma unei descarcari īn arc (figura 5.1.d).

Figura 5.1. Etapele amorsarii si forarii arcului electric

Procesul de formare a arcului electric d 636d32g ureaza doar cāteva fractiuni de secunda si se caracterizeaza prin fenomene fizice complexe:

  • emisie termoelectronica
  • ionizarea gazului din spatiul arcului
  • accelerarea electronilor īn cāmp electric, etc.

            Datorita transportului de ioni de la anod la catod, anodul va aparea sub forma unui crater iar catodul sub forma unui con.

            Partile componente ale arcului electric sunt prezentate īn figurile 5.2. si 5.3.

Figura 5.2 Delimitarea  zonelor arcului                 Figura 5.3. reprezentarea simplificata a arcului

                        electric                                                              electric

5.2.1 SUDAREA CU ELECTROZI INVELIŢI

            Sudarea cu arc electric, la care arcul se mentine īntre electrod si piesa fiind protejat numai de gazele si/sau zgura rezultate prin topirea electrodului, electrodul constituie metalul de adaos.

            Se deosebesc:

·        sudarea manuala cu electrod īnvelit, la care electrodul este fixat īntr-un portelectrod care este condus manual de catre sudor,

·        sudarea gravitationala cu electrod īnvelit, la care acesta se aseaza īnclinat īn rost si care pe masura consumarii, se deplaseaza sub actiunea fortei de gravitatie,

·        sudarea mecanizata cu electrod īnvelit, la care electrodul se deplaseaza sub actiunea fortei de apasare a unui resort,

·        sudarea cu sārma tubulara autoprotectoare,

·        sudare cu electrod culcat

            Sudarea cu arc electric cu electrozi (īnveliti) fuzibili este procedeul cel mai des aplicat, deoarece prin utilizarea arcului electric poate fi concentrata o mare cantitate de caldura, iar operatia de sudare īncepe din momentul amorsarii arcului electric.

            Curentul de sudare este furnizat de o sursa de curent care poate fi:

            a) transformator

            b) convertizor

            c) redresor

            d) invertor

a) Transformatoarele -sunt surse de curent alternativ coborātoare de tensiune (valorile aproximative ale tensiunii si curentului īn secundar sunt 70V si »500A). Pot fi racite natural sau īn ulei.

            Avantaje:        - este simplu si are constructie ieftina

                                    - nu are parti īn miscare care se uzeaza

                                    - are durata mare de viata

                                    - randamentul este ridicat 70 - 90%

                                    - pierderile de mers īn gol sunt foarte reduse

                                    - suflajul magnetic este foarte slab.

            Dezavantaje: - factor de putere foarte slab, cos φ = 0,3-0,45

-          fiind monofazat īncarca neuniform reteaua trifazata.

Partile constructive principale ale unui transformator electric sunt:

·        miezul feromagnetic, care este sediul cāmpului magnetic prin­cipal

·        īnfasurarile

·        partile de asamblare si accesorii

Schema unui transformator monofazat cu doua īnfasurari este prezentata īn figura 5.4.

Figura 5.4. Schema transformatorului monofazat

Curentul de scurtcircuit este:

                                                                             (5.1.)

            Din aceasta relatie rezulta ca, curentul de scurtcircuit poate fi modificat fie prin modificarea raportului de transformare al transformatorului:

                                                                                    (5.2)

īn care:            W1= numar spire primare

                        W2= numar spire secundare

fie prin modificarea reactantei XT (cu īnfasurare mobila, reglare īn trepte a numarului de spire īn primar, cu sunt magnetic, cu bobina de reactanta se­parata, etc.).

b) Convertizoarele de sudare - sunt surse de curent continuu si se compun dintr-un motor de antrenare care poate fi motor cu ardere interna sau motor electric asincron si un generator de curent continuu cu caracteristica coborātoare.

            Avantaje:        - īncarca uniform reteaua de curent trifazata

                                    - are randament ridicat 50-65%

                                    - au factor bun de putere

- stabilitatea arcului este mai buna īn curent continuu decāt īn curent alternativ

            Dezavantaje:   - cost ridicat

                                    - consum mare de energie la mersul īn gol

                                    - īntretinere costisitoare si pretentioasa.

            Generatoarele cele mai des utilizate sunt:

  • cu excitatie separata si serie antagonista (GESSA) (figura 5.5.a)
  • cu excitatie derivatie (figura 5.5.b)
  • cu poli divizati
  • cu cāmp transversal.

Figura.5.5. Generatoare de curent continuu

Reglarea curentului se face prin doua moduri:

  • modificarea curentului de excitatie prin Re (Ue)

·        cu reostatul Rs care modifica Isc.

            c) Redresoarele - sunt surse de sudare de curent continuu compuse dintr-un transformator de putere si un redresor (de seleniu, diode sau tiristoare de putere).

            Avantaje:       - lucreaza fara zgomot, si asigura suduri uniforme de calitate;

                                    - are factor de putere ridicat cos φ = 0,6-0,7;

                                    - este mai simplu si mai ieftin decāt convertizorul.

Dezavantaje:   - este un utilaj scump;

- se defecteaza usor (elementele semiconductoare

d.) Invertoarele -Masa acestor surse este mult mai mica decāt a surselor clasice. De exemplu pentru a produce un curent de sudare de 10 A īn cazul surselor clasice aceasta sursa va avea o masa cuprinsa īntre 8 - 10 kg, iar īn cazul surselor cu invertor masa acestora va fi cuprins īntre 1 - 1,2 kg.

Principiul de functionare a sursei cu invertor este prezentat īn figura 5.6.

Figura 5.6. Schema sursei cu invertor

1 - redresor; 2 - comutator cu tranzistor; 3 - transformator cu īnalta frecventa;

4 - redresor; 5 - bobina de netezire; 6 - pupitru de comanda; 7 - sunt;

8 - electrod si arc electric; 9 - reteaua trifazata

Curentul alternativ dat de reteaua de alimentare trifazica este redresat (1) si prin intermediul comutatorului cu tranzistor (2) este transformat īn curent alternativ de īnalta frecventa f > 20 kHz.

Pentru obtinerea unei tensiuni de frecventa īnalta este necesar un transformator (3) mult mai mic decāt la frecventa de 50 Hz. Dupa transformator un redresor (4) produce din nou curent continuu. Pentru netezirea acestui curent este introdusa īn circuit o bobina de netezire (5) a carei masa la fel este mult mai mica decāt la o sursa de sudare clasica.

Forma caracteristicii sursei īn timpul operatiei de sudare cu impulsuri se modifica cu ajutorul celor doua tranzistoare aflate īn comutatorul (2)

                            Avantajele principale ale surselor cu invertor sunt:

·           greutatea sursei este micsorata de circa 10 ori fata de cea specifica sursele precedente;

·            reducerea puternica a greutatii transformatorului si a inductantei de netezire;

·            posibilitatea oricarei forme de puls pentru curent de sudare;

Dezavantajele principale sunt:

·        necesitatea utilizarii unor tranzistoare de putere la tensiuni ridicate (800 - 1000 V)

·        sensibilitatea tranzistoarelor fata de supratensiunile ce apar pe reteaua de alimentare datorita altor masini electrice de forta, racordate la aceeasi retea de alimentare;

·        necesitatea montarii unui filtru de retea de constructie mai deosebita (cāt mai usor) care sa protejeze reteaua fata de tensiunile transmise prin diferite cuplaje, cu frecventa de 300 Hz care este frecventa maxima a impulsurilor de curent la sudare.

Electrozii folositi la sudarea manuala cu arc electric pot fi:

            -nefuzibili      - carbune;

                                    - wolfram;

            -fuzibili           - neīnveliti;

                                    - īnveliti.

            Īnvelisul trebuie sa asigure:

  • topirea uniforma a sārmei electrod;
  • amorsarea usoara si mentinerea stabila a arcului;
  • protectia arcului de atmosfera īnconjuratoare;
  • alierea metalului depus;
  • zgura usor de īndepartat.

Arcul electric la sudare cu electrod īnvelit este prezentat īn figura 5.7..

Figura 5.7. Arcul electric protejat

1 - inima metalica a electrodului; 2 - īnvelisul electrodului; 3 - picatura īn formare;

4 - coloana luminoasa a arcului; 5 - metalul de baza; 6 - baia topita;

7 - zgura solidificata; 8 - zgura lichida; 9 - curentul de gaz īn jurul arcului;

10 - metalul depus, cusatura; 11 - picatura de metal topit

Īn functie de rolul pe care īl au substantele care intra īn compozitia īnvelisului se pot grupa īn:

1.      Substante ionizante, care la temperaturi ridicate se ionizeaza usor.

2.      Substante zgurifiante, care produc zgura abundenta de greutate specifica mai mica decāt a otelului. Asigura racirea īnceata a cusaturii.

3.      Substante dezoxidante care intra usor īn combinatie cu oxigenul. Compusii lor intra īn zgura.

4.      Substante fluidizante si fondante care separa zgura si impuritatile din metalul topit, au punct de topire scazut.

5.      Substante gazefiante care produc gaze cu o suprapresiune īn spatiul arcului īmpiedicānd patrunderea aerului īn zona metalului topit.

6.      Liantii care asigura rezistenta, elasticitatea si mentinerea īnvelisului pe sārma.

7.      Plastifiantii care plastifica īnvelisul.

8.      Substante de aliere si de adaos.

            Dupa tipul īnvelisului electrozii de sudare pot fi:

·        oxidanti

·        acizi

·        titanic-rutilici

·        celulozici

·        bazici.

            Alegerea electrozilor se face pe baza a doua criterii principale:

a)     compozitia chimica sa fie cāt mai apropiata de cea a materialului de baza;

            b). caracteristicile mecanice sa fie cel putin egale cu cele ale materialului de baza (limita de curgere, rezistenta la rupere, alungirea, rezistenta la īncovoiere prin soc).

5.2.2. TEHNICA SUDĂRII CU ARC ELECTRIC

Se parcurg urmatoarele etape:

1.      Alegerea diametrului electrozilor si a valorii parametrilor  de sudare.

Pentru sudarea stratului de radacina se recomanda utilizarea diametrelor de electrozi (de) mici: 2,5 mm sau 3,25 mm (pentru usurarea accesului la radacina se va evita folosirea electrozilor cu īnvelis gros).

Alegerea diametrului electrodului se va corela cu dimensiunile efective ale rostului (vezi figura 5.8.)

Pentru executarea straturilor de umplere a rostului se recomanda utilizarea electrozilor de diametru mai mare (4 mm, 5 mm) sau chiar utilizarea electrozilor cu īnvelis gros cu pulbere de fier īn īnvelis.

Recomandarile sunt valabile īn cazul īmbinarilor sudate cap la cap si a īmbinarilor sudate de colt.

Īn functie de tipul īnvelisului electrodului se stabileste natura si polaritatea curentului de sudare Is (curent alternativ sau continuu) Īn cazul curentului continuu aceasta poate fi cu polaritate directa adica electrodul legat la polul negativ al sursei sau cu polaritate inversa cānd electrodul este legat la polul pozitiv al sursei.

Curentul de sudare depinde de tipul (marca) si diametrul electrodului, pozitia de sudare, felul trecerii, grosimea componentelor etc.

Pentru stabilirea curentului de sudare se folosesc diferite relatii [5] dar toate sunt functie de diametrul electrodului

Is = f (de)                                                                      (5.3.)

            Tensiunea arcului (Ua) depinde de lungimea arcului, tipul īnvelisului electrodului, curentul de sudare, diametrul electrodului, etc.

            Pentru stabilirea tensiunii arcului se utilizeaza relatia      (5.4.)

                        Ua = f (Is)                                                                     (5.4)

            Viteza de sudare vs  depinde de metalul de baza prin energia liniara ad­misa sa se introduca la sudare, aria trecerii, tipul si diametrul electrodului, pozitia de sudare, etc. Calculul vitezei de sudare se executa cu o relatie care este functie de Is

                        Vs= f (Is)                                                                       (5.5.)

            Energia liniara (ql ) se exprima cu relatia:

                                                                (5.6)

unde η este randamentul arcului electric

2.   Pregatirea materialelor īnainte de sudare. Ea consta īn curatirea locului care se īmbina prin sudare de oxizi, rugina si pete de grasime prin sablare cu peria de sārma sau prin aschiere. Rosturile se pregatesc prin aschiere conform desenului de executie al constructiei metalice (vezi figura 5.8.). Se pot pregati si prin taiere termica.

Figura 5.8. Forme de rosturi

3.                  Aprinderea si conducerea arcului. Īn functie de pozitia īn spatiu a sudurilor, electrodul trebuie tinut īntr-o pozitie corespunzatoare,

Metodele de amorsare a arcului sunt prezentate īn figura 5.9.

Figura 5.9. Metodele de amorsare a arcului electric

a.) aprindere de chibrit                b.) prin atingere

Operatorul trebuie sa fie preocupat totdeauna ca pozitia electrodului sa fie īnscrisa īntr-un plan perpendicular pe suprafata baii de metal necesara realizarii sudurii (vezi figura 5.10).

Figura 5.10. Pozitionarea electrodului

a). pozitie orizontala  pendulare; b). pozitie īnclinata  ;

c). pozitie verticala ; d). pozitie cornisa;

e.). pozitie peste cap

5.2.2.1.Imbinari cap la cap īn jgheab

            Electrodul se conduce perpendicular pe cele doua componente īn sectiune transversala, si la un unghi de 60-900 fata de perpenduculara sectiunii longitudinale īn directia de sudare ( vezi figura 5.11)

            Electrodul poate fi condus īn linie dreapta (cazul cel mai simplu) sau prin pendulare, pendulare sub forma de arce de cerc si prin tesere vezi figura 5.12.

Figura 5.11. Pozitia electrodului īn cazul sudarii cap la cap īn jgheab

            Īn general sudarea cu electrod invelit se utilizeaza la table peste 4 mm. Se poate suda si table mai subtiri pāna la 1 mm. Īn acest caz prinderea de sudura provizorie se va face la o distanta de 50 mm pentru ca la distante mai mari tablele se deformeaza si tablele dupa sudare nu vor fi īn plan.

Figura 5.12. Conducerea electrodului īn rost

a.) linie dreapta  b)pendulare īn zig-zag    c.)pendulare dupa arc de cerc

d.) tesere

            Īn cazul sudarii radacinii arcul se conduce īn linie dreapta. Pentru straturile de umplere electrodul poate fi condus īn doua feluri īn linie dreapta si pendulat. Daca se utilizeaza pendularea atunci latimea pandularii trebuie sa cuprinda toata latimea rostului vezi figura 5.13.

Figura 5.13. Cordoane de umplere

a.) prin pendulare           b.) conducerea electrodului īn linie dreapta

            Tablele īntre 15-25 mm se sanfreneaza īn X. Īn acest caz cantitatea de material de adaos topit este pe jumatate fata de senfren īn V sau Y la acelasi grosime de material, dar presupune acces la tabla din amblele parti. Peste 25 mm se recomanda utilizarea sanfrenului īn U sau dublu U.

Obs. Radacina īn toate cazurile se executa cu electrozi de diametru 2,5 mm

5.2.2.2. Sudarea īn jgheab a īmbinarilor de colt exterior

            Ca sa avem patrundere corespunzatoare, radacina se va suda cu electrod cu diametru de 2,5 mm . Īn functie de grosimea componentelor se va suda īn mai multe straturi (vezi figura 5.14)

Figura 5.14. Sudarea īmbinarii de colt exterior īn jgheb

5.2.2.3. Sudarea īmbinarilor de colt interior īn pozitie orizontala

            Īn acest caz pozitia relativa a celor doua componente este una orizontala ceaalalta verticala. Īn cazul unui cordon de colt pozitia electrodului trebuie sa fie īn bisectoarea unghiului. Īn cazul placii verticale de trecere pozitia electrodului este tot īn bisectoarea unghiului dar cu 1-2 mm mai sus de colt īn vederea repartizarii mai uniforme a caldurii. ( ca placa orizontala sa nu se supraīncalzeasca) vezi figura 5.15

Figura 5.15. Conducerea electrodului īn cazul realizarii unor cordoane de colt orizontal

a.)cordon de colt simplu             b si c.) cordon de colt cānd una din table trece peste colt

            Cordoanele de colt pāna la 5 mm se realizeaza dintr-un singur strat peste din mai multe functie de grosime.

            Sudarea īn jgheb a cordonului de colt este reprezentat īn figura 5.16.Radacina se va suda cu un electrod cu diametru mic de exemplu 2,5 mm sau maxim 3,25 mm. Un exemplu de realizare a unui cordon de colt mai mare de 5 mm este prezentat īn figura 5.17.. Īn acest caz se urmareste realizarea unui triunghi isoscel adica a=b figura 5.17.

            Figura 5.16. Sudarea īn jgheab                                        Figura 5.17. Sudarea unei īmbinari

            a unei īmbinari de colt                                                    de colt din mai multe rānduri

5.2.2.4. Sudarea verticala a unor īmbinari cap la cap

            Electroda se conduce pe un plan perpendicular pe suprafata tablelor componentelor. Īn cazul sudarii radacinii sau realizarea unui cordon dintr-o singura trecere, electroda va fi condus sub forma de triunghi conform figurii 5.18.a.. Radacina se va suda cu electrod cu diametrul de Ų2,5 mm

Figura 5.18. Conducerea electrodului īn cazul sudarii verticale a unui cordon cap la cap

a.)conducerea electrodului īn cazul sudarii verticale ascendent      b ) suderea verticala a tablelor subtiri

c si d) sudarea verticala a tablelor mai groase cap la cap ascendent si descendent

            Radacina se va suda cu un electrod cu diametrul de Ų2,5 mm. Important este alegerea curentului de sudare. La curenti prea mari apare curgerea baii, la curenti prea mici se lipeste electrodul de piesa, respectiv apar defecte īn īmbinare.

            Īn cazul sudarii unui cordon din mai multe straturi tehnica de conducere a electrodului este reprezentat īn figura 5.19

Figura 5.18. Sudarea verticala a unei īmbinari cap la cap din mai multe straturi

a) conducerea electrodului īn cele trei straturi (punctul reprezinta oprire)     b) sectiunea cordonului inaintea ultimului strat      c) dupa ultimul strat

5.2.2.5. Sudarea verticala a unor īmbinari de colt interior

            Cordonul se realizeaza prin pendularea sub forma truinghiulara ascendent. Aceasta miscare trebuie sa fie cāt se poate de uniforma. Diametrul electrodului folosit va fi de Ų2,5 mm

Figura 5.19. Conducerea electrodului la sudarea verticala a cordoanelor de colt

a.) sudarea radacinii sau a unui cordon de colt     b.) sudarea cordonului de colt vertical din mai multe treceri

5.2.2.6. Sudarea cap la cap orizontala pe perete vertical (cornisa)

            Este o pozitie destul de dificil de executat. Radacina se executa cu electrod de diametru de Ų2,5 mm descriind cercuri.vezi figura 5.20.

Figura 5.20Sudarea cap la cap orizontala pe perete vertical( cornisa)

a.)executarea radacinii.   b.)conducerea electrodului prin miscare de rotatie

c.)sudare gresita            d.)straturile de umplere

            Cordoanele de umplere se realizeaza de jos īn sus.

5.2.2.7. Sudarea peste cap (cap la cap si de colt)

            Se utilizeaza electrod special pentru aceasta pozitie ca baia de metal topit sa nu se desprinde din cauza fortei gravitationala. Se sudeaza cu arc cāt mai scurt, baia de metal topit trebuie sa fie cāt mai mica. Radacina se sudeaza cu electrod de diametru Ų2,5 mm iar restul straturilor cu Ų3,25 mm. Pregatirea rosturilor īn acest caz se va executa mai pretentios, Pozitia electrodului se va conduce conform figurii 5.21

Figura 5.21 Pozitia electrodului la realizarea unui cordon cap la cap īn pozitia peste cap

            La sudarea cordoanelor de col' peste cap radacina se sudeaza cu electrod cu diametrul de Ų2,5 mm Electrodul se conduce pe bisectoarea unghiului adica la 450 respectiv 700 la directia de avans a electrodului. Vezi figura 5.22

Figura 5.22. Sudarea peste cap a īmbinarilor de colt.

a.)si b) pozitia electrodului la sudarea radacinii     c)realizarea straturilor

5.2.2.8. Īncarcare prin sudura

            Īn cazul pieselor reperelor care au suferit coroziune īn adāncime. Se utilizeaza material de adaos identic cu material de baza. Īn cazul cānd materialul de baza trebuie acoperit cu un strat care sa reziste la coroziune sau de o rezistenta mai mare, materialul de adaos va fi mult diferit de material de baza. Īn acest caz prima data se sudeaza un strat de tampon filiform cu un material de adaos intermediar din punct de vedere a caracteristicilor.

            Pregatirea suprefetelor īnainte de īncarcare se prezinta pe figura 5.23

                                                Incorect                                    corect  

5.23. Pregatirea materialului de baza pentru īncarcare

Ordinea de īncarcare se face conform figurii 5.24

            Rāndurile trebuie trase paralel.

Figura 5.24. Īncarcarea suprafetei

a) īntr-un strat longitudinal           b) īn mai multe straturi longitudinal

c). Longitudinal transversal


Document Info


Accesari: 27396
Apreciat:

Comenteaza documentul:

Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta


Creaza cont nou

A fost util?

Daca documentul a fost util si crezi ca merita
sa adaugi un link catre el la tine in site

Copiaza codul
in pagina web a site-ului tau.

 


Copyright © Contact (SCRIGROUP Int. 2014 )