SUDAREA METALELOR

SUDAREA METALELOR

1.Generalitati

Sudarea este o metoda de imbinare nedemontabila a doua corpuri metalice, prin stabilirea unor legaturi intre atomii marginali ai celor doua corpuri, in anumite conditii de temperatura si presiune.

Avantajele metodei :

- fata de celelalte procedee de asamblare(in special nituirea) se realizeaza o economie de material (nu se suprapun tablele),se realizeaza etanseitatea imbinarii si in absenta gaurilor pentru nituri creste rezistenta asamblarii.

- fata de piesele turnate se obtin constructii mai suple, consumul de manopera la sudare este mai mic, iar rezistenta la rupere a materialelor laminate(care se sudeaza)este mai mare decat a celor turnate.

- se pot obtine constructii mixte formate din mai multe parti fiecare din alt material sau obtinuta prin alt procedeu tehnologic.

- pentru a suda materiale uzuale utilajele necesare sunt accesibile si simple.

Dezavantaje:

- nu se pot executa serii de fabricatie mari

- de multe ori dupa sudura urmeaza tratament termic

- procedeele tehnologice de sudare de mare productivitate necesita utilaje scumpe

Aprinderea arcului se realizeaza prin contact metalic intre electrodul de sudura si piesa. Curentul de scurtcircuit incalzeste puternic prin efect Joule zona rezistenta provocand o topire locala, dupa care retragandu-se electrodul are loc amorsarea propriu-zisa a descarcarii .

2) Perioada arcului stationar, in care arcul arde stabil la o tensiune Ua si un curent de sudare Is, in urma atingerii unui echilibru cvasistationar al fenomenelor de ionizari recombinari, disocieri-asocieri.

Repartitia tensiunilor pe arc nu este uniforma.

Arcul are trei zone : ZK - zona catodica

ZA - zona anodica

CA - coloana arcului

1 = electrod fuzibil

2 = metal lichid

3 = piesa de sudat

Fig.6. Amorsarea arcului electric pentru sudare

Avantajele sudarii sub strat de flux sunt :

Etapele la sudarea automata sunt :

I. Pregatirea marginilor in vederea sudarii

Realizarea rosturilor cu grad ridicat de precizie se face prin prelucrari mecanice. In mod curent se foloseste debitarea cu flacara oxiacetilenica. Zona rostului se curata de vopsea si ulei. Alinierea si centrarea rosturilor contribuie la uniformitatea cordoanelor realizate, deoarece sudorul nu poate interveni in timpul lucrului, arcul fiind acoperit. Tablele se prind in puncte de sudura.

Pentru amorsarea arcului se prevad adaosuri.

- sudurile semiautomate se aplica pentru cusaturi cu lungime mica; sectiune mica si acces dificil. Metoda se aplica pentru sudurile de colt. Capului de sudare i se ataseaza o palnie cu flux si sudorul realizeaza deplasarea manuala de-a lungul cusaturii. Se folosesc sarme de sudare cu diametrul electrodului mai mic de 2 mm, pentru a se realiza autoreglarea arcului. Lungimea libera a capatului liber al electrodului este de 203o mm. Se sudeaza si curent continuu cu polaritate inversa.

In scopul imbunatatirii performantelor tehnologice se foloseste arcul pulsat care se obtine prin suprapunerea peste curentul de baza cu intensitate mica si caracter permanent a unui curent de impuls cu valoare mare si frecventa variabila. Arcul pulsat are rolul de a regla patrunderea.

de Is

(DC ^-- ) (DC ⁺ )

2,4 13o-23o 12-15

3,2 22o-310 20-40

3) Tensiunea arcului (Ua) se poate determina cu ajutorul formulei :

Ua = 10+0,04 Is

Tensiunea de amorsare este de95 V la W pur si scade la 40…75 V la cei aliati cu thoriu.

4) Gazul de protectie

Argonul se produce si se livreaza comprimat in butelii. Exista conform STAS 7956-75 cinci tipuri de puritate A,B,C,D,E.

3. Tehnologia sudarii dupa procedeul WIG

I. Pregatirea marginilor in vederea sudarii.

La tablele sub 2mm grosime se foloseste rasfrangerea marginilor. Fara prelucrare se pot suda table cu grosimi pana la 8 mm. Prelucrarea marginilor in cazul sudarii cu material de adaos este similara ca la sudarea prin procedee obisnuite, dar unghiurile rosturilor sunt mai mici.

II. Asigurarea protectiei cu gaz

Gazul este suflat spre baia de sudura, concentric cu electrodul de W. Realizarea protectiei radacinii in vederea prevenirii oxidarii se poate realiza cu ajutorul unor dispozitive speciale.

Se sudeaza in curent continuu cu polaritate directa la incarcare si inversa la sudare.

- Pistoletul se va inclina la 7580^o fata de piesa.

5. Surse de curent pentru sudarea cu arc electric

Dupa cum s-a aratat anterior exista trei parametri importanti ai arcului electric de sudura :

Specific procedeului de sudare cu flacara de gaze sunt fluxurile dezoxidante(decapante). Ele au rolul de a dizolva oxizii metalici formati si de a-i transforma intr-o zgura usor fuzibila. Fluxurile nu au caracter universal fiind folosite in raport cu particularitatile de sudare. Fluxurile se introduc in zona de sudare prin imersia periodica a vergelei.

1 = flacara de gaze

2 = sarma de sudura

3 = metal de baza

4 = baie de metal topit

5 = metal depus

Fig.27. Schema de principiu a sudarii cu flacara

Flacara de sudare constituie sursa termica care asigura caldura necesara topirii metalului de baza si a celor de adaos. Ea se obtine prin arderea acetilenei in oxigen la iesirea din arzator. La o flacara de gaze pentru sudare se disting mai multe zone.

1)Nucleul luminos

2)Flacara primara

3) Flacara secundara

1 = zona rece ( amestec de gaze neaprinse )

2 = nucleul luminos

3 = flacara primara

4 = flacara secundara

a = flacara carburanta

b = flacara oxidanta

Fig. 28. Flacara de sudura la sudarea cu gaze

In nucleul 1 are loc disocierea acetilenei dupa reactia C₂H₂+O₂ 2C+2H+O₂ si inceputul arderii elementelor de disociere (C+H). Zona contine carbon liber incandescent care produce o lumina de un alb orbitor. De aceea se numeste si con luminos.

In zona 2 are loc reactia de ardere primara a carbonului si formarea oxidului de carbon. Arderea primara se produce cu degajarea unei cantitati mari de caldura, astfel incat aici se dezvolta temperatura maxima a flacarii.

2C+2H+O₂ 2CO+H₂+450000[KJ / kmol]

Prezenta carbonului si hidrogenului dau un caracter reducator acestei zone. Zona primara este denumita si zona reducatoare. Temperatura maxima este de 3000⁰C si se dezvolta la o distanta de 25mm de conul luminos. Piesele care se sudeaza se dispun la o distanta de 25mm de conul luminos. Flacara primara inconjoara nucleul luminos si este transparenta.

In flacara secundara, denumita si de imprastiere are loc arderea completa a compusilor formati din zona primara. Structura si forma flacarii oxiacetilenice depind de compozitia amestecului gazos.

O_{2 =}1,1..1,2 amestec normal , flacara neutra

C₂H₂

PC₂H_2max=1,5*10⁵MPa;PO_2max=5*10⁵MPa

Flacara arde linistit si zonele sunt perfect delimitate

O_{2 =}1,21,5 flacara este oxidanta

C₂H₂

O₂este in cantitate mare. Flacara este violeta si arde cu zgomot puternic. Zonele flacarii sunt mai reduse ca dimensiuni. Oxigenul conduce la procese de oxidare sau ardere a elementelor materialului de baza.

Se foloseste in special la sudarea alamelor.

O_{2 =}0,70,9 flacara are un exces de C₂H₂si este carburanta. Conul luminos se lungeste.

C₂H₂

O parte din carbon nu se arde si apare sub forma de funingine.

Pentru sudarea materialelor feroase se foloseste flacara neutra sau reducatoare.

Gaze folosite la sudare

. Defectele , controlul si remedierea imbinarilor sudate

Avand in vedere multitudinea factorilor care influenteaza procesul de sudare posibilitatea aparitiei defectelor este mai mare la sudarea metalelor decat la alte metode tehnologice.

Defectele de sudura sunt descrise in STAS 7084-196 Dintre toate defectele cele mai complexe probleme le ridica aparitia fisurilor. Dupa temperatura la care apare fisura poate fi :

n    la cald - apare in timpul cristalizarii primare a baii; (elementele ce favorizeaza aparitia fisurii sunt C, P,S, iar cele atenuatoare Mn, Cr, Mo, V);

n    la rece sub 200 C si este determinata de marimea tensiunilor remanente.

STAS-ul prevede urmatoarele grupe de defecte :

n    abateri dimensionale ( latime neuniforma, suprainaltare, concavitate, marimea neuniforma a catetelor);

n    defecte exterioare ale sudurii (arderea metalelor, pori, fisuri, cratere nesudate, santuri marginale, suduri incomplete);

n    defecte interioare ale sudurii (incluziuni de gaze, zgura, lipsa de patrundere, lipsa de topire, defect de structura, defecte la radacina);

Controlul sudurilor se poate face:

n    vizual;

n    cu lichide penetrante;

n    cu ultrasunete;

n    prin gamagrafiere;