Colegiul Tehnic Nicolaie Titulescu
Medgidia
PROIECT
De Absolvire a Examenului de Certificare
a Competentelor Profesionale pentru
Nivelul 2
Prof. Coordonator: Elev:
Meserie: - Sudor
Anul 2010
Tema Proiectului:
Procedeul de sudare cu fascicul de electroni
Cuprins :
Argumentul
Principiul procedeului
Parametrii de sudare
Instalatiile folosite la sudarea cu fascicul de el 515h75f ectroni
Defecte intalnite la sudarea cu fascicul de el 515h75f ectroni
Aplicatiile sudarii cu fascicul de electroni
Mecanismul formarii cusaturii
Sistemul de comanda si reglare
Anexe
Bibliografie
Bibliografie:
Procedee neconventionale de sudare
C. Boarna , D. Dehelean , I. Arjoca
Editura Facla
V. Popovici , S. Sontea , N. Popa
C. Sarlau , L. Milos , S. Onanu
- Agenda Sudorului
Principiul Procedeului
Sudarea cu fascicul de electroni face parte din grupa procedeelor de sudare prin topire.
Sursa termica o constituie un fascicul de electroni concentrat , avand o viteza si ca urmare o energie cinetica mare care bombardeaza componentele de sudat .
La impactul fascicolului de electroni cu componentele de sudat , energia cinetica a acestuia se transforma in caldura si are loc incalzirea locala , rapida a materialului .
Procesul de sudare decurge in vid deoarece atmosfera provoaca franarea si dispersia fasciculului .
Procedeul de sudare cu fascicul de electroni coopereaza cu densitatea de o foarte mare putere .
Se prezinta puterile specifice pentru diferite procedee de sudare prin topire .
Sunt indicate de asemenea suprafetele minime de actiune ale surselor termice respective ,in comparatie cu cel de-al doilea procedeu de sudare cu suprafata subminima de actiune .
Sudarea cu fascicul de electroni avand loc in vid asigura o protectie a materialului topit fata de actiunea gazelor .
Procentul de impurificare la sudarea cu fascicul de el 515h75f ectroni la un nivel de vid de 10⁻⁴ torr reprezinta cca 10⁻ᶟ torr din valoarea corespunzatoare sudarii in mediu de argon .
Parametrii de Sudare
La sudarea cu fascicul de electroni se pot defini urmatorii parametrii de sudare:
- tensiunea de accelerare , U ,
- curentul fasciculului de electroni , I ,
- curentul de focalizare , Ip ,
- distanta focala , df ,
- diametrul fascicolului de electroni , d ,
- distanta de tir (distanta de la suprafata interioara a tunului electronic la suprafata componentei de sudat ) , dt ,
- viteza de sudare , vs ,
- presiunea in camera tunului , Pt ,
- presiunea la locul sudarii , Ps ,
- forma , amplitudinea si frecventa oscilatiilor si directia de oscilare a fascicolului de electroni ,
- directia si unghiul de deflexie al fascicolului de electroni fata de axa electronoptica a tunului ,
- forma si durata impulsurilor la sudarea in regim de impulsuri ,
- modul de variatie al curentului fasciculului la inceputul si la sfarsitul sudarii (slope control),
- natura dimensiunilor si viteza de introducere a materialului de adaos in sudura , in cazul sudarilor cu material de adaos ,
- tratamentul termic inainte sau dupa sudura (pre sau postincalzire).
Densitatea de putere mare a procesului reduce pierderile prin conductie termica , marind astfel patrunderea sudarii .
Se ajunge in felul acesta sa se sudeze printr-o trecere , fara material de adaos componentele cu grosimi de pana la 300 mm respectiv cu viteze de sudare ridicate (pana la 15-20 n/min).
Energia liniara la sudarea cu fascicul de el 515h75f ectroni este 3-10% din valoarea corespunzatoare sudarii manuale cu electrozi inveliti .
Energiile liniare folosite la sudare prin diferite procedee a unor table din otel-carbon cu grosimea de 10 mm . Datorita concentrarii puterii energiei ,precum si a formei sudarii tensiunile si deformatiile introduse prin sudarea cu fascicul de el 515h75f ectroni sunt semnificativ mai reduse decat cazul altor procedee de sudat .
Procesul de cedare a energiei fascicolului de electroni este influentat de urmatoarele fenomene :
- reflexia electronilor pe suprafata invelisului topit
- focalizarea electronilor sub actiunea ionilor pozitivi produsi prin ciocnirile vaporilor in tubul capilar
-transmiterea de caldura din tubul capilar prin radiatie si prin condensarea vaporilor .
Instalatiile folosite la Sudarea cu Fascicul de Electroni
Un echipament de sudare cu fascicul de electroni se compune din urmatoarele parti principale :
- tun electronic
- camera de sudare
- sistem de vidare
- sistem de alimentare
- sistem de comanda si reglare
In functie de tensiunea de accelerare cu care coopereaza , echipamentele de sudare se clasifica in doua grupe :
- echipament de sudare tensiune joasa , 30-60 kV,
- echipament de sudare tensiune inalta , 150-175 kV,
In functie de presiunea la locul sudarii , echipamentele de sudare pot fi :
- echipamente de sudare in vid inaintat (10⁻⁴ torr)
- echipamente de sudare in vid partial (10⁻² torr)
- echipamente de sudare in atmosfera.
In functie de regimul de lucru echipamentele de sudare pot fi clasificate in :
-echipamente de sudare standard
- echipamente de sudare cu regim ciclic
- echipamente de sudare cu regim continuu.
Defecte intalnite la Sudarea cu Fascicul de Electroni
La sudarea cu fascicul de electroni pot sa apara defecte ale imbinarilor sudate .
Unele dintre acestea sunt proprii procedeelor de sudare prin topire , altele sunt tipice sudarii cu fascicul de electroni . Frecventa si marimea defectelor la sudare cresc cu grosimea materialului , fiind functie de natura materialului de baza si tehnologia de sudare aplicata .
Global , incidenta defectelor la sudarea cu fascicul de el 515h75f ectroni este mai redusa decat in cazul procedeelor conventionale de sudare .
In general pot sa apara urmatoarele defecte de sudare :
- porozitate
- suduri reci
- fisurare
- incluziuni
- devierea fascicolului pe linia imbinarii , oscilatiile patrunderii .
La sudarea cu fascicul de electroni cu patrundere incompleta a sudarii in grosimea materialului este posibila aparitia unui defect specific procedeului si anume porozitate la radacina .
Aceasta se datoreaza vaporilor de metal si gazelor retinute la radacina sudurii precum si unei tensiuni superficiale insuficiente a metalului topit .
Deoarece defectul este un concentrator de tensiune se recomanda evitarea sudarilor nepatrunse complet in cazul pieselor solicitate dinamic .
Aplicatii
In prezent procedeul de sudare cu fascicul de electroni a depasit sfera de experimentare si cunoaste o dezvoltare industriala in continua crestere . Se apreciaza ca in lume lucreaza , la ora actuala , in industrie peste 2000 de instalatii de sudare .
In timp ce la inceputul aplicarii procedeului de sudare cu fascicul de electroni se sudau mai ales materialele reactive sau refractare ce nu puteau fi sudate cu procedeele conventionale obisnuite , astazi centrul de greutate al aplicatiilor il constituie sudarea otelurilor pentru structuri sudate , a otelurilor aliate si a aluminiului .
Pe langa motivatia tehnica , sudarea cu fascicul de el 515h75f ectroni beneficiaza in prezent , in cele mai multe cazuri de aplicarea si de motivatia economica .
Sudarea cu fascicul de electroni permite nu numai inlocuirea unor procedee de sudare conventionale , ci si operarea unor modificari substantiale in conceptia diferitelor produse in primul rand prin posibilitatea de a realiza piese complicate din elemente simple sudate intre ele.
In domeniul aeronauticii se sudeaza , printre altele , rotoare de turboreactoare si structuri metalice de avion .
Un rol important revine in acest domeniu reparatiile prin sudare a diferitelor piese componente .
Mecanismul formarii cusaturii
La inceput cantitatea de caldura dezvoltata topeste materialul creand o cavitate de forma cliptica.
Presiunea inalta ce se formeaza in cavitate deschide canalul "O" si antreneaza un curent de material vaporizat . Acest curent duce la aparitia unor zone unde densitatea de vapori scade , electronii sunt mai putin imprastiati si se formeaza ioni de vapori care contribuie la refocalizarea fascicolului de electroni la baza primei concavitati in punctul Pz .
In continuare procesul se repeta similar .
Caracteristicile cusaturii realizate cu fascicul de electroni sunt :
- cusatura ingusta datorita diametrului mic al fascicolului si vitezelor mari de sudare ;
- laturile cusaturii sunt aproape paralele si zona influentata termic are dimensiuni reduse ;
- raportul adancime pe latime , cusatura este pana la 1/50 ;
-caldura utilizata si laturile paralele ale cusaturii fac ca tensiunile interne sa fie mici in raport cu alte procedee si de aceea tensiunile interne , deformatiile si tendinta de fisurare ale imbinarii sunt mici ;
- rezistenta imbinarii este de egala rezistenta cu materialul de baza .
Sistemul de Comanda si Reglare
Sistemul de comanda si reglare asigura posibilitatea executiei operatiilor necesare deservirii echipamentului de sudare , respectiv a urmaririi modului de functionare a acestuia .
In acelasi timp , sistemul permite reglarea parametrilor de sudare .
Echipamentele de sudare moderne asigura o autoreglare a parametrilor de sudare in functie de starea momentana a procesului de sudare .
Pentru aceasta se utilizeaza ca date de referinta componentele fascicolului de electroni prezentate si anume :
- curentul electronilor retrodifuzati Ir ;
- curentul preluat de piesa Ipi ;
- curentul de patrundere Ip .
Pe baza prelucrarii datelor de referinta sistemul de reglare intervine in procesul de sudare actionand asupra puterii fascicolului de electroni , focalizarea acestuia si viteza de sudare .
Calitatea unei suduri depinde de precizia de pozitionare a fascicolului de electroni pe linia imbinarii .
Un fascicul de electroni de putere redusa este oscilat perpendicular pe linia imbinarii si se masoara curentul produs de electronii retrodifuzati Ir , atat timp cat fasciculul produs se afla pe piesa , curentul Ir , are o valoare constanta .
In momentul in care fascicolul traverseaza imbinarea valoarea acestui curent scade considerabil . Daca se culege semnalul Ir pe ecranul unui osciloscop pe care este vizualizata si axa electronoptica a tunului electronic se poate corecta pozitionarea fascicolului de electroni fata de linia imbinarii .
Argumentul
In sudarea cu fascicul de electroni care are loc in vid se remarca unele avantaje clare dupa cum urmeaza :
- o buna focalizare a fascicolelor ;
- suprafetele sunt protejate de mediul gazos exterior , de oxidare si de impurificare cu gaze ;
- sudarea nu necesita material de adaos pentru planeitatea suprafetelor dupa sudarea pieselor de grosimi mari ;
- puterea fascicolului este reproductil fiind precis controlata si dozata dupa nevoie ;
- densitatea mare de energie pe suprafata de impact determina o incalzire locala , rapida a pieselor pana la topirea lor .
Unele dezavantaje mai frecvente pentru sudura cu fascicul de electroni sunt costurile mari de intretinere si achizitionare , utilizarea sudurii pentru piese de diametre mici necesita o pregatire atenta a rostului pieselor de sudat si personal calificat .
Un alt dezavantaj intalnit este producerea razelor X in procesul de sudare ceea ce impune luarea de masuri suplimentare de Protectie a Muncii .
Necesitatea crearii vidului limiteaza dimensiunile piesei ce se asambleaza prin acest procedeu .
Tensiunea de accelerare cu care opereaza echipamentele de sudare pot fi clasificate in doua grupe , echipament de sudare de tensiune joasa , 30 - 60 kV si echipament de sudare de tensiune inalta , 150 - 175 kV . La sudarea cu fascicul de electroni cu patrundere incompleta a sudarii in grosimea materialului este posibila aparitia unui defect specific procedeului si anume porozitate la radacina .
Deoarece defectul este un concentrator de tensiune se recomanda evitarea sudarilor nepatrunse complet in cazul pieselor solicitate dinamic .
Cantitatea de caldura dezvoltata topeste materialul creand o cavitate de forma cliptica . Presiunea inalta formata in cavitate deschide canalul ce antreneaza un curent de material vaporizat .
Echipamentele de sudare moderne asigura o autoreglare a parametrilor de sudare in functie de starea momentana a procesului de sudare .
Pentru aceasta se utilizeaza ca date de referinta componentele fasciculului de electroni prezentate cum ar fi curentul electronilor difuzati , curentul preluat de piesa si curentul de patrundere .
Un fascicul de electroni de putere redusa este oscilat perpendicular pe linia imbinarii si se masoara curentul produs de electronii retrodifuzati atat timp cat fasciculul produs se afla pe piesa , curentul avand o valoare constanta .
Daca se culege semnalul pe ecranul unui osciloscop pe care este vizualizat si axa electronoptica a tunului electronic se poare corecta pozitionarea fasciculului de electroni fata de linia imbinarii .
|
