Capitolul 6_Sudarea Cu Arc Electric

SUDAREA METALELOR SI ALIAJELOR

TANAVIOSOFT 2011 C 6

Capitolul 6

SUDAREA MANUALA CU ARC ELECTRIC CU ELECTROZI INVELITI. 6.SUDAREA CU ARC ELECTRIC

6.1.ARCUL ELECTRIC Una dintre cele mai folosite surse de energie pentru îmbinarea metalelor este arcul electric. Arcul electric poate fi cu acţiune directă, în care caz el este format şi menţinut între un electrod de metal sau de cărbune şi piesa de sudat, legate la o sursă de curent de sudare. Cu ajutorul arcului se realizează topirea marginilor pieselor de sudat, adică a metalului de bază, şi totodată a metalului de adaos, fie prin topirea electrodului, dacă acesta este fuzibil, fie prin introducerea de metal de adaos în arcul format între un electrod nefuzibil şi piesa de sudat.

1

Autor : profesor Tănase Viorel



Fig.6.1.1.a

Fig.6.1.1.b

Arcul electric mai poate fi format şi între doi electrozi de cărbune sau doi electrozi metalici nefuzibili (din wolfram), legaţi la o sursă de curent continuu, independent de piesa de sudat, cu arcul menţinut deasupra rostului de sudat. în acest caz, arcul electric de sudare este cu acţiune indirectă. La un contact uşor între electrod şi piesa de sudat, arcul formează o descărcare electrică puternică şi se menţine numai dacă intervalul dintre electrod şi piesă, format din gaze şi vapori supraîncălziţi, este ionizat, adică devine conductor, cu sarcini electrice libere (ioni şi electroni).

Fig.6.1.2

Pentru aceasta este necesar ca între electrod şi piesa de sudat să existe o cădere de tensiune U (măsurată în volţi, V) şi să circule un curent electric I (măsurat 2




în amperi, A), adică să fie dezvoltată o putere de ionizare UI (măsurată în waţi, W) suficientă ca atomii să se disocieze în ioni şi în electroni, astfel încît aceştia să curgă continuu în intervalul dintre electrod şi piesă. Dacă electrodul este legat la polul negativ, adică este catod, electronii formaţi sînt respinşi spre anod (piesă) şi aceasta se produce cu atît mai intens cu cît temperatura catodului este mai mare. Această legătură, adică cu electrodul legat la polul (—) se numeşte directă. Se formează pe electrod o pată catodică care emite electroni şi pe piesă o pată anodică bombardată continuu le electroni, cu temperatura mai înaltă decît a petei catodului.În cazul cînd electrodul este anod şi piesa catod, menţinerea arcului este mai dificilă, deoarece pata catodică formată pe piesă fiind în mişcare (la deplasarea electrodului), emisia de, electroni este mai greoaie; în acest caz, pata catodică formată nu are timp suficient să ajunga

Fig.6.1.3

la temperatură înaltă pentru ca emisia de electroni să fie cit mai mare. Această legătură se numeşte inversă. Pentru unii electrozi însă, această legătură inversă este favorabilă, în special atunci cînd topirea acestora este mai greoaie (electrozi mai greu fuzibili din sîrmă aliată sau electrozi gros înveliţi). Temperatura anodului este însă întotdeauna mai mare decît a catodului, cu cîteva sute de grade, din cauza bombardamentului electronilor, care întotdeauna trec de la catod la anod. In figura 6.1.3. sînt reprezentate arcul electric de sudare la folosirea electrodului neînvelit şi învelit, petele catodică şi anodică în cazul polarităţii directe şi transferul de metal în sensul electrod-piesă de sudat. În jurul sudurii se produc stropi de metal şi zgură, iar în cazul sudării cu electrod învelit, sudura este acoperită de un strat de zgură. în jurul coloanei arcului se formează un înveliş de gaze şi vapori supraîncălziţi, care nu permit accesul aerului în baia de sudură. 3




În cazul sudării cu curent alternativ, din cauza schimbării polarităţii, menţinerea arcului nu este posibilă decît dacă se iau măsuri speciale de ionizăti-e a intervalului, deoarece schimbarea polarităţii (de 100 de ori pe secundă, la frecvenţa de 50 Hz) îngreuiază formarea continuă a petei catodice care emite electroni. Dacă electrodul sau învelişul acestuia conţin elemente uşor ionizate, cum sînt: K, Na, Ca, Mg, Al, atunci arcul se menţine uşor. Pentru menţinere este însă necesar ca mai întîi să se facă amorsarea, care se realizează printr-un contact uşor al electrodului de piesă, urmat de îndepărtarea lui scurtă. Imediat ce sînt create condiţiile de ionizare, iar tensiunea şi curentul sînt corespunzătoare, arcul se menţine uşor, dacă este creat un interval de cîţiva milimetri (2—5 mm), necesar operaţiei de sudare. La producerea contactului se creează un scurtcircuit, iar intensitatea mare de curent dezvoltă o mare cantitate de caldura, care produce topirea superficială a asperităţilor de pe suprafeţele anodului şi catodului în contact, astfel că poate începe emisia de electroni. După ce electrodul este îndepărtat de piesă, emisia, dacă este permanentă, stabileşte curgerea continuă a curentului. în afară de electroni se mai formează şi ioni pozitivi, care sînt atraşi de catod. Stabilindu-se aceste curgeri în două sensuri, arcul se menţine sub formă de coloană între cele două pete, catodică şi anodică, care mărginesc coloana, astfel încît circuitul electric este permanent stabilit. În coloana centrală a arcului, formată între cei doi electrozi, temperatura este superioară temperaturilor celor două pete ale arcului, din cauza ciocnirilor care se produc între ioni şi electroni. Un rol foarte important îl are pata catodică, care este preferabil să se formeze pe vîrful electrodului, în care caz arcul se menţine uşor. La sudarea cu polaritate inversă şi sudarea cu curent alternativ, această condiţie nu este satisfăcută şi, în acest caz, pentru o uşoară menţinere a arcului, se introduc elemente uşor ionizate, menţionate mai înainte. Vîrful electrodului fiind adus la incandescenţă, respectiv la topire, metalul trece în picături prin intervalul arcului spre piesă, în sensul electrod-piesă, indiferent de polaritate, producîndu-se astfel transferul metalului prin arc. Iluminarea arcului fiind foarte puternică, pentru urmărirea procesului este necesară folosirea unui geam colorat, numit vizor. Pentru menţinerea arcului sînt necesare trei mişcări ale electrodului faţă de piesă: prima, de apropiere a electrodului pe măsura topirii acestuia, astfel încît arcul să fie menţinut la lungimea necesară; a doua, de mişcare transversală, pendulară, pentru topirea marginilor de sudat şi pentru obţinerea lăţimii necesare a su4




durii, şi a treia — de înaintare a electrodului pe linia de sudare. Metalul este transferat din electrod în baia de sudură în picături.

Fig.6.1.4.Miscarile necesare

Polaritatea inversă este folosită la electrozi cu înveliş gros, în funcţie de natura învelişului. în prezent, fabricile livrează electrozi cu înveliş subţire, mediu şi gros şi pentru sudarea cu curent alternativ, deoarece învelişurile conţin materiale uşor ionizante. Lîngă pata catodică se află zona catodică, ce formează sursa de electroni care ionizează intervalul arcului şi care se caracterizează printr-o cădere mare de tensiune de 8—15 V. Temperatura petei catodice variază în funcţie de compoziţia metalului, fiind pentru cărbune de circa 3150cC, iar pentru fier de 2 200°C. La anod, căderea de tensiune este mai redusă, fiind de 2—3 V, în schimb are o temperatură mult mai mare, de circa 4 000°C pentru cărbune şi 2 300°C pentru fier. În coloana arcului (plasma), căderea de tensiune este mai mare de 6—12 V, iar temperatură urcă, la sudarea cu electrozi de oţel, pînă la 6 200°C, pentru curenţi de circa 230—250 A. În jurul coloanei arcului se formează flama arcului. Dacă se reprezintă căderile de tensiune în funcţie de intensitatea curentului, se constată că pentru anumite lungimi ale arcului, cînd curenţii sînt mici, tensiunea scade cu creşterea curentului, ca apoi să rămînă practic constantă, iar la curenţi mari să crească. După amorsare, cînd curenţii sînt încă reduşi, tensiunea este mare, apoi scade, ca începînd de la curenţii de 80 A tensiunea să rămînă practic constantă cu creşterea curentului. La curenţi mari, peste 200 A, tensiunea necesară menţinerii arcului creşte odată cu creşterea curentului. Pentru curenţi de circa 70—80 A, tensiunea arcului 5




este de circa 16—18 V la lungimea arcului de circa 2,5—3 mm. La curenţi de 120— 150 A, lungimea arcului este de 4—5 mm şi tensiunea de 20—22 V, în funcţie de felul învelişului. Tensiunile de menţinere cresc odată cu grosimea învelişului electrozilor. Puterea calorică efectivă a arcului de sudare este însă mai redusă, deoarece intervin pierderile care variază în funcţie de procedeul folosit; de aceea, relaţia puterii calorice mai trebuie înmulţită şi cu un coeficient IQ, care reprezintă randamentul procesului de încălzire a piesei, a cărui valoare este de: 0,50—0,65, în cazul folosirii electrozilor neînveliţi sau cu învelişuri stabilizatoare; — 0,50—0,60, la sudarea în mediu de gaz protector cu electrozi nefuzibili; — 0,70—0,85, la sudarea cu electrozi înveliţi; — 0,80—0,95, la sudarea sub flux. Căldura dezvoltată de arcul electric pentru sudarea cu electrozi înveliţi se repartizează astfel: 10% pentru topirea metalului de bază, 30% pentru topirea electrodului (vergea şi înveliş), 40% se difuzează în materialul de bază, iar 20% se pierde în atmosferă. —

6.1.2.AMORSAREA, MENTINEREA, INTRERUPEREA SI REAMORSAREA ARCULUI ELECTRIC Pentru obţinerea unui transfer corect al picăturilor de metal topit din electrod spre piesă, arcul trebuie menţinut la o anumită lungime, imprimîndu-se totodată electrodului următoarele mişcări: de apropiere de piesă, de pendulare faţă de axa sudurii şi de înaintare pe linia sudurii. Aceste mişcări se execută, ţinînduse seamă de caracteristicile de topire a electrodului, precum şi de forma pe care trebuie să o capete rîndul depus; pentru aceeaşi calitate de electrod, intervalul arcului trebuie menţinut cît mai constant. Pentru electrozii cu înveliş acid sau titanic se recomandă ca arcul să fie de o lungime egală cu diametrul vergelei electrodului, iar în cazul electrozilor cu înveliş bazic, mai scurt. Lungimile mai mari decît diametrul electrodului în general nu se recomandă; se folosesc rareori, în cazul încărcărilor, cînd stratul trebuie să fie cît mai lat şi cu pătrundere cît mai redusă. Pentru o uşoară amorsare a arcului, electrodul trebuie să aibă capătul polizat conic (forma de livrare). Dacă electrodul a fost parţial folosit, se curăţă capătul prin frecare de o piatră spartă de polizor deoarece în acest caz vergeaua electrodu6




lui este înfundată în craterul de capăt iar prin frecare ea este adusă la acelaşi nivel cu învelişul. Capătul lipsit de înveliş al electrodului se introduce atent în cleşte, pentru ca să fie asigurat un contact bun intre vergeaua electrodului şi cleşte. Cu mîna stingă sudorul, înainte de amorsarea arcului, va acoperi faţa cu ecranul de protecţie, iar prin filtru va observa amorsarea arcului şi menţinerea corectă a lungimii acestuia. Amorsarea se face prin tamponarea uşoară a capătului electrodului în locul de începere a sudurii de piesă, sau prin frecare. După ce s-au format primele scintei, adică s-a produs ionizarea

Fig.6.1.2.1.

Capătul electrodului se îndepărtează repede de piesă la o distanţă de maximum diametrul electrodului. In figura se indică modurile corecte de amorsare a arcului prin frecare şi prin tamponare. După îndepărtarea electrodului şi formarea arcului, electrodul se înclină la 20—30° faţă de verticală şi i se imprimă mişcările necesare de înaintare. După ce rîndul de sudură a fost executat, întreruperea arcului se execută printr-o mişcare de alunecare, fie spre sudura efectuată, fie dinspre sudura efectuatăj sau se execută o întoarcere a electrodului în jurul capătului sudurii, după care arcul este tras spre sudura efectuată, însă în nici un caz prin îndepărtarea bruscă a electrodului. Îndepărtarea bruscă a electrodului de piesă provoacă cratere în suduri, ceea ce constituie un defect, în special la sudarea cu electrozi cu înveliş bazic. În cazul întreruperii! nevoite a arcului în timpul sudării se procedează la reamorsare, care se execută în felul următor: se curăţă capătul sudurii de zgură cu ciocanul de sudor, se nivelează capătul electrodului în vederea amorsării, se amorsează electrodul pe metalul nesudat la o distanţă de circa 10 mm de locul întreruperii, se readuce arcul pe craterul sudurii care se umple la nivelul sudurii executate şi apoi se continuă sudarea. 7




Fig.6.1.2.2

Arcul se menţine imprimîndu-se electrodului cele trei mişcări, în vederea obţinerii rîndului de sudură. Rindul de sudură este elementul de bază al depunerii atît pentru îmbinare, cît şi pentru încărcare. Rîndul de sudură fiind realizat în urma unei singure treceri, se mai numeşte şi trecere. Două sau mai multe rînduri sau treceri, executate la acelaşi nivel formează stratul de sudură. Un rînd de sudură poate constitui şi un strat în cuisătura sudată dacă la acelaşi nivel nu sînt necesare şi alte rînduri. Sudura de îmbinare se formează în straturi, fiecare strat avind unul sau mai multe rînduri.

Fig.6.1.2.3.Sudura in 3 straturi

Sudura de încărcare poate fi la fel executată din unul sau mai multe straturi suprapuse, fiecare strat fiind format din mai multe rînduri,randul cel mai îngust, numit rînd filiform, se obţine dacă electrodului, după amorsare, i se imprimă numai mişcările de apropiere şi de înaintare, fără oscilaţii transversale. În felul acesta, rîndul obţinut este numai cu ceva mai lat decît diametrul electrodului. Rîndurile filiforme se execută la rădăcina rosturilor şi se numesc rînduri sau straturi de bază; la fel se execută rîndurile şi la sudarea cap la cap a tablelor subţiri. Rîndurile mai late, cu oscilaţii transversale, se execută după straturile de bază. Cele mai late rînduri care se execută sînt cele de acoperire ale sudurilor de îmbinare şi la încărcări unde este indicat ca straturile să fie executate din rînduri cu lăţimea de 3—4 ori diametrul electrodului. Înclinarea electrodului faţă de piesă sau înclinarea piesei sînt foarte importante, în special din punctul de vedere al pătrunderii metalului topit în metalul de 8




bază.În poziţia verticală a electrodului, faţă de piesa aşezată orizontal se obţine pătrunderea cea mai mare; cu cît electrodul este mai puţin înclinat faţă de piesă, în sensul de înaintare, cu atît pătrunderea este mai redusă. îmbinările la care se cere o bună pătrundere se vor suda cu înclinări ale electrodului de 70—80° în sensul de înaintare, în schimb încărcările unde pătrunderea trebuie să fie minimă se vor executa cu înclinări ale electrodului faţă de orizontală de 45—50°. Înclinarea electrodului mai este însă condiţionată şi de natura învelişului; la electrozii cu înveliş bazic se recomandă înclinări de 75—85° faţă de orizontală, iar pentru electrozii cu învelişuri acide, titanice şi oxidice, înclinarea poate fi de 45— 80°. Înclinarea piesei influenţează de asemenea adincimea pătrunderii, astfel: înclinînd piesa în sensul de sudare, se obţine pătrunderile cele mai reduse, iar în sens invers — pătrunderile cele mai mari. În fig.6.1.2.4 se observă influenţa înclinării electrodului şi a piesei de sudat asupra pătrunderii. înclinarea electrodului şi a piesei influenţează atît pătrunderea cît şi lăţimea rîndului depus, astfel:  la sudarea în poziţie orizontală a piesei cu cît electrodul are un unghi de înclinare mai mic, în sensul de înaintare, cu atît pătrunderea în metalul de bază este şi ea mai mica;  la sudarea unei piese înclinate coborîtor în sensul de sudare, pentru un aceiaşi curent de sudare, pătrunderea este cu atît mai mică cu cît unghiul de înclinare a piesei este mai mare; în general, la înclinări mai mari, viteza de sudare trebuie mărita

Fig.6.1.2.4

9




Fig.6.1.2.5

Fig.6.1.2.6

 la sudarea unei piese înclinate urcător în sensul de sudare, pentru un acelaşi curent de sudare, pătrunderea este cu atît mai mare cu cit unghiul de înclinare este şi el mai mare ; pentru înclinări mai mari, viteza de sudare se micşorează. În practică, pătrunderea necesară se obţine potrivind înclinarea piesei şi a electrodului pentru efectul dorit. în cazul sudurilor solicitate la eforturi deosebite, în special la eforturi dinamice, se va lucra întotdeauna astfel încît în stratul de la rădăcină să se obţină pătrunderile cele mai mari, spre deosebire de straturile de încărcare care se vor realiza cu pătrunderile cele mai reduse. Mişcările electrodului, în vederea obţinerii rîndurilor de sudură sînt în număr de trei: I — de apropiere; II — de înaintare pe linia de sudură; III — de oscilaţii transversale. în cazul sudării pentru obţinerea unui rînd filiform, mişcările III de oscilaţii transversale nu se execută, vîrful electrodului fiind deplasat de-a lungul liniei de sudură. Pentru obţinerea rîndurilor late, electrodului i se imprimă şi o mişcare de oscilare transversală, care poate fi zigzag, cu arce convexe, cu arce concave sau cu arce concave sau convexe cu rotunjire la extremitate Pentru obţinerea pătrunderilor bune la marginile rîndurilor de sudură, în locurile 1, 2, 3 etc. de la margini se fac opriri de scurtă durată sau se execută oscilaţii cu arce convexe sau concave, cu rotunjiri la extremităţi. În afară de mişcările arătate, electrodului i se mai pot imprima şi alte mişcări ale oscilaţiilor transversale, în funcţie de poziţia de sudare, de forma rostului şi a îmbinării ce trebuie să rezulte, de natura învelişului electrodului etc. Modul de sudare se va arăta la tehnologia de execuţie a îmbinărilor sudate.

10




6.1.3.SUFLUL ARCULUI Arcul electric format intre electrod şi piesa de sudat fiind un conductor foarte flexibil, face ca el să fie uşor deviat de forţele electromagnetice create la trecerea curentului prin el. Uneori, devierea este atît de mare, încît flama arcului apare suflată de un puternic jet de aer.

Fig.6.1.3.1

Acest suflu al arcului durează tot timpul cit arcul este menţinut şi are un efect negativ asupra transferului de metal la trecerea acestuia prin intervalul arcului; în multe cazuri, picăturile de metal sînt proiectate în afara coloanei arcului şi arcul este întrerupt. Fenomenul de suflu al arcului este extrem de puternic la sudarea cu curent continuu şi mult mai redus în cazul curentului alternativ, datorită schimbării permanente a polarităţii care schimbă sensul cîmpului magnetic; aceasta influenţează favorabil menţinerea arcului din punctul de vedere al suflului. La începutul şi sfîrşitul primului rînd de sudură, suflul este deosebit de puternic, din cauza interstiţiului dintre table şi din cauza părţii de oţel topit sau încălzit peste 7680C, care devine amagnetic (fierul α şi Y), astfel încît forţele create de cîmpul electromagnetic fac să nu fie posibilă stabilitatea arcului. Dacă materialele de sudat sînt magnetice, suflul arcului este atras de material şi la începutul sudării el suflă în sensul sudării. După execuţia unei cusături scurte şi după răcirea metalului sub 768°C, cînd acesta devine magnetic, suflul arcului este mai slab. Spre sfîrşitul cusăturii, suflul devine mai puternic, suflînd în sens opus sensului de sudare, deoarece arcul este atras de partea sudată devenită magnetică. In figura a se reprezintă devierea cîmpului magnetic la sudarea cu polaritate directă a oţelului magnetic (oţel carbon, oţel slab aliat etc.), iar în b se reprezintă devierea cîmpului magnetic la sudarea cu aceeaşi polaritate a unui material 11




amagnetic (cupru, oţel austenitic etc.), ca urmare a devierilor cîmpului magnetic. în primul caz, suflul arcului este spre interiorul rostului, fiind atras de piesă (la fel şi la terminarea rîndului de sudură); în cel de-al doilea caz, fenomenul fiind de respingere, arcul este suflat în afara rostului, în timpul sudării, aceste efecte se observă prin devierea flamei. La sudarea cu curent alternativ, suflul arcului se micşorează din cauza schimbării polarităţii; acest efect nu se manifestă atît de puternic, însă, după cum s-a arătat, altele sînt cauzele care fac ca arcul de curent alternativ să fie mai puţin stabil şi deci mai puţin folosit, în special la sudarea în unghi interior, la sudarea tablelor subţiri

Fig.6.1.3.2

efectul de suflu poate fi combătut prin multiple mijloace, ca:  locul de legătură al clemei de contact la piesă pentru aducerea curentului să fie mai apropiat de arc, ceea ce se obţine fie prin folosirea contactelor mobile care urmăresc pe partea opusă de deplasarea arcului, fie prin aducerea curentului electric la piesă din două părţi opuse;  se înclină electrodul la începutul şi la sfîrşitul cusăturii în sens invers suflului arcului;  folosindu-se surse de curent alternativ şi electrozi cu înveliş gros;  se execută în prealabil suduri discontinue sau se utilizează sudarea în trepte inverse. În prezent, lucrările importante se execută cu electrozi cu înveliş gros, care atenuează mult suflul arcului. La sudarea în unghiuri interioare, suflul arcului este extrem de accentuat şi de aceea este necesară o înclinare atentă a electrodului, în special în colţuri. În figura se arată modurile de combatere a suflului arcului, şi anume prin înclinarea electrodului sau sudarea în trepte inverse, în cazul sudării în unghi drept a două corniere (a), şi prin înclinarea şi schimbarea rapidă a poziţiilor de 12




menţinere a electrodului în colţuri, precum şi printr-o alegere corectă a locului de început de sudare ( b). În cazul sudării cu electrozi neînveliţi ,sudarea cu electrozi de cărbune, combaterea suflului este foarte dificilă; în cazul electrozilor de cărbune se folosesc bobine magnetice suflătoare, cu ajutorul cărora se.obţine stabilitatea necesară a arcului.

6.1.4.PROCESE FIZICO-CHIMICE LA SUDAREA CU ARC ELECTRIC In vederea obţinerii îmbinărilor, procesul de sudare electrică prezintă importanţă atît din punct de vedere tehnologic, cît şi din punct de vedere fizicochimic. Sudarea cu arc electric, fiind un proces de topire a metalului, dă naştere la procese metalurgice analoage cu cele ce se produc în cuptoarele de elaborare a oţelului; -ele se desfăşoară însă mai complex din cauza temperaturilor înalte care se dezvoltă pentru volumul redus al băii topite, producîndu-se supratopiri şi chiar evaporări parţiale ale metalului sau ale altor componenţi. Timpul scurt de menţinere a băii lichide face ca procesele metalurgice să se producă în afara stării de echilibru, astfel încît procesele fizico-chimice să nu se poată desfăşura pînă la capăt, aşa cum se desfăşoară procesele din cuptoarele electrice. Temperatura înaltă de încălzire pentru volumul redus al băii de sudură produce o topire locală şi rapidă iar în timpul procesului de sudare, baia de metal topit este înconjurată de o masă de metal rece, în special dacă metalul de bază are o conductivitate termică redusă. Astfel la sudarea oţelului cu conţinut redus de carbon sau a oţelului crom-nichel, în timpul desfăşurării procesului, pe frontul de înaintare punctul cel mai apropiat al băii de sudură, unde temperatura a ajuns la peste 1 500°C, este înconjurat de curba temperaturii de 200°C la 5—6 mm de marginea băii; la aluminiu, care are o mare conductivitate termică, marginea băii de sudură cu temperatura de 600°C se află la o distanţă de circa 20 mm de punctul cel mai apropiat al curbei cu temperatură de 200°C. Această încălzire locală şi rapidă provoacă o schimbare a compoziţiei chimice şi a structurii metalului topit. De asemenea are loc o schimbare a structurii metalului de bază, influenţat termic de sudura depusă pe distanţă de 3—5 mm. Ca urmare a acţiunii arcului electric sau a altor surse de căldură, prin încălzirea şi topirea simultană, a marginilor piesei de sudat şi a metalului de adaos to13




pit se formează baia de sudură. După răcire, baia de sudură se deosebeşte de metalul de bază şi de metalul de adaos atît prin compoziţia chimică, cît şi prin structura ce o capătă. Dupa racire, baia de sudură formata pe linia de sudare, este influenţată de topirile metalului de bază, a electrodului sau a sîrmei de adaos, a învelişului sau a fluxului protector de deasupra băii de sudură, precum şi de regimurile de sudare folosite. In general, la folosirea regimurilor de sudare mai intense, arderile sînt şi ele mai intense, ceea ce influenţează compoziţia chimică a băii. În atmosfera arcului electric, o influenţă extrem de mare o au gazele: oxigenul şi azotul din aer, precum şi hidrogenul din umezeala electrozilor, din rugină etc. Moleculele gazelor de 02, N2 şi H2, la temperatura înaltă a arcului electric, se disociază, absorbind din căldura arcului, iar în contact cu metalul mai rece se recombină, degajînd căldură. Atmosfera gazoasă din arc mai conţine şi vapori de metale ajunse la temperatura de fierbere precum şi vapori ai substanţelor chimice din învelişuri sau fluxuri. Oxigenul în molecule sau disociat la temperatura arcului electric reacţionează cu fierul conform reacţiilor: Oxidul feros trece uşor în masa băii, impurificînd-o, ceea ce înrăutăţeşte caracteristicile sudurii, iar cu carbonul din oţel provoacă fierberea metalului (din cauza oxidului de carbon format) . Neavînd însă timp suficient să se degaje, oxidul de carbon, provoacă porozităţi în sudură, deşi el are un rol reducător asupra oxizilor de fier formaţi în baie; cu manganul şi siliciul, oxidul de fier este redus la fier . Oxizii de mangan şi de siliciu formaţi se separă clin baia metalică şi ca urmare a combinării lor dau naştere la zgură, care se formează deasupra sudurii. Deoarece elementele Mn şi Si sînt favorabile reacţiilor de restabilire a fierului, se recurge la mărirea conţinutului lor în sîrmă, sau la folosirea feroaliajelor cu aceste elemente în învelişuri şi fluxuri pentru dezoxidarea metalului. În cazul cînd nu se iau măsurile necesare de protecţie pentru dezoxidare, cantitatea de oxigen pătrunsă în sudură poate trece de 0,15%. ceea ce micşorează cu mult caracteristicile mecanice ale sudurii, în special cele de tenacitate. Azotul sub forma disociată reacţionează energic cu fierul, dînd compuşi. Nitrurile formate, Fe2N şi Fe4N, micşorează caracteristicile de plasticitate, însă măresc rezistenţa şi duritatea. Deşi pînă nu de mult azotul era considerat ca un ele14




ment nefavorabil, cercetările mai recente arată că, la oţelurile cu conţinut de vanadiu, azoturile formate sînt favorabile calităţii atît din punct de vedere al rezistenţei, cît şi din punctul de vedere al tenacităţii. S-a constatat de asemenea că la oţeluri slab aliate, azotul împiedică trecerea elementelor vătămătoare în baia de sudură, iar la, oţelurile austenitice crom-nichel, azotul îmbunătăţeşte caracteristicile de rezistenţă. Faţă de această situaţie, în ultimul timp sînt tot mai mult folosite oţelurile aliate suplimentar şi cu azot. Hidrogenul sub formă disociată are o bună influenţă, deoarece dezoxidează baia, restabilind fierul. Hidrogenul pătruns în sudură are însă o acţiune negativă, deoarece în metal el creează mici porozităţi, care dau defecte numite „fulgi" generatoare de fisuri. Hidrogenul fiind solubil în austenita care se formează în oţeluri la temperaturi de peste 781°C, la răcire nefiind solubil în ferită, se reface în molecule, provocînd fisuri la rece, în special sub efectul sarcinilor de tracţiune cind se produc fisuri întîrziate, urmate de ruperi. Rolul hidrogenului este foarte complex, fiind unul dintre elementele cu acţiunea cea mai negativă, în special pentru construcţii supuse la solicitări importante. Ţinînd seamă de influenţa diferitelor gaze care pot pătrunde în timpul procesului de sudare, de arderile elementelor Fe, C, Mn, Si etc., o sudură de calitate nu poate fi obţinută fără o protecţie corespunzătoare realizată prin zgura de pe suprafaţa sudurii, sau prin gazele protectoare care se pot degaja din înveliş şi fluxuri, sau care se introduc drept medii protectoare. La sudarea sub flux, baia de zgură formată în cantitate mare deasupra băii metalice, oferă o protecţie suficientă băii de metal topit, astfel încît aerul nu poate pătrunde. Procedeele în mediu de gaz protector inert sau activ, care în ultimul timp au luat o mare dezvoltare, se bazează pe faptul că acţiunea de pătrundere a aerului este împiedicată de suflul de gaz protector proiectat asupra coloanei arcului şi asupra băii de sudură, astfel încît se obţine o protecţie totală. În metalul de bază şi în metalul de adaos se află şi elementele sulf şi fosfor, provenite de la elaborarea oţelurilor, elemente dăunătoare caracteristicilor de tenacitate ale metalului; sulful provoacă fisuri la cald, iar fosforul măreşte fragilitatea oţelului la rece. în general, în materialele de adaos, aceste două elemente sînt în proporţie foarte redusă, ceea ce micşorează şi conţinutul lor în baia de sudură, respectiv în îmbinarea sudată. La oţelurile de calitate, cu caracteristici bune de sudabilitate, aceste două elemente sînt în proporţie foarte limitată. Sulful şi fosforul pot însă proveni şi din 15




învelişul electrozilor. O micşorare a conţinutului de sulf se obţine dacă în oţeluri sau în învelişul electrozilor se introduc cantităţi mai mari de compuşi ai manganului sau de mangan, deoarece acest element are proprietatea de a reduce sulful. În vederea micşorării conţinutului de fosfor, se recurge la introducerea în înveliş a carbonatului de calciu (cretă) compus, care are o bună influenţă asupra defosforării băii de sudură, respectiv a sudurii. Ca urmare a desfăşurării proceselor metalurgice din baia de sudură,. se formează mai multe zone cu diferite structuri:  zona topită (sudura), cu structură de turnare, care rezultă din topirea materialului de bază şi a celui de adaos;  zona de aliere sau zona intermediară, cu cusătura materialului de bază parţial topite, care se află la limita dintre sudură şi marginile netopite ale materialului de baza;  zona influenţată termic a materialului de bază, care, la rîndul ei, cuprinde mai multe subzone.

6.2. SURSE DE CURENT Pentru menţinerea arcului sînt necesare surse de curent, încît la creşterea curentului, tensiunea să scadă, dar nu sub valoarea necesară menţinerii arcului, iar la variaţia lungimii arcului, curentul şi tensiunea să varieze cît mai puţin, pentru ca arcul să se menţină stabil.

Fig.6.2.1.a

Fig.6.2.1.b

Pentru amorsarea arcului, este necesar ca tensiunea în gol să fie suficient de mare, de 70—80 V, iar la formarea acestuia ea să scadă foarte repede, astfel încit 16




pentru menţinerea arcului tensiunea necesară a punctelor de funcţionare stabilă să fie de 20—30 V pentru intensităţi de curent de peste 60 A, la sudarea cu electrozi înveliţi. Pentru ca amorsarea arcului să fie cît mai uşoară, este necesar ca tensiunea în gol să fie cît mai mare, însă din punctul de vedere al tehnicii securităţii muncii în ţara noastră, ea este limitată la 100 V pentru sursele de curent continuu, şi la 80 V, pentru sursele de curent alternativ. Pentru îndeplinirea condiţiilor de funcţionare a arcului, caracteristica statică a sursei de curent, adică variaţia tensiunii în funcţie de curent, trebuie să fie brusc coborîtoare , iar la variaţia lungimii arcului, trecerea de pe o curbă caracteristică pe alta să se facă cu variaţii mici de curent. Sursele cu caracteristice brusc coborîtoare sînt corespunzătoare sudării cu electrozi înveliţi, însă pentru procedeele de sudare, cum sînt sub flux sau în mediu de gaz protector rezultate bune se obţin cu alte caracteristici: aplatisate, rigide sau urcătoare. Pentru ca sudarea să se poată efectua cu mai multe dimensiuni de electrozi, este necesar ca sursele de energie să aibă un domeniu de reglare a curentului cît mai larg, adică de la 30—40 A, cît este necesar pentru topirea electrozilor subţiri, de 1,5 şi de 2 mm diametru, pînă la 300 A, eventual mai mare, pentru sudarea cu electrozi ele 5 sau de 6 mm sau de diametru mai mare. La sursele de curent destinate sudării mecanizate, sub flux sau în mediu de gaz protector, curentul minim este cu mult mai mare, fiindcă în acest caz se sudează cu intensităţi mărite de curent (>100 A). Deoarece în timpul sudării se produc scurtcircuite, curentul de scurtcircuitare a sursei de energie nu trebuie să depăşească cu mult curentul normal de sudare; în caz contrar se produce lipirea puternică a electrodului de piesă. Această condiţie se realizează cu sursele de curent continuu cu caracteristici coborîtoare folosite la sudarea cu electrozi înveliţi. La sudarea cu surse, de energie cu caracteristici aplatisate, rigide sau urcătoare, această condiţie nu mai trebuie îndeplinită, deoarece se folosesc sîrme-electrod subţiri şi în cazul producerii scurtcircuitelor ele se topesc instantaneu, fără să se producă lipirea de piesă. Sursa de curent trebuie, de asemenea, să asigure restabilirea rapidă a tensiunilor şi curenţilor de sudare, deoarece la sudare se produc dese scurtcircuit din neatenţia sudorului, fie de transferul de metal, astfel încît este necesar ca restabilirea valorilor de curent şi da tensiune necesare să se facă într-un timp cît mai scurt posibil. Pentru aceasta este necesar ca sursa de curent să aibă şi o caracteristică 17




dinamică bună pentru ca restabilirea condiţiilor normale de sudare să se producă în timp cît mai scurt posibil. După felul curentului sursele de sudare pot fi: de curent continuu sau de curent alternativ. Sursele de curent continuu pot fi generatoare de sudare antrenate de motoare electrice sau de motoare cu ardere internă, formînd grupuri de sudare, sau pot fi redresoare care nu au organe în mişcare. Generatoarele antrenate de motoare electrice formează convertizoare, care în prezent se execută în construcţie compactă, adică rotoarele motorului electric şi al generatorului sînt montate pe un arbore comun cu o carcasă comună, formînd blocuri sau monoblocuri de sudare. Ele se numesc şi agregate de sudare şi pot fi acţionate electric (grup convertizor) sau termic (grup electrogen). Pentru sudare cu curent alternativ, sursele de curent pot fi transformatoare, adică aparate statice care transformă curentul de la reţea în curent de sudare, de aceeaşi frecvenţă cu a reţelei electrice, sau generatoare de frecvenţă ridicată, adică convertizoare rotative antrenate de curentul de la reţea care generează curent alternativ de sudare cu o frecvenţă de peste 150 Hz. Grupurile şi transformatoarele de sudare se construiesc de diferite mărimi caracterizate prin curentul maxim de sudare, şi anume:  pentru curenţi reduşi de sudare pînă la maximum 160 A, destinate sudării manuale cu electrozi de la 1,5 mm pînă la 3,25 mm diametru, eventual chiar de 4 mm; sînt folosite la sudarea pieselor subţiri, în special la lucrările de întreţinere; sînt montate pe roţi sau prevăzute cu mînere, pentru a fi uşor transportabile;  pentru curenţi de sudare pînă la 315 A, destinate sudării manuale cu electrozi de 2—6 mm; sînt folosite la fabricarea de produse noi; pentru a fi uşor transportabile, ele sînt montate pe roţi;  pentru curenţi de sudare mari pînă la 630, 1 000, 1 500 A, destinate sudării manuale cu elcctrozi groşi de peste 8 mm diametru şi sudării semiautomate sau automate, unde sînt necesari curenţi mari de sudare. Aceste aparate se fabrică, în general, cu mai multe caracteristici, spre a fi destinate unei folosiri mai largi. Grupurile şi transformatoarele pînă la 1 000 A sînt montate pe roţi, iar în cazul cînd sînt destinate alimentării mai multor posturi, sînt staţionare. 18




Toate sursele de curent de sudare nu sînt destinate să lucreze cu curentul maxim indicat mai înainte; pentru regimul de lucru normal, curentul este cu mult mai redus şi el este indicat pe plăcuţe indicatoare pentru sursa de curent. În STAS 2689-71 (pentru transformatoare de sudare) şi în STAS 8143-74 (pentru generatoare şi convertizoare rotative pentru sudarea cu arc electric) se caracterizează prin curentul de sudare nominal la o durată activă de funcţionare DA 60%. pentru un ciclu de lucru cu o durată de 5 min. Regimul continuu cu durata activă DA 100%, care este în general dat pentru grupurile şi transformatoarele de sudare, este regimul la care durata de funcţionare la sarcina nominală poate fi continuă fără ca încălzirea să întreacă anumite temperaturi care ar periclita buna funcţionare a acestora. Este necesară folosirea de curenţi intenşi faţă de cei prevăzuţi pentru un regim continuu, se va ţine seama de regimurile de scurtă durată prevăzute pentru aparatul respectiv, astfel încît temperaturile părţilor componente să nu depăşească anumite limite.

6.2.1.CONVERTIZOARE DE SUDARE Convertizorul de sudare este un aparat constituit dintr-un motor electric, alimentat de la reţeaua de curent de 220 sau 380 V, care antrenează un generator de curent continuu de sudare. Generatorul de curent de sudare poate fi însă antrenat şi de un motor cu ardere internă. Unităţile formate dintr-un motor de antrenare şi un generator de curent de sudare sînt numite jn practică grupuri de sudare.

Fig.6.2.1.c. CS 350

Fig.6.2.1.d.GES 350 19




Grupul de sudare CS cuprinde:  motorul electric de antrenare a generatorului;  generatorul de curent de sudare;  tabloul de comandă;  trenul cu roţi pentru deplasare. Grupul CS-350 se reprezintă în figura . Grupul convertizor este în construcţie monobloc, cu generatorul şi motorul montate într-o carcasă comună, iar la partea superioară este prevăzut cu tabloul de comandă cu aparatele de măsură şi dispozitivele necesare pentru pornire

Fig.6.2.1.1

Tensiunea în gol a grupului este cuprinsă între 45 şi 65 V. Domeniul de reglare este cuprins între 50 A la 22 V şi 370 A la 34 V şi este destinat sudării continue cu electrozi înveliţi de 5 mm diametru, deoarece la DA 100% curentul este de 245 A. Are patru domenii de reglare a curentului de sudare: 50—130 A; 70— 160 A; 100—200 A; 200—370 A. În cadrul fiecărui domeniu de reglare, curentul poate fi reglat fin cu reostatul de excitaţie de pe tabloul de comandă. Pentru schimbarea polarităţii, în cazul cînd este necesar, pe tabloul de comandă este prevăzut un pachet tripolar, cu care inversează sensul curentului de excitaţie.

20




Curentul de sudare şi tensiunea arcului se măsoară cu ampermetrul şi voltmetrul de pe tabloul de comandă, prin apăsarea pe un buton. Caracteristicile tehnice ale generatorului grupului sînt date în tabelul 6.2.1.1 tabelul 6.2.1.1 Durata activă, DA, în °/o

35

55

70

100

Curentul de sudare, în A

370

030

280

245

Tensiunea arcului, în V

34

32

30

28

CS 500 este destinat sudarii prin mai multe procedee: cu electrozi înveliţi, în mediu de C02, sub flux etc., în care sens are caracteristici statice reglabile şi poate funcţiona cu caracteristici statice coborîtoare şi rigide orizontale sau urcătoare, în funcţie de poziţia crucii portperii. Caracteristicile tehnice ale generatorului pentru caracteristicile externe coborîtoare sînt date în tabel. Pentru caracteristicile coborîtoare, tensiunea de mers în gol variază între 55 şi 80 V. Pentru sudarea sub flux şi în mediu de CO2, ţinînd seamă de durata activă DA 100%, curentul maxim de sudare este de 370 A la tensiunea de 34 V. La funcţionarea cu caracteristici statice rigide, tensiunea în gol poate fi reglată între 20 şi 45 V. tabelul 6.2.1.2 Durata activă DA, în %

35

55

70

100


625

500

440

370

Tensiunea arcului, în V

44

38

36

34

În figura se reprezintă două vederi ale grupului CS-500.

21




Fig.6.2.1.2

Caracteristicile se schimbă cu un mîner de calare de pe scut în partea colectorului, care fixează poziţia crucii portperii ; poziţia între 0,8 şi 1 a caracteristicilor coborîtoare se foloseşte pentru sudarea cu electrozi înveliţi, iar cea între 1 şi 1,2 pentru sudarea sub flux, în care caz caracteristicile sînt mai aplatisate. Placa de borne pentru curenţi de sudare a generatorului este prevăzută cu patru borne:  borna-electrod pentru legarea cablului de sudare a cleştelui port-electrod;  borna 50—500 A pentru legarea cablului de sudare al clamei, pentru sudarea in primele patru domenii;  borna 350—625 A pentru legarea cablului clamei pentru sudarea în domeniul al cincilea;  borna caracteristicii rigide pentru legarea cablului clamei, pentru sudarea în mediu de C02. Pentru sudarea cu caracteristici rigide-urcătoare, minerul de calare se aduce în poziţia cu diviziunile 2—3 pentru caracteristica orizontală (O) şi cu diviziunile 3—4 pentru caracteristicile urcătoare (R). La sudarea cu grupurile CS-350 şi CS 500, folosind electrozi înveliţi sau neînveliţi, curentul maxim de sudare este mai mare decît curentul nominal, corespunzător unei durate de serviciu sub 60%. Pe panoul de comandă mai sînt dispuse următoarele: 22




 un comutator stea-triunghi pentru pornirea şi oprirea motorului de antrenare;  placa cu borne pentru legarea grupului la reţeaua electrică;  un comutator — parchet pentru inversarea curentului de excitaţie, cu ajutorul căruia se schimbă polaritatea;  un voltmetru şi un ampermetru cu un buton de control. Exploatarea şi întreţinerea convertizoarelor de sudare. După instalarea pe locul de muncă, grupurile trebuie legate la pămînt prin bornele lor speciale. Grupurile se vor pune în funcţiune numai după ce personalul de serviciu şi-a însuşit manevrele necesare. Înainte de pornire, comutatorul stea-triunghi trebuie să fie în poziţia zero, iar cablurile circuitului de sudare să fie legate la bornele plăcii generatorului. La pornire cu comutatorul stea-triunghi se urmăreşte sensul de rotaţie, dacă este conform indicaţiei de pe plăcuţa fixată pe carcasa grupului. în cazul cînd sensul de rotaţie nu corespunde, se vor schimba între ele două faze. Comutatorul domeniilor de curent trebuie să fie aşezat pe poziţia necesară înainte sau după pornirea grupului, iar curentul de sudare se reglează cu reostatul de excitaţie. Polaritatea electrodului se stabileşte cu ajutorul butonului comutatorului. Este interzisă manevrarea comutatorului domeniilor de reglare în timpul sudării, dacă cablurile de sudare sînt sub curent. Manevrarea reostatului pentru reglarea fină a curentului de sudare se poate face atît în gol, cît şi în sarcină, iar a comutatorului pentru schimbarea polarităţii numai în gol. Regimurile de sudare se vor alege astfel încît să nu fie depăşite limitele prevăzute în cartea maşinii, ţinîndu-se seamă de duratele active. Legarea in paralel a convertizoarelor de sudare. în cazul sudării cu o durată activă prelungită, cu curenţi mari (de peste 245 A) la grupul CS-350, şi peste 370 A, la grupul CS-500) şi nu se dispune de surse speciale, se recurge la legarea în paralele a două grupuri. Aceasta este absolut necesar în cazul sudării cu electrozi cu diametrul de peste 8 mm sau la sudarea semiautomată sau automată sub flux. Prin legarea în paralel a două grupuri CS-350 se obţin — pentru o durată activă, de 100% — curenţi pînă la 490 A, iar la legarea în paralele a două grupuri CS-500, curenţi pentru durata activă de 100, pînă la 740A. 23




Se poate recurge şi la legarea în paralel a două grupuri care nu sînt de acelaşi tip, însă, în acest caz, este necesar ca tensiunile în gol ale generatoarelor de sudare să fie egale, iar caracteristicile externe ale acestor grupuri să fi de aceeaşi formă, adică coborîtoare, orizontale etc.

REDRESOARE DE SUDARE În tehnica sudării au început să fie folosite redresoarele de sudare, adică aparate care transformă puterea electrică de curent alternativ în putere de curent continuu. Perfecţionarea fabricării semiconductoarelor a făcut ca aceste aparate să fie tot mai mult folosite la sudare, în special pentru procedee în mediu de gaz protector.

Fig.6.2.1.3.a

Redresoarele au la bază principiul că un semiconductor fixat etanş cu o suprafaţă metalică permite ca curentul electric să treacă numai într-un sens, fiind blocat în sens invers. Pe o placă purtătoare (oţel sau aluminiu) se aşază un strat de semiconductor, iar pe suprafaţa opusă a semiconductorului — o placă contraelectrod (aliaj de diferite metale). Ca semiconductoare se folosesc seleniul, şi în special, siliciul şi germaniul, care au un randament mare (94—98%) şi permit o încărcare bună. Pentru redresarea curentului, semiconductoarele se montează în scheme de redresoare, în general în punte trifazate. În figura este dată schema unui redresor de sudare. Redresoarele pentru sudare se construiesc brusc coborîtoare sau rigide, precum şi universale cu ambele caracteristici; pot fi pentru unul sau mai multe posturi de sudare. 24




Fig.6.2.1.3.b

6.2.2.TRANSFORMATOARE DE SUDARE Sursele de curent alternativ pentru sudare sint transformatoarele de sudare sau grupurile de generatoare de frecvenţă mărită, 150 Hz, 300 Hz etc., cu care faţă de frecvenţa de 50 Hz se obţin arce electrice mai stabile. Transformatoarele de sudare sînt aparate prevăzute în general să funcţioneze cu caracteristici coborîtoare, în acest scop au o inductanţă care asigură decalajul între tensiune şi curent, necesar menţinerii sigure a arcului de sudare. La transformatoarele de puteri mari folosite pentru sudarea automată, caracteristica este mai aplatisată. Transformatoarele de sudare modifică parametrii puterii electrice de la o reţea electrică primară cu tensiunea de 220—500 V la tensiunea necesară sudării cu intensitate mare de curent; în general sînt monofazate, însă se execută şi trifazate pentru alimentarea mai multor posturi de sudare sau pentru sudarea cu arc trifazat. Decalajul mărit dintre tensiune şi curent asigură, atunci cînd tensiunea trece prin zero, trecerea unui curent destul de mare, ceea ce face să se menţină stabil arcul electric de sudare. Aceasta necesită ca factorul de putere (cos φ) să fie redus, de 0,4—0,5, ceea ce este defavorabil, deoarece sînt necesare secţiuni mari de cupru. Un alt inconvenient al transformatoarelor este şi acela că încarcă nesimetric reţeaua primară, deoarece transformatoarele sînt legate la două faze. Avantajul lor consta in

25




Fig.6.2.2.1.a

Fig.6.2.2.1.b

faptul că nu au organe de mişcare, astfel încît durata lor în serviciu este mare şi de asemenea nu necesită nici un fel de întreţinere. Un alt avantaj îl constituie randamentul care este aproape de două ori mai mare faţă de convertizoarele de sudare. Au un preţ de cost sub 20% din cel al unui convertizor, iar puterea de mers în gol este de numai circa 0,5 kW faţă de 2—3 kW la un grup de sudare. Transformatoarele de sudare prezintă dezavantajul că nu pot fi folosiţi la sudare electrozii cu înveliş bazic sau cu învelişuri subţiri. Inductanţa necesară obţinerii decalării dintre tensiune şi curent se realizează fie mărind distanţa dintre înfăşurarea secundară şi cea primară, fie in- troducînd un miez mobil care modifică fluxul magnetic etc.  curentul nominal, în A—300;  durata activă DA, în %—60;  tensiunea de lucru, în V—32;  tensiunea nominală de alimentare, în V—220; 380; 500. Curentul primar şi cel secundar pentru cele trei variante de tensiune de alimentare. tabelul 6.2.2.1

Ii A

DA, în %

30%

60%

100%

I2, în A

420

300

220

125

89

64

la 220V

26



TANAVIOSOFT 2011 C 6 la 380 V

72

51

28

la 500 V

55

39

31

tabelul 6.2.2.2 Treapta

1

2

3

4

5

Tensiunea de mers in gol, in V

66,5

63,5

60

59

59


40

65

110

135

150

Tensiunea convențională de sudare, în V

21,5

22,5

24

25,2

26

tabelul 6.2.2.3 Caracteristicile transformatorului sînt:

—

tensiunea primară nominală, în V

220

—

curentul de mers în gol, în A

—

pierderile în gol, în W

45

—

curentul absorbit la sarcină maximă, în A

48

—

durata activă DA (la sarcină maximă), în o/0

15

—

masa, în kg

30

2,9

Exploatarea şi întreţinerea transformatoarelor de sudare. înainte de punerea sub tensiune a transformatorului de sudare, este necesar ca borna de pămînt a transformatorului să fie legată la pămînt. Această legătură se execută de către electrician. Tot înainte de punerea sub tensiune a transformatorului se verifică dacă poziţia baretelor de pe placa cu borne pentru treptele respective de sudare sînt corect aşezate şi dacă legăturile cablurilor de sudare la masă şi la cleştele portelec27




trod sînt corecte, în vederea evitării scurtcircuitelor. De asemenea, se verifică dacă şi masa de sudare este legată a pămînt. Se verifică în prealabil dacă sudorul cunoaşte modul de exploatare a transformatorului de sudare. La punerea în funcţiune şi la începerea operaţiei de sudare, transformatorul trebuie să producă vibraţii normale cu un zgomot înăbuşit, caracteristic mersului normal. În cazul cînd se produc zumzete puternice si vibraţii mari ale aparatului, se roteşte roata miezului mobil într-un sens sau în celălalt, pînă se stabileşte zumzetul normal. Nu este permis transportul transformatorului de sudare sub tensiune, chiar şi în cazul unor distanţe foarte mici. Este interzis ca sudorul să execute reparaţii la transformator sau să desfacă capacul acestuia; aceste lucrări se vor efectua numai de către electricieni. Se recomandă ca transformatorul să nu fie lăsat sub tensiune chiar si în cazul unor întreruperi de durată scurtă, deoarece mersul în gol al ransformatorului are o influenţă negativă asupra factorului de putere al reţelei. La terminarea lucrului, transformatorul se scoate de sub tensiune. Legarea în paralel a transformatoarelor de sudare. La fel ca la grupurile pentru sudare cu curent continuu, şi la sudarea cu curent altrrnativ se poate obţine un curent de sudare mărit, prin legarea în paralele a transformatoarelor. Pentru aceasta, este necesar să fie îndeplinite următoarele condiţii:  să aibă tensiunile primare nominale egale, iar tensiunile secundare la mersul în gol să fie şi ele egale;  tensiunile de scurtcircuit să fie egale între ele;  bornele omoloage să fie conectate în paralel. Sudarea cu frecventa marita

Fig.6.2.2.2 28




Deoarece stabilitatea arcului de sudare în curent alternativ cu transformator cu frecvenţa de 50 Hz este dificilă, din cauza schimbării polarităţii şi a dezionizării intervalului arcului menţinerea acestuia poate fi îmbunătăţită prin mărirea frecvenţei, în care caz şi tensiunea de amorsare a arcului poate fi micşorată. La frecvenţe începînd cu 150 Hz, ameliorarea este sensibilă, astfel încît în prezent se construiesc generatoare sincrone monofazate cu această frecvenţă, antrenate de motoare asincrone alimentate la tensiuni de 220 sau 380 V. Generatoarele se construiesc pentru curenţi de sudare de 120—450 A (la DA 60%), cu frecvenţe de 150, 300 şi 450 Hz.

6.2.3.ALEGEREA SURSEI DE CURENT La sudarea manuală, alegerea sursei de curent de sudare se face ţinîndu-se seamă de calitatea materialelor ce urmează a fi sudate, care determină calitatea electrozilor necesari. La sudarea cu diferite tipuri de electrozi pentru oţeluri cu conţinut mărit de carbon şi pentru oţeluri aliate, trebuie folosiţi necondiţionat electrozi cu înveliş bazic, la care se intrebuinţează numai curent continuu, adică grupuri de sudare (respectiv convertizoare) sau redresoare de sudare. De asemenea, sursele de curent continuu pot fi folosite şi la sudarea cu electrozi neînveliţi sau cu înveliş subţire, precum şi la sudarea cu electrozi cu inimă, deoarece menţinerea arcelor de sudare cu curent continuu este mult mai stabilă. Pentru sudarea electrică la cald a fontei, la care se folosesc bare de fontă, de asemenea, sînt necesare, surse de curent continuu. In cazul sudării oţelurilor cu conţinut redus de carbon, care permit folosirea electrozilor cu înveliş acid sau titanic, sursele de curent alternativ sînt mai corespunzătoare, deoarece şi ele prezintă avantaje, după cum urmează:  costul unui transformator este cu mult mai redus decît al unui convertizor, fiind de 20 ... 25% din costul unui grup;  consumul de energie în cazul folosirii transformatoarelor este pînă la 4 kWh pentru 1 kg de metal depus, în timp ce la convertizoare este de peste 6 kWh; randamentul transformatoarelor este de circa două ori mai mare faţă de cel al convertizoarelor, adică de 0,8 faţă de 0,4;  la mersul în gol, puterea este de 0,5 kW faţă de 2 ... 3 kW la convertizoare;  transformatoarele de sudare prezintă şi avantajul că au o întreţinere foarte uşoară, neavînd organe în mişcare. 29




In comparaţie cu convertizoarele de sudare, transformatoarele de sudare prezintă şi unele dezavantaje, cum sînt:  nu pot fi folosiţi la sudare electrozii cu înveliş bazic şi electrozii neînveliti,pentru faptul câ trebuie folosite secţiuni mari ale conductoarelor atit în primar, cit şi în secundar; în cazul cînd sînt mai multe transformatoare, sînt necesare şi instalaţii de compensare a factorului de putere;  primarul transformatorului fiind legat numai la două faze, se produce şi o dezechilibrare a reţelei trifazate, ceea ce provoacă dezechilibrări ale reţelelor. Alegerea mărimii surselor de sudare se face şi în funcţie de grosimea materialului, care determină grosimea materialului de adaos folosit, adică a curentului necesar. Alegerea surselor de curent pentru procedeele de sudare în mediu de gaz inert, cu electrod nefuzibil de wolfram, şi pentru procedeele de sudare cu sirmeelectrozi subţiri in mediu de gaz activ şi inert, destinate sudării unor metale sau aliaje speciale, este mai dificilă, sursele de curent fiind de o construcţie specială. Pentru sudarea în modiu de gaz protector, în prezent se construiesc surse de curent cu pulsaţii la care curentul variază periodic în timp, avînd cîteva frecvenţe de pulsaţii pe secundă, ceea ce permite o mai bună menţinere a arcului şi o topire uniformă a sîrmei electrod. Cu ajutorul acestor surse pot fi obţinute curgeri mai line ale metalului de adaos la sudarea diferitelor metale sau aliaje. Pentru conducerea curentului la portelectrod şi la clema de contact a piesei de lucru se folosesc cablurile flexibile de sudare din CuE, ele construcţie multilaterală din sîrme foarte subţiri (0,20 mm), acoperite cu o înfăşurare din fire de bumbac şi izolaţie de cauciuc, peste care se aplică o pînză cauciucată şi o îmbrăcăminte cu manta de cauciuc. Cablurile se livrează în colaci în lungimi de 50—100 m, sau multiplu de 50 m. Pentru sudarea cu electrozi pînă la 3,25 mm diametru se folosesc cabluri cu secţiunea nominală de 25 mm2; pentru sudarea cu electrozi pînă la 4 mm diametru, cabluri de 35 mm2, iar pentru electrozi pînă la 5 mm, cabluri de 50 mm2 lungimea cablului nu trebuie să treacă de 5 m. Pentru lungimi mai mari se vor lua secţiuni mai mari, standardizate. 30




Fig.6.2.3.1

Legăturile dintre cabluri se execută cu racorduri fixe sau demontabile, special destinate, cu ajutorul cărora se obţin contacte bune, complet izolate.În figura se prezintă două racorduri pentru prelungirea cablurilor, fix şi demontabil; pozarea racordului demontabil se face prin rotire în jurul axei, contactul racordului asigurîndu-se cu o canelură şi un con de strîngere. Pentru legarea la cleşte şi clema de contact la masă, cablurile se vor cositori. Contactele acestora se realizează cu şuruburi de presiune.

6.2.4.ACCESORII, SCULE SI DISPOZITIVE In afară de utilajele de energie necesare generării curentului de sudare, pe locul de muncă al sudorului mai sint necesare o serie de accesorii, scule, ustensile, dispozitive şi materiale de protecţie, astfel încît procesul de sudare să decurgă în cele mai bune condiţii.

Fig.6.2.4.1

Fig.6.2.4.2.a

Cleştele portelectrod serveşte la conducerea electrodului prins în ei în timpul sudării de-a lungul rostului de sudat. Pentru a feri sudorul de electrocutare sau de producerea de scurtcircuite, chiar dacă electrodul este lăsat din greşeală pe masa 31




de lucru, el trebuie să fie complet izolat. Contactul dintre partea metalică a cleştelui şi electrodul prins în cleşte trebuie să fie complet asigurat; pentru manipulare uşoară, el trebuie să fie cit mai uşor posibil.

Fig.6.2.4.2.b

Fig.6.2.4.3.a

Fig. 6.2.4.3.c

Fig.6.2.4.3.b

Fig. 6.2.4.3.d

Fig.6.2.4.4

Clema de contact serveşte la conducerea curentului de la sursa de curent la masa sau la piesa de lucru. Ea trebuie să asigure un contact bun cu piesa sau cu masa de care se prinde cu un şurub de presiune rotit cu braţul clemei.

32




Fig.6.2.4.5

Ustensilele necesare sudorului sînt:  ciocanul de sudor pentru curăţirea zgurii cu un capăt în formă de vîrf de piramidă sau de con, iar cu celălalt capăt în formă de daltă;  ciocanul cu cap rotund pentru baterea sudurii;  ciocan obişnuit şi o daltă pentru îndepărtarea stropilor de metal;  perie din sîrmă de oţel pentru curăţirea zgurii şi a ruginii din rosturi sau de pe marginile de sudat . Pentru curăţirea stropilor din jurul sudurii este indicat ca în locul ciocanului şi al dălţii să fie folosite ciocane pneumatice. Deoarece în timpul operaţiei de sudare arcul electric degajă o lumină orbitoare împreună cu radiaţii ultraviolete şi infraroşii, cu efect foarte vătămător asupra ochilor şi pielii, şi se produc stropiri violente care pot să producă arsuri sau să aprindă hainele sudorului este necesar ca acesta să fie echipat cu materiale de protecţie corespunzătoare.

Fig.6.2.4.6 33




Fig.6.2.4.7.4

Fig.6.2.4.7.b

Fig.6.2.4.7.c

Fig.6.2.4.7.

Masca şi ecranul de mînă folosesc pentru protecţia ochilor, a feţei şi a gîtului. Masca are o parte care protejează şi un suport (portmască) pentru fixarea ei pe cap, reglabil ca talie şi înălţime. Ecranul de mînă are un mîner în partea de jos, cu care sudorul ţine ecranul. Masca şi ecranul sînt prevăzute cu o fereastră pentru filtru din sticlă albă in scopul protejării acestuia şi care permite sudorului să observe arcul şi totodată îl protejează contra radiaţiilor.

Fig.6.2.4.8

Corpurile — al măştii şi a ecranelor — sînt din fibră vulcanizată, din material plastic armat sau alte materiale rezistente la căldura degajată de flama arcului şi opace la radiaţii. Filtrele pentru măştisînt din sticlă colorată verde-închis.

34




Fig.6.2.4.9.a

Fig.6.2.4.9.b

In timpul operaţiei de sudare, mai este necesar ca sudorul să poarte mănuşi, care pot fi cu 5, 2 sau cu un deget, în două mărimi, cu sau fără manşete.

Fig.6.2.4.10

Fig.6.2.4.10

Pentru controlul rostului, al prelucrării corecte a marginilor, al denivelărilor pieselor, al marginilor dintre ele etc., ca şi al dimensiunilor sudurilor executate, este necesar ca locul de muncă al sudorului să fie dotat cu o serie de şabloane şi calibre de măsurare.

35




Fig.6.2.4.11

Locul de muncă al sudorului poate fi fix (într-o cabină de atelier), mobil (pe fluxul de montaj, într-o hală) sau în exterior (la lucrări pe şantier). Pe locurile fixe, în cabine, se execută, în general, piese şi ansambluri de serie, de dimensiuni reduse; cabinele au o suprafaţă maximă de 2,5x3,5 m, sînt neacoperite şi delimitate cu panouri de înălţime maximă de 2,2 m, cu partea inferioară descoperită, astfel încît circulaţia aerului să nu fie împiedicată. În atelierele prevăzute cu instalaţii de exhaustare a fumului deasupra mesei sudorului sînt prevăzute hote de captare a fumului şi a gazelor nocive produse, care sînt evacuate printr-un tub central in afara atelierului. De asemenea, se execută şi construcţii de mese de sudare, la care gazele şi fumul se captează cu ajutorul unei guri de aspiraţie laterală sau dispusă sub grătarul mesei de lucru. In cazul lucrului în interiorul recipientelor, ventilaţia trebuie executată în condiţii corespunzătoare, cu introducerea aerului proaspăt în masca de sudare şi cu evacuarea gazelor nocive din interior. Pentru ca sudorul să fie ferit de electrocutări şi de contacte cu masa metalică rece, se prevăd covoare de cauciuc sau grătare de lemn, peste care se aştern covoare ignifuge. Toate locurile de muncă ale sudorului trebuie bine iluminate, eventual chiar cu reflectoare, deoarece trecerile bruşte de la lumina arcului la o iluminare slabă orbesc ochii sudorului. În cazul lucrului în afara atelierelor sau pe şantiere, nu se pun probleme de aerisire sau de iluminare, în schimb în aceste cazuri trebuie asigurată buna desfăşurare a lucrului, în special la înălţimi, pentru care se vor prevedea platforme so36




lide de muncă, precum şi centuri de siguranţe, scaune suspendate etc., în funcţie de natura lucrului şi a locului unde trebuie executate sudurile. În timpul operaţiei de sudare, sudorii şi ajutorii lor trebuie să poarte ecrane sau măşti de sudori, prevăzute cu filtre de protecţie.

Fig.6.2.4.12

Dacă în cabine, în multe cazuri, este mai indicată folosirea ecranelor, pentru lucru în hale sau la ansambluri mari pe şantiere etc., este mai indicată folosirea măştilor de cap, deoarece acestea feresc mai bine faţa şi capul de împroşcări, ţinînd seamă că în multe cazuri aceste suduri se execută şi la înălţimi. Lungimile cablurilor trebuie să fie cît mai reduse, adică de 5 m, în special la lucrul în cabine. La lucrări în hale nu se recomandă lungimi mai mari de 10 m, deoarece în aceste cazuri sînt necesare secţiuni mai mari de cabluri, ceea ce îngreuiază lucrul sudorului. Păstrarea în bune condiţii a electrozilor pe locul de muncă este de mare importanţă pentru obţinerea calităţii corespunzătoare a sudurilor. Deoarece învelişurile electrozilor sînt formate din substanţe higroscopice, este necesar ca pentru păstrarea lor să fie folosite dulapuri de încălzire, în special pentru electrozii cu înveliş bazic.

37




Fig.6.2.4.13

La lucrări pe şantiere sau pe cală în şantierele navale etc., la care locul de muncă este la distanţă mare de sursa de curent de sudare, se recomandă să fie folosită reglarea, cu acţionare de la distanţă a curentului de sudare. Locul de muncă al sudorului trebuie să fie bine organizat şi aprovizionat la timp cu toate materialele necesare. In cabine, amplasarea sursei de curent, a mesei de sudare şi a locurilor destinate pieselor nesudate şi de depozitare a pieselor sudate trebuie să fie judicioasă, pentru ca lucrul să decurgă în condiţii optime. Prinderea pieselor în vederea alcătuirii ansamblurilor se execută în dispozitivele de asamblare. După ce piesele componente sînt introduse în dispozitive şi fixate cu şuruburi, cleme, fixatoare etc., în vederea obţinerii poziţiilor reciproce pentru formarea ansamblului şi după executarea prinderilor de sudură, ele se scot din dispozitive şi se fixează pe dispozitivele de sudare, executîndu-se îmbinările sudate şi ordinea prevăzută în tehnologia de execuţie a ansamblului respectiv. Pentru ca manipularea ansamblurilor în vederea operaţiei de sudare să fie cît mai redusă în funcţie de configuraţia piesei şi de dispoziţia sudurilor, dispozitivele de sudare pot fi cu rabatare, întoarcere, rotire etc., în cazul pieselor mari şi grele, toate întoarcerile necesare se execută mecanizat, fără ajutoare sau cu pierderi mari de timp cu aducerea sudurilor, încît ele să fie realizate în poziţia cea mai comodă pentru sudor, adică în poziţia orizontală, în jgheab etc. Pătrunderea hidrogenului în sudură fiind dificilă de evitat, dacă el se degajează în timpul procesului de sudare, este indicat să fie îndepărtate sursele care îl generează. Hidrogenul poate proveni din umiditatea din învelişul electrozilor sau de pe metalul de bază, din grăsimi sau din rugină. O curăţire atentă a rostului sudurii de orice impuritate, calcinarea electrozilor cu învelişuri higroscopice sau a fluxului umezit înlătură degajarea hidrogenului. 38




Fenomenele de oxidare, şi de nitrurare se previn folosindu-se învelişuri sau fluxuri de protecţie. La transferul picăturilor de metal din electrod se produce şi transferul în picături al învelişurilor şi al fluxurilor spre baia de sudură, care formează deasupra băii de metal topit baia de zgură protectoare. Baia de zgură, datorită compuşilor ce-i conţine, rafinează pe de o parte metalul topit, iar pe de altă parte constituie protecţia băii metalice contra pătrunderii oxigenului şi azotului din aer care, la temperatura înaltă a arcului electric, au o acţiune foarte energică. La sudarea cu electrozi înveliţi, rolul de protecţie îl formează învelişurile electrozilor ce conţin substanţe dezoxidante, de aliere, zgurifiante, fondanţi etc., şi care, împreună cu substanţele de ionizare şi cu lianţii, ca şi cu componentele de adaos, formează protecţia şi alierea băii de sudură; zgurile bogate, fluide şi uşoare împiedică pătrunderea oxigenului şi a azotului din aer, precum şi a hidrogenului ce eventual se poate degaja. Dintre componenţii cei mai folosiţi în învelişurile electrozilor pot fi menţionaţi:  oxizii de titan sub formă de ilmenit sau rutil, care, reacţionînd cu oxizi de fier, formează compusul TiFeOs uşor de eliminat în zgură; oxizii de titan (în special rutilul) se folosesc la producerea electrozilor cu învelişul titanic;  cuarţul (bioxidul de siliciu), care cu oxidul de fier formează compusul FeSi03, o zgură fluidă şi uşoară; silicea şi silicaţi naturali sub formă de cuarţ, dolomitul, magnezitul etc., sînt componenţii de bază ai electrozilor acizi şi oxidici;  carbonatul de calciu sub formă de cretă sau marmură formează o protecţie de C02 şi reduce oxidul de fier; este componentul principal al electrozilor cu înveliş bazic; învelişul bazic fiind foarte higroscopic, este necesar ca înainte de sudare electrozii să fie calcinaţi, pentru că in caz contrar hidrogenul degajat impurifică sudura;  celuloza, care prin ardere degajează gaze protectoare, în special CO şi care împreună cu substanţe minerale formează componentul principal al electrozilor cu înveliş celulozic. Zgura formată deasupra băii de sudură, în afară de rolul ei de rafinare a băii şi de protecţie contra pătrunderii oxigenului şi azotului, are şi un rol termic, împiedicînd răcirea rapidă a băii de sudură şi de formare a compuşilor de călire duri. Cu componenţii principali enumeraţi, destinaţi protecţiei picăturilor de metal topit din electrod şi a băii lichide de sudură în amestec cu componenţii ioni39




zaţi, zgurifianţi, lianţi, şi plastifianţi, învelişurile îndeplinesc următoarele roluri: de ionizare, în vederea uşoarei amorsări şi a menţinerii stabile a arcului, format între electrod şi piesa.  de protecţie a băii de sudură lichide, faţă de pătrunderea oxigenului şi azotului;  de rafinare a băii de sudură lichide în cazul cînd în picăturile de metal transferate s-au produs oxidări sau nitrurări;  de aliere a băii lichide în cazul cînd în înveliş sînt introduse feroaliaje sau oxizi de metale pentru alierea sudurii;  de topire a compuşilor mai greu fuzibili, formaţi în procesul de sudare; pentru aceasta, se introduc în învelişuri zgurifianţi, fluidifianţi şi fondanţi;  de protecţie contra răcirii prea intense a băii de sudură, deoarece zgurile sînt rele conducătoare de căldură; Zgura formată deasupra sudurii trebuie să se îndepărteze cît mai uşor. La electrozii de calitate, dacă rîn- dul depus a fost executat de un sudor experimentat, zgura se autodetaşează, astfel încît după sudare nu mai este necesară decît o uşoară periere a rîndului depus. Stropii de metal în jurul cusăturii se curăţă cu dalta pneumatică sau manual cu dalta şi ciocanul. Electrozii folosiţi pentru sudarea cu arc electric pot fi neînveliţi sau înveliţi. Electrozii neînveliţi pot fi vergele de sîrmă cu secţiune plină sau vergele cu miez, adică cu inimă. Sudarea cu vergele de sîrmă, cu secţiune plină, este rar folosită; la sudarea fontei sînt folosite vergele turnate din fontă. La sudarea cu vergele de sîrmă, sudurile se execută cu curent continuu, polaritate directă (polul minus la electrod) şi în general cu curenţi reduşi; curgerea metalului se produce în picături mari, şi de aceea uneori se pot produce întreruperi ale arcului. Pot fi executate cusături în orice poziţie, în afară de poziţia verticală coborîtoare. Pătrunderea este slabă, iar trecerile se pot realiza uşor şi la deschideri mărite ale rosturilor. Zgura se formează în cantităţi neglijabile, iar suprafaţa cusăturii este convexă şi cu solzi mari. Sudura obţinută cu sîrmă cu miez are, în general, caracteristici mecanice apropiate de sudurile obţinute cu electrozi înveliţi, însă, ţinînd seamă de protecţia mai redusă pe care o are miezul faţă de învelişul electrodului, sudura este de calitate mai inferioară, în special caracteristicile de tenacitate. 40




Se obţin suduri cu caracteristici mai bune faţă de cele cxecutate cu electrozisîrme, iar procesul de sudare se desfăşoară continuu, întreruperile fiind rare pătrunderea este mai mare şi se obţin rezultate mai bune la sudarea rădăcinilor. Electrozii înveliţi sînt folosiţi pe scara cea mai largă, deoarece se pot obţine caracteristici superioare ale sudurilor depuse, în uncţie de natura învelişului şi grosimea lui. După grosimea învelişului electrozii pot fi:  cu înveliş subţire, simbolizaţi cu (s), masa învelişului este de maximum 10% din d.Aceşti electrozi se folosesc la execuţia construcţiilor de importanţă redusă sau la reparaţii;  cu înveliş mediu, simbolizaţi cu (m), masa învelişului este de la 10 .. . 20% din masa sîrmei. Electrozii cu înveliş mediu pot fi folosiţi şi la executarea constructiilor sudate importante. În funcţie de componenţii învelişului, electrozii pot fi folosiţi şi la suduri de poziţii;  cu înveliş gros, simbolizaţi cu (g), masa învelişului este de peste 20% din masa sîrmei, mergînd pentru inele sorturi pînă la 35%. Electrozii sînt destinaţi construcţiilor sudate importante, precum şi procedeelor productive de sudură cu electrozi inveliţi: cu pătrundere adîncă, cu arc înecat etc.;  cu înveliş foarte gros, simbolizaţi cu (gr) la care învelişurile contin componenţi speciali sau pulberi de fier; sînt destinaţi lucrărilor speciale sau sudării cu coeficient mare de depunere. tabelul 6.2.4.1 Diametrul vergelei

2

Lungimea vergelei, mm Vergele din oțel carbon sau slab aliat

Vergele din oțel mediu sau înalt aliat

300, 250, 450

300, 350, 450

350, 450

350, 450

450

350, 450

2,5 3,25 4 5 6

41




În vederea prinderii în cleştele portelectrod, electrozii se livrează dezveliţi la un capăt, iar la capătul opus, în vederea unei amorsări rapide a arcului, electrozii trebuie să fie polizaţi conic. Electrozii de diametre mici, de 2 şi 2,5 mm, însă în lungimi de fabricaţie de 450 mm, se livrează dezveliţi la mijlocul vergelei asigură o corectă manipulare pentru amorsarea şi menţinerea arcului, fără trepidaţii. tabelul 6.2.4.2

Diametrul

Lungimea

electrozilor

electrozilor

[mm)

[mm]

Electrozi cu înveliş

mediu

gros

Masa electrozilor

2

300

7,70

8,40— 9,10

9,10— 10

2

450

11,50

12,5 — 13

13 — 15

2,5

350

13,30

15 — 16

17 — 18,5

2,5

450

17,30

19 — 21

22 — 25

3,25

350

22,80

25 — 27

28 — 30

3,25

450

29,30

32 — 35

37 — 41

4

450

44,50

50 — 55

58 — 63

5

450

69,30

77 — 88

90 —100

6

450

99,90

110 —120

125 —140

Invelişul electrodului trebuie să fie compact, omogen, uniform, aderent pe vergea şi rezistent, spre a asigura menţinerea uniformă şi constantă a arcului electric; el trebuie să fie depus prin imersionare sau presare, coaxial faţă de vergeaua electrodului, în care caz se obţine o topire uniformă, fără desprinderi ale învelişului, fără stropiri excesive şi fără formarea de peniţe, adică de ieşituri ascuţite ale învelişului topit, care împiedică desfăşurarea unui proces stabil şi uniform de sudare. 42




Arcul electric trebuie să se amorseze uşor şi să se menţină stabil pentru curenţii, polaritatea şi intensitatea prevăzute. După felul învelişului, se deosebesc următoarele sorturi de electrozi:  Acid, simbolizat cu (A), cu grosimea învelişului medie sau groasă, conţinînd din punct de vedere metalurgic componenţi cu caracter acid: oxid de fier, bioxid de siliciu. Zgura fomată este foarte fluidă, iar după răcire se desprinde uşor; se solidifică în formă de fagure. Zgura acidă are un interval mare de solidificare, de circa 90°C, prezentând după solidificare forma caracteristică structurii de fagure. Se sudează cu polaritate directă, adică polul minus la electrod, cu curenţi mari, astfel încît viteza de sudare este şi ea mare. Productivitatea sudării este şi ea bună, obţinîndu-se coeficienţi de depunere de peste 11 g/Ah. Electrozii cu înveliş acid sînt destinaţi în special sudării în poziţie orizontală — cu electrodul înclinat la 50 .. . 80° faţă de orizontală — a oţelurilor carbon cu conţinut pînă la maximum 0,20% C pentru oţeluri calmate şi maximum 0,25% C pentru oţeluri necalmate. Forma exterioară a sudurii depuse la sudarea cu viteze mari este plată sau uşor concavă.  Bazic, simbolizat cu (B), care are, în general, un înveliş gros şi conţine din punct de vedere metalurgic componenţi cu caracter bazic: carbonaţi de calciu (piatră de var, marmură, cretă, calcit etc.) împreună cu clorură de calciu şi feroaliaje. Zgura este compactă şi şe ridică uşor deasupra metalului topit, iar după solidificare are un aspect lucios. Intervalul de solidificare a zgurilor bazice este redus, de 20 ... 25°C; după solidificare zgura în spărtură nu este poroasă şi se înlătură mai dificil. La sudarea cu electrozi cu înveliş bazic se foloseşte curent continuu, polaritate inversă, menţinîndu-se în tit timpul operaţiei de sudare un arc cit mai scurt şi electrodul înclinat în direcţia de sudare la 75 ... 80°. Se poate suda în toate poziţiile. Unele întreprinderi producătoare fabrică şi electrozi cu înveliş bazic pentru sudarea cu curent alternativ. La sudare, se recomandă ca electrozii folosiţi să fie lipsiţi de orice umiditate; în caz contrar, sudura conţine gaze, în special hidrogen, ceea ce provoacă porozităţi şi crăpături în suduri. De aceea, înainte de folosirea electrozilor bazici, se recomandă calcinarea acestora în cuptoare la temperaturi de 250—300°C, timp de 2 h. Sudura executată cu electrozi cu înveliş bazic este foarte rezistentă la fisurare atît la cald, cît şi la rece şi de aceea aceşti electrozi se recomandă la sudarea oţelu43




rilor slab aliate de rezistenţă mare şi a oţelurilor cu conţinut mărit de carbon pînă la 0,45%. În general, electrozii cu înveliş bazic sînt recomandaţi la executarea construcţiilor sudate greu solicitate. Prezintă dezavantajul că au coeficient de depunere inferior electrozilor cu înveliş acid, fiind de 9,5 .. . 10,5 g/Ah. Unele sorturi de electrozi folosesc şi învelişuri cu conţinut de pulbere de fier şi în acest caz creşte coeficientul de depunere, obţinindu-se un randament chiar de peste 120%.  Titanic, simbolizat cu (R) rutilic, sau cu (T) titanic, şi sînt cu înveliş mediu sau gros, ultimul fiind mai corespunzător poziţiilor de sudat verticală şi peste cap. învelişul conţine minerale de titan, cum sînt rutilul (Ti02) sau ilmenitul (FeTiOa). Electrozii simbolizaţi cu R conţin o cantitate mai mare de rutil. Zgura acestor electrozi este densă şi vîseoasă, dacă învelişul este rutilic. Electrozii (T) au o zgură mai fluidă şi mai puţin densă. Intervalul de solidificare a zgurii este destul de mic, de circa 35°C, iar după solidificare zgura se înlătură uşor şi în spărtură ea este poroasă. Arcul electrozilor cu înveliş titanic se menţine foarte uşor, iar stropirile sînt reduse. Sudează favorabil în toate poziţiile, în special în poziţia vertical urcătoare, care pot fi executate cu viteze mărite de lucru. La sudare se foloseşte curent continuu sau alternativ de valoare mijlocie. Pătrunderea este bună. Electrodul se menţine înclinat la 60 ... 75° în sensul de sudare. Sudurile care rezultă sînt plate sau uşor concave, cu solzi fini, avînd suprafeţe lucioase. Electrozii sînt destinaţi sudării oţelurilor cu conţinut redus de carbon pînă la 0,25% C şi oţelurilor slab aliate cu Mn, destinaţi construcţiilor sudate.  Celulozic, simbolizat cu (C), care conţine în înveliş cantităţi mari de materii organice, combustibile, şi care în timpul procesului de sudare se descompun şi produc cantităţi mari de gaze protectoare, asigurînd în felul acesta protecţia băii de sudură. Zgura se produce în cantităţi reduse şi se îndepărtează uşor. Arcul format se menţine uşor. Pierderile prin stropire sînt mai mari faţă de ceilalţi electrozi, iar suprafaţa sudurii nu are un aspect frumos. Electrodul este corespunzător în special efectuării sudurilor de poziţie, chiar şi a acelor vertical-coborîtoare şi de aceea aceşti electrozi sînt folosiţi la lucrări pe şantiere. La sudare, se recomandă menţinerea electrodului înclinat în sensul de sudare cu 60 . .. 80°. Se foloseşte curent continuu, polaritate inversă, iar pentru limitarea stropirilor, se reco44




mandă curenţi mai reduşi. Stratul de sudura realizat este convex, iar pătrunderea este suficientă de bună.  Oxidic, simbolizat cu (O), cu învelişul format din oxizi de fier şi oxizi de mangan, astfel încît după sudare stratul depus conţine cantităţi reduse de carbon şi mangan. Se foloseşte numai la sudarea oţelurilor moi, cu rezistenţă redusă şi cu un conţinut de carbon pînă la maximum 0,20%. Electrodul este destinat efectuării straturilor Subţiri executate în poziţie orizontală sau în jgheab. Curentul folosit poate fi continuu sau alternativ; sudura executată are un aspect frumos. In timpul sudării, electrodul se menţine înclinat în sensul de sudare la 50 ... 75°. După destinaţie, STAS 1125-76 stabileşte următoarele cinci grupe de electrozi: I — pentru sudarea oţelurilor carbon şi slab aliate; II — pentru sudarea oţelurilor de înaltă rezistenţă; III — pentru sudarea oţelurilor slab aliate rezistente la temperaturi pînă la 600°C; IV — pentru sudarea de încărcare cu metale, avînd proprietăţi speciale; V — pentru sudarea oţelurilor înalt aliate inoxidabile, anticorosive şi refractare. Caracteristicile mecanice, compoziţia chimică şi caracteristicile sudurii pentru fiecare marcă de electrozi sînt stabilite de către întreprinderea producătoare şi sînt prescrise în fişa tehnică a electrodului respectiv şi pe eticheta fiecărui pachet de electrozi. Poziţiile de sudare ale electrodului se simbolizează:    

toate poziţiile; toate poziţiile, exceptînd poziţia verticală de sus în jos; poziţia orizontală, orizontală în jgheab şi uşor înclinată; orizontală şi orizontală în jgheab. Simbolizarea curentului de sudare se face astfel:

 curent continuu şi alternativ;  curent continuu. Caracteristicile tehnice speciale ale electrozilor pentru sudarea oţelurilor carbon şi slab aliate se simbolizează; H — electrozi cu conţinut redus de hidrogen; 45




P — electrozi cu pătrundere adînca. Electrozi cu înveliş care conţine minimum 15% pulbere de fier.

6.3.REGIMURI DE SUDARE In vederea realizării unor îmbinări de calitate este foarte importantă alegerea unui regim corespunzător, astfel încît să fie obţinută în afara calităţii şi o productivitate cit mai mare. Prin regim de sudare la folosirea electrozilor înveliţi se înţelege alegerea curentului optim şi a unei viteze de sudare corespunzătoare, astfel încît să fie realizată pătrunderea necesară şi un aspect cit mai frumos la suprafaţa cusăturii. Electrodul se alege în funcţie de: calitatea materialului, grosimea lui şi poziţia de sudare. Curentul de sudare se alege în funcţie de diametrul electrodului, cu relaţia: I=(k+md)d [A], în care: I -este curentul de sudare, în A; d -diametrul electrodului, în mm; k şi m sînt coeficienţi determinaţi experimental, avînd valorile k=20 şi m=G. O relaţie mai simplă pentru calculul valorii medii a intensităţii curentului este: I=kd [A], în care: k este un coeficient cuprins între 25 şi 50; d — diametrul electrodului, în mm. Pentru fiecare dimensiune de electrod, curentul de sudare este indicat de fabricile producătoare pe ambalajul electrozilor, unde se dau limitele inferioară şi superioară; între aceste limite, curentul de sudare se foloseşte în funcţie de grosimea tablei de sudat, iar în funcţie de felul cum trebuie obţinut rîndul de sudură, mai lat sau mai pătruns, se va da o înclinare a piesei, respectiv electrodului.Cu cît grosimea materialului de bază este mai mare, cu atît mai indicată este folosirea unui curent de sudare mai rnare. În cazul suflării de poziţie — faţă de sudarea în poziţie orizontală — curenţii se vor reduce cu 5—15% pentru sudarea la poziţie verticală şi cu 10—20% pentru sudarea pe plafon. 46




În general, curenţii mai mari sînt folosiţi la sudarea cu electrozi cu înveliş acid; la electrozii cu înveliş titanic, curenţii se iau ceva mai reduşi: urmează electrozii cu înveliş bazic, iar cei mai reduşi curenţi sînt folosiţi la electrozi cu înveliş celulozic. În cazul învelişurilor cu amestec de pulbere de fier, curenţii se vor mări, în funcţie de cantitatea de pulbere de fier, ţinîndu-se seamă şi de natura învelişului. Electrozii cu înveliş titanic şi cu pulbere de fier de mare randament se sudează cu curenţi măriţi. Tensiunea arcului de sudare se stabileşte automat la menţinerea arcului, în funcţie de intervalul menţinut de sudor, şi variază în funcţie de intensitatea curentului. Astfel, la sudarea cu curent continuu, tensiunea variază între 20 şi 30 V pentru curenţi de sudare între 60 şi 300 A. Viteza de sudare care se imprimă electrodului în lungul liniei de sudură şi care rezultă din cele două mişcări, de oscilaţie şi de înaintare în lungul băii de sudură, variază.

6.3.1.COEFICIENTUL DE DEPUNERE ŞI RANDAMENTUL ELECTROZILOR Pentru execuţia îmbinărilor sudate este foarte importantă masa metalului topit din electrod şi în special masa metalului depus din electrod. Masa metalului topit de întotdeauna inferioară masei vergelei electrodului, în funcţie de coeficientul de topire care reprezintă o caracteristică a electrodului, determinată de natura învelişului. Pentru sudare este important însă coeficientul de depunere , care indică cantitatea de metal depus în rost, după ce s-au scăzut pierderile prin ardere şi capetele rămase. Pentru diferite sorturi de electrozi, coeficientul de depunere variază în funcţie de înveliş, astfel: pentru învelişuri titanice 8—9 g/Ah; — pentru învelişuri bazice 9,5—10,5 g/Ah; — pentru învelişuri acide 11—12 g/Ah. Depunerile cele mai mari se realizează cu electrozi cu pulbere de fier în înveliş. Aceşti electrozi se remarcă printr-un mare randament. —

Randamentul electrodului este raportul din masa de metal depus faţă de masa de metal topit a electrodului înmulţit cu 100; randamentul electrodului se exprimă în procente, adică: 47




Md/Mtx100 [%], în care: Md este masa de metal depus; Mt — masa de metal topit. La electrozii înveliţi, randamentul este în general sub 100%. Electrozii cu pulbere de fier în înveliş, avînd un randament mai mare, conduc şi la un coeficient de depunere mai mare. Astfel, electrozii cu înveliş titanic şi conţinut de pulbere de fier în înveliş, cu un randament de depunere de circa 150%. au un coeficient de depunere de circa 20 g/Ah, ceea ce face ca sudarea cu aceşti electrozi să conducă la productivităţi mai mari faţă de electrozii obişnuiti.

6.3.2.FOLOSIREA ŞI PĂSTRAREA ELECTROZILOR Pentru sudarea cu arc electric, în unele cazuri, se folosesc şi sîrme- electrozii neînveliţi, cu sau fără inimă. Aceştia sînt folosiţi la lucrări de importanţă mai redusă sau în cazul cînd împrejurările creează această situaţie. Deşi caracteristicile de rezistenţă la sudarea cu sîrme-electrozi sînt corespunzătoare, valorile alungirii şi ale rezilienţei sînt reduse. Sîrmele neînvelite cu inimă nu sînt proprii sudării construcţiilor importante. Electrozii cei mai folosiţi pentru sudarea oţelurilor cu conţinut de carbon pînă la 0,25% sînt electrozii cu înveliş titanic. Tot pentru sudarea oţelurilor cu conţinut redus de carbon se folosesc şi electrozi cu învelişuri oxidice, acide şi celulozice. Pentru sudarea oţelurilor cu conţinut mărit de carbon pînă la 0,5%, cei mai corespunzători electrozi sînt cei cu înveliş bazic. La sudarea cu electrozi cu înveliş titanic pot fi folosite surse de curent continuu sau alternativ. La sudarea cu curent continuu, pentru anumite poziţii, sînt indicaţi polaritatea directă şi curenţi micşoraţi cu 10 -15% faţă de curenţii normali. In cazul sudării cu curent alternativ, tensiunea de amorsare trebuie să fie minimum 50 V. Sudarea cu electrozi oxidici sau acizi se vor folosi curenţii maximi indicaţi pentru electrozii titanici, eventual chiar mai mari cu 5 ... 10%. Dacă electrozii conţin şi pulbere de fier în înveliş, curenţii de sudare se vor majora cu minimum 10 ... 15%. 48




La sudarea cu electrozi cu înveliş bazic se folosesc curenţi mai reduşi faţă de curenţii indicaţi pentru electrozii cu înveliş titanic. Sudarea se execută cu polaritate inversă (polul + la electrod) iar arcul se menţine cît mai scurt. Electrozii cu înveliş bazic pot fi folosiţi şi la suduri de poziţie, inclusiv poziţia vertical coborîtoare. Electrozii se livrează ambalaţi în cutii de carton. La folosirea cutiilor se vor desface numai la un capăt. Electrozii se vor păstra în dulapuri destinate special păstrării electrozilor sau în etuve speciale, în încăperi lipsite de umiditate. Electrozii bazici, înainte de folosire, se vor calcina la temperatura de 3000C, timp de 2 h. Este absolut necesară calcinarea, deoarece aceşti electrozi sînt foarte higroscopici şi pot produce defecte în suduri (pori, crăpături etc.), dacă timpul de depozitare depăşeşte 3— 4 zile. Ţinînd seamă că electrozii cu înveliş bazic sînt foarte higroscopici, peste cutiile de carton mai este prevăzut şi un material suplimentar din material plastic.

6.4.TEHNOLOGIA SUDĂRII CU ARC ELECTRIC CU ELECTROZI ÎNVELIŢI Mişcările de apropiere de piesa de sudat pentru execuţia rîndului de sudură mai sînt necesare, aşa cum s-a arătat, şi mişcările de oscilaţie (mai late sau mai înguste sau fără aceste mişcări în cazul rîndurilor filiforme), precum şi mişcarea de înaintare de-a lungul rostului de sudat.

Fig.6.4.1.a.Sudarea spre stanga

Fig.6.4.1.b.Sudarea spre dreapta

În cazul rîndurilor late, mişcările de oscilaţie trebuie să fie însoţite şi de menţineri sau de mici oscilaţii la marginile rîndurilor, în vederea obţinerii pătrunderii necesare în aceste locuri. În afară de aceste mişcări, înclinarea electrodului sau a piesei influenţează în mare măsură pătrunderea sudurii în metalul de bază. 49




Ţinînd seamă că poziţiile de sudare pot diferi, în funcţie de poziţia în spaţiu a axei longitudinale a sudurilor, la execuţia acestora se va ţine seamă de indicaţiile date mai înainte din punctul de vedere al intensităţii curentului de sudare corespunzător diametrului electrodului şi poziţiei; la sudarea a două grosimi diferite, se va ţine seamă că, pentru obţinerea unei îmbinări de calitate, arcul se va menţine timpi mai scurţi pe partea pieselor subţiri, pentru ca acesta să nu se supraîncălzească, ceea ce ar duce la perforări şi curgeri de material. Pentru execuţia sudurilor este necesar ca electrodului, după ce a fost aşezat în poziţia corectă de sudare, să i se imprime mişcările în funcţie de lăţimea necesară a rîndului de executat. Poziţia şi mişcările ce se imprimă electrodului sînt în funcţie de mai mulţi factori, unul din factorii cei mai importanţi fiind poziţia de lucru. Pentru sudarea in poziţie orizontală, în jgheab sau a sudurilor de încărcare, electrodul se va ţine înclinat. Se va ţine seama ca la executarea primului rînd al celui de-al doilea strat la poziţia în jgheab axa electrodului.

Fig.6.4.1

Fig.6.4.2

Fig.6.4.3

50




La sudarea de colţ cu un perete vertical sau sudarea orizontală în plan înclinat , poziţia electrodului va fi aproximativ simetrică faţă de unghiul dintre table, cu tendinţă de menţinere mai mult spre tabla vertical a, încît electrodul să formneze cu tabla orizontală circa 40°, pentru cazul cînd grosimea tablelor este aceeaşi şi asimetrică formînd un unghi mai mare cu tabla mai groasă, în vederea obţinerii pătrunderii necesare . Electrodul se va înclina cu circa 70°, cu mişcările necesare.

Fig.6.4.4

La sudarea orizontală pe perete vertical sau sudarea orizontală cu pereţi înclinaţi,primul rînd (strat) depus ; în cazul prelucrării în Y, asimetric, se va executa cu electrodul menţinut la 903 faţă de tabla verticală şi cu o înclinare de 70° în sensul ele înaintare, iar primul rînd al celui de-al doilea strat, de la bază, cu un unghi de 60° faţă de tabla verticală şi cu aceeaşi înclinare. Pentru rîndul al treilea, unghiul cu tabla verticală va fi de 1000, iar înclinarea în sensul de înaintare tot de 70°.

Fig.6.4.5

La sudarea în cornişă, unghiul de menţinere a electrodului pentru executarea primului rînd va fi de 60° cu tabla orizontală şi de 70° în sensul de înaintare. 51




Sudarea primului rînd al celui de-al doilea strat se va executa între rîndul depus şi tabla verticală, menţinîndu-se un unghi de 45° faţă de tabla orizontală cu acelaşi unghi de înclinare de 70° în sensul de înaintare, rîndul al doilea al celui de-al doilea strat care face legătura dintre primele rînduri şi tabla orizontală se va executa cu oscilaţii în plan vertical, între 50 şi 60° faţă de tabla orizontală şi cu înclinarea în sensul de înaintare tot de 70°.

Fig.6.4.6

La sudarea pe plafon (peste cap), poziţia electrodului se va menţine simetric în plan vertical şi cu înclinarea de 70° in sensul de înaintare; mişcarea electrodului poate fi fără , sau cu îndepărtări repetate, scurte, în cazul supraîncălzirii băii de sudură. Pentru execuţia primului rînd al celui de-al doilea strat si a rîndului următor, electrodul se va poziţiona la 120°, respectiv 60°, faţă de suprafeţele orizontale ale pieselor de sudat, adică în bisectoarea anghiului format dintre primul rînd şi peretele rostului.

Fig.6.4.7

La sudarea verticală in colţ, înclinarea electrodului este în funcţie de sensul de sudare de sus în jos sau de jos în sus. La sudarea de jos în sus cu un electrod cu înveliş titanic, electrodul se va aşeza în bisectoarea unghiului şi înclinat la 60—70° faţă de sudură. In cazul electrozilor cu înveliş bazic, acesta se va înclina cu 75—80° în sensul de înaintare.La sudarea de sus în jos coborîtor, electrodul se va menţine în bisectoarea unghiului înclinat la 30° faţă de verticală în sensul de înaintare, iar după formarea arcului, la 40° faţă de verticală în sensul de înaintare.Pentru sudarea coborîtoare sînt indicaţi electrozii cu înveliş organic cu rutil. 52




Diferite mişcări de oscilaţii ale electrodului pentru sudarea verticală-urcătoare sînt reprezentate in continuare.

Fig.6.4.8

La sudarea tablelor subţiri sub 3 mm grosime de perete este mai avantajoasă sudarea cu curent continuu, polaritate inversă, deoarece in acest caz tabla fiind catod are o temperatură mai joasă şi pot fi realizate cusături mai aspectuoase fără străpungeri, cu viteze mărite de sudare, datorită topirii mai intense a electrodului. În cazul sudării cu curent alternativ se recomandă transformatoare cu tensiuni

Fig.6.4.9

mari în gol, în care caz amorsarea şi menţinerea arcului sînt mai bune, astfel încît rezultă suduri mai aspectuoase. Tablele şi profilele cu grosimea peretelui sub 1 mm se pot suda cu electrozi înveliţi numai prin suprapunere, cu partea suprapusă aşezată peste o garnitură de cupru şi presată . În locul garniturii de cupru poate fi folosită şi o garnitură de oţel, însă în acest caz se pot produce perforări şi lipiri de garnitură, dacă se depăşesc anumite intensităţi de curent.

53




Fig.6.4.10

Se sudează cap la cap în I, fără interstiţiu sau bordurate, aşezate pe o garnitură de cupru sau pe o bandă de oţel, aşezată sub rost, care rămîne sudată de table. Se folosesc: electrozi de 1,6 mm, curent continuu de 30—40 A, polaritate inversă. Tablele cu grosimea de 1,5—2 mm se sudează aşezate pe masa de lucru fără interstiţiu, cu electrozi de 2 mm diametru, cu curent continuu de 40—50 A, polaritate inversă. Tablele între 2 şi 3 mm se sudează cu un mic interstiţiu (<0,5 mm) cu electrozi de 2 sau 2,5 mm diametru, cu curent de 50—60 A. Îmbinarea tablelor subţiri mai poate fi efectuata folosind şi alte rosturi.

Fig.6.4.11

La sudarea cusăturilor de colţ la table suprapuse în L sau în T se vor folosi curenţi de sudare măriţi. Pentru tablele cu margini răsfrînte este mai indicată folosirea procedeelor fără metal de adaos (electrozi înveliţi), folosindu-se procedeele cu flacără sau cu electrozi de cărbune. De cea mai mare importanţă este pregătirea tablelor; după prindere, ele trebuie ciocănite şi îndreptate, în vederea unei perfecte păsuiri a marginilor lor. Rîndurile de sudură se vor executa în trepte inverse, adică sensul de înaintare a sudurii va fi de sens contrar sensului de execuţie a elementelor de suduri.

54




Consumul de electrozi variază în funcţie de grosimea tablei şi de diametrul electrodului folosit. Ţinînd seamă că la electrozii mijlociu înveliţi masa electrodului, faţă de masa cusăturii, este cu circa 30% mai mare, iar la cei gros înveliţi, cu circa 40% mai mare, cu aceste adaosuri se deduce şi consumul de electrozi pe metru liniar de cusătură. Cei mai recomandaţi electrozi la sudarea tablelor subţiri sînt electrozii cu înveliş titanic de grosime medie sau gros înveliţi în special pentru sudarea de colţ exterior sau pentru sudarea semicoborîtoare. tabelul 6.4.1 Grosimea tablei

Rostul b

Diametrul electrodului

Masa cusăturii

[mm]

[mm]

[mm]

[g/m]

1

0

1.6(2)

20

1,5

0,5

2

30

0

1

2

45

2,5

1,2

2,5

60

3

1.5

2,5

70

Tablele cu grosimea de 3 ... 6 mm se sudează: în I (la sudarea bilaterală pînă la grosimea de 5 mm), în V, în Y, 1/2 V (la sudarea în T), de colţ (k), la table suprapuse sau în L, pe muchie şi în găuri rotunde sau alungite.Sudurile se execută pe una din părţi sau bilateral (la sudurile în I) sau cu completare la rădăcină (dacă se prevede în documentaţie, la sudurile în V, Y, pe muchie etc.). Sudarea cusăturilor se execută în trepte inverse; în cazul cusăturilor bilaterale, trecere a doua se execută invers primei. Lungimea treptelor se alege în funcţie de calitatea materialului (cu cît oţelul este mai moale, cu atit treptele pot fi mai lungi), de grosimea materialului (pentru materialele mai groase care se execută cu topiri mai adînci se vor alege trepte mai scurte) şi de lungimea sudurii (cu cît sudura este mai lungă, se vor micşora treptele; de exemplu, la lungimi de suduri peste 1,5 m se vor folosi trepte de 200—250 mm). Masa cusăturilor executate variază în funcţie de grosimea tablelor şi de rostul dintre el.

55




tabelul 6.4.2 Grosimea tablei

Rostul b

[mm]

Diametrul electrodului

[mm]

[mm]

[g/m] Masa cusăturii

în I pe o singură parte 4

1,5

3,25 sau 5

115

5

1.5

4 sau 5

160

6

2

4 sau 5

200

In I pe ambele părți 4

1,5

3,25 sau 4

150

5

1,5

4 sau 5

210

6

2

4 sau 5

260

In V pe o singură parte

4

1

2,5 sau 3,25

5

1

3,25

160

6

1

Rădăcină 3,25

100

Umplere 4

120

110

Cei mai corespunzători electrozi pentru sudarea tablelor mijlocii din oţel cu conţinut de carbon, sub 0,25%, sînt cu înveliş de titaniu, mediu sau gros. La sudarea tablelor cu conţinut de carbon peste 0,25% sau a oţelurilor slab aliate, se recomandă folosirea electrozilor cu înveliş bazic. SUDAREA TABLELOR ŞI A PROFILELOR GROASE Tablele şi profilele cu grosimea peste 6 mm, fiind groase, se sudează numai cu rosturile prelucrate; în funcţie de grosime, ele pot fi: în V cu sau fără suport, in Y, X, K, de colţ, în găuri etc. La sudarea în T sau L, latura în contact executată este de colţ, sau prelucrată, în care caz sudura poate fi cu suprafaţa plană a peretelui poate fi neprelucrată, în care caz sudura în 1/2 V, 1/2 Y, K etc. La sudarea grosimilor mari, îmbinările sînt formate din straturi multiple, iar straturile la rîndul lor pot fi executate din mai multe rînduri, în special dacă grosimile sînt mari. Sudurile bilaterale în X, dublu U, K etc. sînt simetrice faţă de planul mediu de gros. 56




Fig.6.4.12

Straturile se execută în aceeaşi ordine ca şi pentru rosturile unilaterale. In măsura posibilităţilor este indicat ca sudurile să fie executate în poziţie orizontală sau orizontală în jgheab, acestea fiind cel mai comod de executat, cu productivitate maximă. în vederea prevenirii deformaţiilor se recomandă ca sudurile bilaterale să fie executate prin întoarceri succesive, pe baza indicaţiilor din tehnologie, pentru sudura respectivă. în multe cazuri însă, grosimile mari, în special la sudarea pe şantiere, se execută şi la poziţiile orizontale pe perete vertical, verticale sau peste cap. În figura 6.4.11 se prezintă îmbinări de rosturi executate în diferite poziţii în spaţiu şi ordinea de execuţie a rindurilor, respectiv a straturilor de sudură. Rîndul de la baza cusăturii se execută în general filiform, însă bine pătruns pe ambele părţi ale rostului. Rîndurile următoare se execută cu oscilaţii transversale. Este foarte important ca la sudarea unui rînd să se realizeze o bună îmbinare cu materialul de bază şi cu rîndul adiacent sau cu rîndurile adiacente depuse anterior. Rîndurile de umplere a rostului se execută cu lăţimea de maximum 3—4 ori diametrul electrodului folosit. Rîndurile de la suprafaţă, numite şi rînduri de acoperire, pot fi executate cu lăţimea de 4 ori diametrul electrodului (la sudarea în poziţie orizontală). Deşi depunerile late sînt comod de executat la grosimi mari, mai indicate sînt rîndurile înguste, care prezintă avantaje din punct de vedere metalurgic, deoarece în acest caz granulaţia sudurii fiind mai fină, datorită influenţei termice pe care o au rîndurile posterioare asupra celor anterior depuse, tenacitatea sudurilor este mai bună; de aceea, în prezent, nu se recomandă la sudarea grosimilor mari execuţia rindurilor late decît numai a straturilor de acoperire. 57




Din cauza multiplelor rînduri necesare umplerii rosturilor la sudarea grosimilor mari, tensiunile interne şi deformaţiile ce rezultă pot fi şi ele foarte mari şi în multe cazuri se produc fisuri. Sudabilitatea unui metal depinde şi de grosimea acestuia; de aceea, pentru sudarea grosimilor mari este indicată, în multe cazuri incălzirea, iar operaţia de sudare se recomandă să fie executată printr-o anumită succesiune a depunerii rindurilor, corespunzătoare grosimii de sudat. Sudarea în trepte inverse, succesive, arătată la sudarea tablelor şi profilelor de grosime mijlocie se aplică numai pînă la grosimi de maximum 15 mm. Aceasta se explică prin faptul că sudarea în trepte inverse, aplicîndu-se şi pe lungimea rostului, prezintă dezavantajul că sudurile depuse se răcesc, iar sudarea unui nou rînd se execută peste suduri reci. La sudarea grosimilor mari este necesar ca rîndurile posterioare să nu fie depuse peste rîndurile reci, ci acestea să fie cit mai calde, ferind astfel formarea structurilor fragile. Materialele peste 15 mm grosime se sudează prin alte metode, după cum urmează:  metoda în cascadă, la care, după ce s-a depus un rînd de 100— 300 mm, rîndul al doilea se începe la 100—300 mm de capătul primului rînd, adică la o distanţă cît lungimea rîndului depus, şi se sudează spre el şi peste el pînă aproape de capătul primului rînd; urmează rîndul al treilea depărtat cu acelaşi pas de-al doilea (100—300 mm), sudindu-se spre rîndurile depuse, şi se trece peste el, pînă aproape de capătul celui de-al doilea rînd depus, continuîndu-se astfel şi cu celelalte rinduri;  metoda in cocoaşă, care constă în -executarea unui rînd de 100— 300 mm, după care de la o distanţă de aceeaşi lungime cu rîndul efectuat, dintr-o parte sau alta, se execută un nou rînd spre cel executat anterior, se trece peste ele şi se execută în continuare rîndul pînă ce a fost depăşit cu o aceeaşi distanţă;

fig.6.4.13

 Metoda in blocuri, folosită în special la sudarea de încărcare la piese groase, care constă din execuţia de blocuri de 80—100 mm lungime, la intervale între ele de 30—40 mm şi care, după ce au fost terminate complet, se 58




sudează între ele, depunîndu-se sudură în intervale; în general, această metodă se aplică după preîncălzirea piesei, atît înainte de execuţia blocurilor, cît şi înainte de începerea sudării intervalelor dintre blocuri. După cum se constată din descrierea metodelor de sudare a tablelor groase, rîndurile superioare se depun imediat peste cele inferioare, astfel încît sudura nu are timp să se răcească. Lucrul, în general, începe din mai multe locuri, de către mai mulţi sudori deodată. Umplerea cusăturilor rămase sub nivel, la metoda în cocoaşă, se execută imediat ce s-a ajuns la nivelul superior, după care se începe execuţia unei noi cocoaşe în ordinea prevăzută în tehnologie. Este foarte important, de asemenea, ca rindurile executate să nu fie cu capetele terminate în acelaşi plan, ci declarate între ele, spre a se preveni formarea de cratere marginale în aceeaşi secţiune a sudurii, în care caz nu se produc pori şi fisuri. Lungimea pasului rindurilor poate fi mărită pînă la 500—600 mm la primele două metode, dacă materialul are o bună sudabilitate, deoarece prin mărirea pasului rîndului depus pînă la depunerea rîndului anterior, sudura nu se răceşte de sudare materialul de bază să fie preîncălzit. La sudarea în jgheab se recomandă ca grosimile mari să fie sudate cu electrozi groşi, de minimum 5 mm diametru. In cazul cînd la execuţia rindurilor se produc scurgeri, se trece la electrozi cu diametrul mai mic. La sudarea verticală şi la sudarea orizontală pe perete vertical, se recomandă ca sudurile să fie executate simultan de către doi sudori, aşezaţi unul de o parte şi celălalt de partea opusă a rostului. La fel; şi în acest caz, se va evita producerea de băi de sudură prea mari, care provoacă scurgeri. La sudarea de poziţie, nu se recomandă folosirea electrozilor cu diametrul peste 4 mm, iar intensităţile de curent se vor micşora faţă de cele folosite la sudarea orizontală. Se vor evita, de asemenea, depunerile cu secţiuni prea mari; secţiunea sudurii se recomandă să nu depăşească de trei ori secţiunea electrodului. La rădăcină, stratul depus nu trebuie să fie de secţiune mare, în schimb să fie bine pătruns şi aliat uniform cu marginile rostului. La suprafaţa exterioară, rîndurile sau straturile depuse pot fi late (pină la maximum şase ori diametrul electrodului), pentru obţinerea unui aspect corespunzător. întoarcerile, în vederea execuţiei rindurilor pe partea opusă, se vor face în conformitate cu prevederile din tehnologie pentru evitarea deformaţiilor, care sînt foarte dificil de îndepărtat, în special în cazul ansamblurilor executate clin table groase. Se va da o deosebită 59




atenţie obţinerii unor pătrunderi perfecte cu rîndurile de la rădăcină depuse pe partea opusă. Pentru sudarea în V şi de colţ a tablelor groase, în tabelul 6.4.2. se dau, pentru diferite grosimi ale tablelor (în V), cu diferite interstiţii, şi pentru diferite grosimi ale sudurilor (de colţ), dimensiunile cele mai recomandabile ale electrozilor şi masa cusăturii în kg/m de cusătură. În tabelul 6.4.3 sînt date separat masele depunerilor la rădăcină de matele straturilor de umplere, în cazul cînd este prevăzută şi completarea la rădăcină pe partea opusă, la masa cusăturii dată în tabele, se va mai adăuga încă o dată masa dată pentru rădăcină.. Dacă îngroşarea este de circa 10% din grosimea tablei, se va prevedea un adaos de 5— 60/0 la masa cusăturii, gentru îmbinările în X se vor socoti mase duble (la grosimi duble) faţă de cele date în tabelul 5.15, pentru sudurile în V tabelul 6.4.2 Grosimea tablei [mm]

Interstltlul b [mm]

Diametrul electrodului [mm]

Secțiunea teoretică a cusătu‐ rii [mms]

Masa cusăturii [kg/m]

7

1,5

Rădăcină 3,25 Umplere 4

39

0,10 0,21

8

1,5

Rădăcină 3,25 Umplere 4, resp. 5

49

0,10 0,29

10

2


77,5

0,10 0,51

12

2


108

0,10 0,75

15

2

Rădăcină 4 Umplere 5, resp. 6

161

0,12 1,14

18

2

Rădăcină 4 Umplere 5, resp. G

223

0,12 1,72

20

2

Rădăcină 4 Umplere 5, resp. 6

271

0,12 2,01

60




tabelul 6.4.3 Grosimea sudurii [mm] 2

Diametrul electrodului [mm]

Secțiunea teoretică [mm2]

Masa cusăturii [kg/m]

2,5

4

0,038

2,5, resp. 3,25

6,5

0,058

3

3,25 resp. 4

9

0,082

4

3,25 resp. 4

16

0,15

5

3,25 resp. 4

25

0,23

6

3,25 resp. 4

36

o,3â

7

3,25 resp. 4

49

Q,45

8

Rădăcină 4

Umplere 5

9

Rădăcină 4

Umplere 5

81

0,56

Rădăcină 4 ‐

100

0,18

2,5

10 12 15

0,18 64

0,41 0,18

Umplere 5, resp. 6

0,73

Rădăcină 4 ‐

0,18

Umplere 5, resp. 6 Rădăcină 4

Umplere 5, resp. 6

144

1,14

225

0,18 1,89

61




CICLUL TERMIC Metalele folosite pentru executarea construcţiilor sudate sînt în general aliaje, şi mai rar metale pure. La sudare, acestea sînt supuse unui ciclu termic care constă în încălzirea, pînă la temperatura de topire, în zona unde acţionează arcul electric, după-care, pe măsura topirii materialului de bază şi a înaintării arcului, sudura depusă se răceşte: zonele noi învecinate sînt aduse apoi la temperatura de topire în vederea sudării, iar pe măsura îndepărtării arcului, zonele iniţiale topite se răcesc pînă la temperatura mediului ambiant. Atît încălzirea, cît şi răcirea liniei de sudură nu sînt simultane, ci ele se succed în timp, astfel încît liniile cu aceeaşi temperatură (izotermele) variază cu trecerea undei de căldură dezvoltată de arcul electric. Încălzirea succesivă a metalului este cu atît mai mare şi mai rapidă, cu cît căldura degajată de arcul electric este mai mare, adică la folosirea curenţilor mari, iar răcirea este cu mult mai intensă, cu cît materialul este mai gros, iar viteza de sudare şi conductivitatea termică a materialului de sudat sînt mai mari. Ţinînd seama că atît încălzirea cît şi răcirea liniei de sudură produc dilatări şi contracţii succesive ale zonelor parcurse, după sudare rezultă tensiuni interne şi deformaţii. În cazul cînd tensiunile interne în unele zone sînt mari, acestea pot provoca fisuri sau chiar ruperi, în special dacă în zonele învecinate, sau în suduri, în timpul răcirii, sau după răcire, se produc structuri fragile. Trebuie, de asemenea, să se ţină seamă că baia de sudură după răcire are o structură de turnare deosebită de aceea a tablelor laminate supuse sudării, cu cristale mari de formă columnară (alungite), de rezistenţă şi tenacitate mai reduse decît ale materialului de bază. Materialul de bază adiacent băii de sudură ajunge şi el la temperatura de topire atunci cînd acţionează arcul electric în zona respectivă, formînd cu sudura o linie de aliere, unde cristalele materialului de bază au fost parţial topite. Pe o grosime de 2—4 mm de-a lungul sudurii, materialul de bază, după răcire, îşi schimbă structura, deoarece a fost puternic influenţat de căldura arcului electric prin băile de sudură succesive, formîndu-se în jurul sudurii o zonă influenţată termic, care în cazul sudării oţelurilor este formată din trei subzone:.  supraîncălzită, unde încălzirea s-a produs între temperatura de 1 500°C lîngă linia de aliere şi pînă la circa 1 100°C, pe o adîncime de 0,5—1,5 mm, subzonă în care se formează structuri cu granulaţie mare;  normalizată, unde încălzirea s-a produs între temperatura de 1 100°C, lîngă subzona supraîncălzită, şi pînă la 860°C, pe o adîncime de 0,5—1 62






mm, subzonă care în materialul de bază urmează după cea supraîncălzită, în care se formează structuri cu granulaţie fină, deoarece aici, datorită temperaturilor atinse şi a timpului scurt de încălzire, se produce normalizarea structurii; cu transformări parţiale, care urmează după subzona normalizată, unde încălzirea s-a produs între 860 şi 7210C.

In cazul sudurilor cu multe treceri, straturile superioare depuse influenţează pe cele inferioare sau laterale depuse anterior, schimbîndu-le structura, şi de aceea la sudarea rosturilor de grosimi mari de material, sudurile executate în treceri multiple se consideră că influenţează în ansamblu favorabil structura întregii suduri. La sudarea oţelurilor cu conţinut mărit de carbon, ca şi la sudarea oţelurilor aliate, unele structuri formate, deşi ca suprafaţă cuprind zone reduse, fiind însă pe întreaga lungime a sudurii şi avind caracteristici de tenacitate reduse, periclitează securitatea ansamblului sau a construcţiei; în acest caz se recomandă tratamente termice, prin care se îmbunătăţeşte şi se uniformizează structura întregii piese. La sudarea altor metale şi aliaje, de asemenea, se pot produce în sudură şi în zonele învecinate structuri defavorabile sau arderea unor elemente. Astfel, sudarea fontei nu poate fi executată decît numai prin încălzirea la roşu, pentru că în caz contrar sudurile şi zonele influenţate termic crapă chiar în timpul operaţiei de sudare; la sudarea aliajelor de cupru, unii componenţi cu temperaturi mai reduse de topire se evaporă, producînd o sărăcire în elementul respectiv. De asemenea, la unele metale şi aliaje pătrunderea aerului sau a hidrogenului chiar în cantităţi foarte reduse dăunează mult calităţii sudurii. Oţelurile de uz general cu conţinut de carbon 0,22%, adică oţelurile OL 32 ... OL 37, respectiv oţelurile carbon de calitate şi superioare OLC 10, OLC 20, se sudează cu electrozii EL-38 T şi EL-38 A. Pentru oţelurile OL 42 sau OLC 25 cu conţinutul de carbon pînă la 0,30% se recomandă electrozii EL-42A, EL-44T, EL-44C, EL-42TFE, EL-42B şi EL-42BFe. Oţelurile cu conţinut de carbon peste 0,3% C se sudează numai cu electrozi cu înveliş bazic, mărcile EL-46B, EL-50B, EL-55B şi EL-60B, ultimele două mărci fiind destinate oţelurilor cu conţinut de carbon de 0,45%. Dacă pentru oţelurile cu conţinut de carbon sub 0,2% nu este necesară preîncălzirea, de îndată ce conţinu63




tul de carbon depăşeşte această valoare, se recomandă preîncălzirea între 100 şi 350°C, iar sudura să fie executată în straturi multiple. Temperaturile de preîncălzire variază în funcţie de conţinutul de carbon şi de grosimea tablei şi, cu cît acestea sînt mai mari, cu atît temperatura de preîncălzire trebuie să fie mai mare. După sudare este necesar ca răcirea să fie efectuată cît mai lent. Aceste măsuri evită formarea structurilor dure şi a fisurilor. Piesele turnate din oţeluri carbon se sudează ca şi oţelurile carbon laminate, ţinîndu-se seamă de conţinutul de carbon, înainte de sudare, se recomandă ca piesele turnate din oţel carbon să fie recoapte sau supuse unei operaţii de detensionare, deoarece în caz contrar în zonele sudate se pot produce crăpături în timpul operaţiei de sudare. Piesele turnate se vor suda cu preîncălzire. în cazul cînd conţinutul de carbon din aceste piese este mai mare de 0,45% C, preîncălzirea se execută la 500— 600°C. La repararea pieselor sparte sau uzate se vor lua pentru sudare aceleaşi precauţii, după ce locurile defecte au fost scobite şi curăţate la luciul metalic. în multe cazuri, pentru anumite ansambluri sudate se prevăd după sudare şi tratamentele termice de recoacere sau de normalizare. Oţelurile carbon laminate în table groase pentru cazane şi recipiente sub presiune, mărcile OLK 1, OLK 2 ... OLK 3 si oţelurile carbon pentru ţevi, mărcile OLT 32, OLT 35 .. . OLT 65 se sudează fără şi cu preîncălzire, cu electrozi cu înveliş titanic sau bazic, în funcţie de conţinutul de carbon al oţelului respectiv, grosimea de sudat . În industria construcţiilor sudate, o importanţă tot mai mare a căpătat-o în ultimul timp folosirea oţelurilor slab aliate, în care conţinutul de carbon este menţinut la valori reduse (sub 0,20%). Pentru sudarea construcţiilor din oţeluri slab aliate este necesar ca acestea să aibă proprietăţi de sudabilitate. Sudabilitatea oţelurilor slab aliate se apreciază cu relaţia sudabilităţii dată în capitolul 2 ţinîndu-se seamă că, în cazul cînd conţinutul de carbon echivalent Ce<0,45% nu este necesară preîncălzirea oţelului respectiv în vederea sudării. În cazul cînd conţinutul de carbon echivalent depăşeşte această valoare, preîncălzirile se execută după cum urmează: —

între 100 şi 2000C, cînd Ce=0,45 .. . 0,60%;

—

între 200 şi 350°C, cînd Ce>0,60% 64




Pentru îmbunătăţirea calităţii oţelurilor slab aliate, în afară de elementele de aliere, se introduc şi elemente modificatoare, ca: aluminiu, vanadiu, bor etc., al căror rol este de a finisa granulaţia. Oţelurile slab aliate cu conţinut de carbon sub 0,20% şi cu elemente de aliere în proporţie sub 3% se sudează fără preîncălzire, cînd grosimea de sudat nu depăşeşte 10—12 mm. Oţelurile slab aliate pentru îmbunătăţire, cu conţinut de carbon peste 0,25%, se sudează cu preîncălzire la temperaturi de minimum 200°C, în funcţie de conţinutul de carbon, de elementele de aliere şi de grosimea materialului. După sudare, în vederea obţinerii structurii necesare, oţelurile se supun tratamentelor termice de recoacere-normalizare sau de călire. Oţelurile de construcţie mediu aliate conţin elemente de aliere în proporţie de 5—10%, iar carbon pînă la 0,35—0,40%.Oţelurile mediu aliate destinate construcţiilor rezistente la foc conţin circa 5% Cr şi pînă la 0,25% C; se sudează cu preîncălzire cu electrozi cu înveliş bazic, folosindu-se curent continuu, polaritate inversă, iar după sudare se supun tratamentului termic. Metoda în cascadă, iar în cazul oţelurilor cu sudabilitate necorespunzătoare, prin metoda în secţii, după preîncălzire, la minimum 300CC. Oţelurile înalt aliate cînt cele cu conţinut de elemente de aliere peste 10% şi care în unele cazuri pot ajunge pînă la 50%. Dintre oţelurile înalt aliate, cele mai dificil de sudat sînt oţelurile inoxidabile feritice, aliate cu crom cu conţinut peste 12% şi unele aliate suplimentar în proporţie redusă cu unul sau mai multe elemente: molibden, titan, niobiu, aluminiu etc.; conţinutul de carbon al acestor oţeluri este de 0,07—0,2%. Oţelurile feritice se sudează după preîncălzirea prealabilă a pieselor subţiri la 300 .. ,400°C şi a pieselor groase la 500 ... 600CC. După sudare, piesele pot fi supuse diferitelor tratamente termice:  de normalizare la 1 000 ... 1 1000C, cu răcire în aer;  de călire în apă de la temperatura de încălzire de 1 000 ... 1 100°C;  de revenire la temperatura de 600 . . . 7000C, în special dacă piesele au fost călite; prin revenire se înlătură tensiunile interne provocate de călire. Ţinînd seamă de faptul că în timpul sudării se produce o încălzire prea mare a electrozilor din cauza rezistenţei electrice mari a acestor oţeluri, iar metalul de 65




adaos curge cu debit mare, fără ca eventual metalul de bază să fie încălzit suficient pentru formarea unei băi pătrunse, se recomandă folosirea electrozilor do lungimi pînă la 250 mm. În acest caz, rezistenţa electrică la trecerea curentului prin electrod este mai mică şi nu se produce o curgere prea rapidă. Se vor folosi numai electrozi cu înveliş bazic şi curent redus. Oţelurile austenitice inoxidabile antiacide au ca elemente principale de aliere: crom în proporţie de minimum 18% şi nichel în proporţie de minimum 8%. Unele oţeluri conţin în proporţie mai redusă molibden, titan, niobiu etc.; conţinutul de carbon este sub 0,1%.Oţelurile inoxidabile refractare (rezistente la temperaturi chiar peste 1 000CC) conţin minimum 20% Cr, iar nichel în proporţie ce poate varia de la 4% pînă la peste 20%, în funcţie de destinaţia oţelului. Unele oţeluri inoxidabile refractare sînt aliate suplimentar şi cu siliciu. Oţelurile inoxidabile antiacide şi refractare au o bună sudabilitate, în special cele refractare, la care conţinutul de carbon poate depăşi chiar 0,20%. Sudarea oţelurilor inoxidabile se recomandă să fie executată cu curent continuu, polaritate inversă (polul + la electrod), cu curenţi de sudare reduşi, la fel ca şi oţelurile feritice cu crom. Sînt de preferat compoziţiile care conţin în proporţie de 0,4 .. . 0,8% titan sau niobiu, deoarece micşorează sensibilitatea oţelului la sudare. După sudare este necesar ca linia de sudură să fie ciocănită după fiecare rînd depus, ceea ce îmbunătăţeşte calitatea sudurii. După terminare, linia de sudară se polizează, se spală cu soluţie ele acizi, se neutralizează şi apoi se spală cu apă. Oţelurile austenitice manganoase cu conţinut de 12—14% Mn şi 1,2—1,4% C se sudează după ce au fost încălzite la 1 000°C; după sudare, piesele se încălzesc la 1 100°C, după care se călesc în apă. In cazul cînd suprafeţele de sudat sînt mici, în locul încălzirii se foloseşte ciocănirea înainte de sudare. Prin aceasta se obţine o deformare a cristalelor care in timpul sudării sînt în contact cu baia de sudură, ceea ce face să nu mai fie necesară încălzirea; contracţiile care se produc după sudare previn fisurarea sudurii şi a zonelor influenţate termic. Se recomandă ea, imediat după sudare cînd încă metalul depus este roşu, rîndul încărcat să fie uşor ciocănit cu lovituri dese; în modul acesta, se măreşte compactitatea sudurii şi caracteristicile de rezistenţă. Se mai foloseşte şi călirea fiecărui rînd depus prin răcire cu apă rece, ceea ce măreşte tenacitatea şi rezistenţa sudurii. 66




În cazul sudării oţelurilor înalt aliate cu oţeluri slab aliate sau cu oţeluri carbon, electrozii se aleg în funcţie de oţelul cel mai aliat, cu condiţia ca sudura care rezultă să aibă caracteristici mecanice corespunzătoare construcţiei, deoarece în timpul formării băii de sudură se produc amestecuri şi dizolvări care pot influenţa negativ calitatea sudurii. SUDAREA FONTEI Din cauza conţinutului mare de carbon (2,5—4,5%), fontele sînt casante şi nesudabile. In afară de carbon, fontele mai conţin: 1—4% Si, 0,5—1,5% Mn, 0,3— l% P şi maximum 0,08% S. Fontele cu conţinuturile de mai sus turnate în piese sînt nealiate; conform STAS 569-79 pot fi maleabile şi conform STAS 568-75, cenuşii (Fc). Fontele de calitate superioară sînt: aliate, modificate sau cu grafit nodular. Fontele aliate conţin elemente de aliere, în funcţie de destinaţia piesei: crom şi crom-nichel pentru piese care lucrează în medii corosive şi temperaturi înalte; siliciu pentru piese rezistente la acizi; fosfor pentru piese ornamentate etc. Fontele cenuşii nealiate sînt fragile; alungirea este sub 3%. Fontele modificate şi cele maleabilizate sînt mai puţin fragile; alungirea poate ajunge pînă la maximum 12%. Piesele care în mod obişnuit sînt supuse operaţiei de sudare sînt piesele din fontă cenuşie. Fragilitatea mare a fontei se datoreşte separării carbonului sub formă de carbură de fier la răcirea normală. Îmbinare omogenă a două piese din fontă nu se poate obţine decît prin sudarea la cald, adică după încălzirea pieselor la temperatura de 650—7500C, cu topirea în rostul îmbinării a materialului de adaos, care să fie tot fontă. Se fabrică două calităţi de vergele de adaos turnate din fontă cenuşie pentru sudare: VT-S 30, cu 3—3,5% Si, şi VT-S 36, cu 3,6—4,8% Si. Vergelele de fontă mai conţin: 3—3,6% C, 0,5—0,8% Mn şi 0,3—0,5% P. Pentru sudarea pieselor din fontă albă şi care după sudare sînt maleabilizate, se folosesc bare de fontă albă cu conţinut redus de siliciu, avînd compoziţia: 2,2—2,5% C; 0,4—0,6% Mn; 0,7—1,2% Si; maximum O,2% P şi maximum 0,1% S. Un element favorabil sudării fontelor, care se introduce în barele pentru sudare, este fosforul, deoarece acesta împiedică formarea fontei albe, iar în timpul operaţiei de sudare fluidizează baia de sudură. Vergelele se livrează sub formă de bare de 450—700 mm şi cu diametre de 4—14 mm. Deoarece fonta la atingerea temperaturii de topire (1 150—1 300°C) devine brusc lichidă, sudarea ei se execută numai în poziţie orizontală în locaşuri delimitate (băi) cu plăci de grafit. 67




Piesele cu locurile defecte se prelucrează şi se curăţă de orice fel de murdărie (vopsea, rugină, ulei etc.). După asamblarea şi fixarea pieselor de îmbinat, în jurul rostului se formează marginile băilor de sudură cu plăcuţe de grafit (cu nut şi pană), pentru ca materialul depus în timpul operaţiei de sudare să nu curgă. În general, se recurge la compartimentarea băii de sudură, executîndu-so separat cîteva băi care apoi se sudează între ele. Piesele se încălzesc la temperatura de 650— 700cC, în cuptoare de încălzire zidite special în jurul lor. Piesele mici nu necesită formări cu plăci de grafit şi încălzirea lor se face în cuptoare obişnuite, după care ele sînt scoase şi sudate în locuri ferite de curenţi de aer. Sudarea fontei cu bare de fontă poate fi executată şi la semicald, adică prin încălzirea piesei la temperatura de 400—450°C. Sudarea la semicald poate fi executată numai atunci cînd forma piesei permite aceasta (de exemplu, o sudură de încărcare la capătul unei piese masive). Este necesar să fie luate măsuri, astfel încît răcirea piesei să decurgă foarte lent. La sudarea la semicald pot fi folosiţi şi electrozi cu vergea de oţel cu înveliş foarte gros, format din grafit şi ferosiliciu, ca care se obţine în sudură fonta cenuşie. Prin sudarea la cald (sau semicald) se obţin suduri omogene, adică sudura este tot o fontă cenuşie ca şi materialul de bază supus sudării. Sudarea la cald, pe lîngă faptul că este foarte dificilă şi obositoare, necesită un personal special calificat atît pentru formare, cît şi pentru sudare, deoarece cea mai mică greşeală poate duce la rebutarea completă a piesei. Piesele din fontă pot fi însă sudate şi la rece adică la temperatura mediului ambiant, fără nici un fel de preîncălzire. În acest caz, sudura nu se execută cu electrozi de fontă, ci cu electrozi a căror depunere diferă complet de materialul fontei, obţinîndu-se o sudură eterogenă. Pentru mărirea rezistenţei îmbinării se recurge şi la consolidarea marginilor de sudat cu şuruburi, scoabe etc., care se sudează de pereţii piesei, respectiv de sudura depusă. Acest mod de îmbinare dă rezultate foarte bune, şi de aceea se aplică în practică pe scară foarte largă. Pentru sudarea la rece se folosesc numeroase sorturi de electrozi: monel (aliaj de nichel-cupru), nichel, feronichel, cupru-oţel, vergele din oţel cu înveliş bazic etc. Spre deosebire de sudarea la cald, la sudarea la rece cu tipurile de electrozi menţionate este necesar ca pe linia de sudură să nu se producă încălziri, menţinîndu-se o temperatură cît mai joasă (sub 70°C) prin suduri executate distanţat şi de lungimi reduse. Electrozii pe bază de nichel, de cupru sau nichel-cupru prezintă avantajul că se aliază bine cu fonta şi nu formează carburi. Pentru evitarea formării zonelor 68




influenţate termic, în care se pot produce fisuri, la sudare se folosesc curenţi reduşi, cu rînduri de sudură de lungimi care sa nu depăşească 50 mm, ceea ce împiedică încălzirea marginilor piesei de sudat. După fiecare rînd depus, sudura se îndeasă prin ciocănire cu bătăi dese şi uşoare. Se prevede pentru sudarea la rece a fontei următoarele sorturi de electrozi înveliţi: o o o o

EF—NiCu cu vergea de monel; EF—NiFe cu vergea de feronichel; EF—Ni cu vergea de nichel; EF—Fe cu vergea de oţel, cu înveliş bazic

Diametrul electrozilor este de 2,5, 3,25 şi 4 mm. La sudarea cu electrozi de oţel EF—Fe se produce zona de fontă albă de duritate mare, care provoacă fisuri; de aceea, folosirea acestora se recomandă numai pentru straturile ,de umplere, iar rîndurile de aliere în contact cu fonta trebuie să fie executate cu electrozi pe bază de nichel. Electrozii înveliţi EF—NiCu, EF—NiFe, EF—Ni, cu vergea din nichel sau aliaj de nichel, prezintă avantajul că sudura nu se fisurează, iar depunerea are o culoare apropiată de a fontei. Electrozii de oţel sau combinat — electrozi pe bază de nichel cu electrozi de oţel — se folosesc introducînd ancore sau şuruburiprezoane în găurile filetate, executate în rostul de sudat. Straturile cu electrozi pe bază de nichel se execută acolo unde este necesară prelucrarea cu scule după sudare sau se execută straturile în contact cu fonta. Piesele cu grosimile de 6—10 imm se prelucrează în V la 80—90°, aplicînduse cîte un şir de şuruburi-prezoane cu pasul de 12 mm; cele cu grosimile de 10—20 mm se prelucrează în V la 70—80°, aplicîndu-se cîte un şir de şuruburi-prezoane cu pasul între 15 şi 20 mm, iar cele cu grosimile între 20 şi 30 mm se prelucrează în V la 70—80°, aplicîndu-se cîte două şiruri de şuruburi-prezoane în zigzag cu acelaşi pas. Pentru grosimi mai mari se recomandă rosturi în X, acest rost fiind considerat dublul rostului în V, procedîndu-se cu aplicarea şuruburilor-prezoane la fel ca pentru rosturi în V. Piesele cu grosimea pînă la 20 mm se sudează cu electrozi de 3,25 mm, iar cele de 20—30 mm, cu electrozi de 4 mm; la grosimi mai mari, pentru straturile superioare ale rosturilor, pot fi folosiţi şi electrozi de 5 mm. 69




În cazurile cînd trebuie executate reparaţii la piese cu grosimea de peste 30 mm şi de greutăţi mari, sudarea la cald a acestor piese devine foarte dificilă. In acest caz, se recomandă sudarea la rece cu electrozi pe bază de nichel pentru părţile în contact cu fonta, iar umplerea sau locuri care nu sînt în contact cu fonta sau nu trebuie prelucrat să fie sudate cu vergele din oţel . Dacă piesele au grosimi diferite pe lungimea de sudat, se recomandă ca porţiunile cu grosimi pînă la 40 ... 45 mm să fie prelucrate cu un rost în X, simetric la 80 ... 90°, iar porţiunile cu grosimi mai mari, cu un rost asimetric, executîndu-se însă pe grosimile de 40 mm rostul în X simetric, iar în partea groasă rămasă rostul să fie prelungit cu o deschidere mai mică, de 60 . . . 65°.

Pentru rostul de 40 mm, se introduc în zigzag prezoane de 8 mm la un interval de 40 mm, iar in partea cu grosimi mai mari încă două rînduri de prezoane cu diametrul de 12 mm, prevăzute tot intercalat faţă de primele.La sudare, se recomandă să nu fie folosiţi electrozi mai groşi de 4 mm, pentru ca să nu se formeze tensiuni interne mari şi crăpături; de asemenea, depunerile rîndurilor sudate nu trebuie să depăşească lungimea de 35 ... 40 mrn. Rindurile se execută întrerupt, iar la depunerea unui rînd nou locul trebuie să fie foarte puţin cald sau rece, încît să poată fi atins uşor cu mîna. Mai întîi se execută acoperirea întregii suprafeţei inclusiv a marginilor superioare ale rosturilor. Pendulările electrodului nu trebuie să depăşească de două ori diametrul electrodului. Numai după ce a fost executată încărcarea întregii suprafeţe, inclusiv a sudurilor de îmbinare a şuruburilor, se trece la sudarea de îmbinare a rostului. Rîndurile de la rădăcina rostului se execută tot cu electrozi monel. Se recomandă ca sudarea să fie executată pe secţii, de la un capăt spre celălalt, în trepte inverse şi echilibrat, pe o parte şi pe cealaltă a rostului. Dacă în timpul sudării se produc unele mici fisuri, acestea se vor scobi şi apoi resuda. Se va avea grijă ca în timpul sudării temperatura piesei în locul sudat cel mai fierbinte să nu depăşească 75 . . . 800C. 70




Electrozii de nichel pur înveliţi se folosesc la sudarea pieselor cu pereţi subţiri şi mijlocii. Electrozii de feronichel înveliţi (circa 55% Ni, 45% Fe) se folosesc atit la piese subţiri, cît şi la piese groase, astfel încît cu aceşti electrozi pot fi sudate şi piese din fonte speciale cu rezistenţă mare. Fonta se poate suda şi cu fascicul de electrozi Fe—Cu; se sudează menţionîndu-se fasciculul înclinat la 45°, în sensul de sudare faţă de piesă, cu executarea de oscilaţii rotunjite ale capătului fasciculului, folosindu-se curent continuu şi polaritate inversă, pentru ca piesa să fie menţinută cît mai rece. Pentru un fascicul compus dintr-un electrod de oţel de 4 mm şi două sîrme de cupru de 3 mm, se foloseşte un curent de circa 170 A. Este, de asemenea, important ca, în tot timpul operaţiei de sudare, partea în contact a fasciculului cu fonta să fie vergeaua de cupru. Pentru sudarea fontei se mai folosesc şi electrozi-vergele de bronz cu aluminiu sau staniu, care prezintă însă dezavantajul că dau o culoare diferită de cea a fontei. Cu fascicul de Fe—Cu sau cu vergele de bronz se pot suda numai piesele la care se admite o culoare a sudurii diferită de cea a fontei. SUDAREA METALELOR NEFEROASE Metalele neferoase sînt dificil de sudat, cu arc electric, deoarece la temperatura înaltă a arcului electric sînt active faţă de acţiunea gazelor, din care cauză se produc uşor oxizi şi pori; de asemenea, zgura pătrunde uşor în baia de sudură, formînd incluziuni. Faţă de aceste dificultăţi este preferabil ca sudarea metalelor neferoase să fie efectuată prin procedeele electrice în mediu de gaz protector. La metalele neferoase, care au o conductivitate termică mare, este nccesar ca sudarea să fie executată cu surse suficient de puternice. Datorită coeficienţilor mari de dilatare se produc deformaţii mari. Sudarea metalelor neferoase prin procedeele cu electrozi înveliţi este mai puţin practicată în industrie şi ea poate fi aplicată numai în măsura în care pot fi procuraţi electrozi corespunzători. Sudarea aluminiului şi a aliajelor de aluminiu se execută, după preincălzirea pieselor la 150—400°C, cu electrozi înveliţi, folosindu-se curent continuu, polaritate inversă. În acest mod, tablele de sudat, în special cele subţiri, nu se perforează şi pot fi realizate viteze de sudare suficient de mari. Tablele cu grosimea pînă la 6 mm se sudează în I pe o garnitură de cupru sau de oţel, prevăzută cu un şanţ longitudinal sub rost. 71




Tablele pînă la 20 mm nu se prelucrează sau, eventual, se execută numai o prelucrare redusă la margini; rostul dintre ele nu trebuie să fie mai mare de 0,5—1 mm. Sudarea se efectuează pe ambele părţi; pînă la 16 mm grosime, rîndul de completare pe partea opusă se sudează fără scobirea rădăcinii. Asamblarea tablelor cu suduri de prindere în vederea sudării se execută cu aceleaşi regimuri ca şi la sudare, după o prealabilă încălzire la 200—250°C. Pentru sudare este absolut necesară preîncălzirea, deoarece in caz contrar regimurile de sudare trebuie schimbate în timpul operaţiei de sudare. Pentru prindere şi sudare se va respecta o anumită succesiune, în vederea micşorării deformaţiilor. Aluminiul se sudează favorabil cu curent alternativ, cu frecvenţă ridicată de 300 sau 450 Hz, cu folosirea generatoarelor monofazate antrenate de motoare electrice. În timpul sudării, electrodul se ţine aplecat cu maximum 15° faţă de verticală în sensul de sudare, ceea ce permite obţinerea unei pătrunderi, în general, tablele de aluminiu se sudează filiform. La sudarea pieselor cu grosimea mare se pot executa şi mici pendulări. Dacă în timpul sudării se produc perforări, operaţia se continuă şi numai după ce a fost executat întregul rînd de sudură se trece la scobirea locurilor defecte şi la resudarea acestora. Deşi se recomandă menţinerea unui arc cît mai scurt, lungimea arcului nu trebuie micşorată sub 3 ... 4 mm, deoarece se poate produce lipirea electrodului de piesă. Trebuie acordată o deosebită atenţie vitezei de topire a electrodului de aluminiu, care este mai mare decît a electrodului de oţel, ţinîncl seamă că viteza de sudare a aluminiului este de circa trei ori mai mare decît a oţelului. De asemenea, este indicat ca la sudarea electrică să se procedeze aşa cum s-a arătat la sudarea oxiacetilenică, astfel ca rostul dintre table să fie puţin deschis în sensul de sudare. După sudare, cusătura se ciocăneşte cu bătăi dese şi uşoare la temperatura de circa 300°C; se exceptează această ciocănire la unele aliaje de aluminiu care; la această temperatură, sînt mai fragile. După sudare, cusătura se curăţă atent de zgură şi se spală cu o soluţie de 5% HNO3, apoi cu apă rece şi caldă. În prezent, se sudează şi aliajele de aluminiu: AISi, AlMg, AlCu, precum şi piesele turnate din diferite aliaje de aluminiu. Sudarea cuprului şi a aliajelor de cupru cu electrozi înveliţi este folosită pe scară foarte redusă, deoarece se obţine dificil o sudură. 72




tabelul 6.4.4 Rostul dintre ta‐ ble [mm]

Grosimea tablei [mm]

Consumul de elec‐ trozi [g/m]

Diametrul electrozi‐ lor [mm]

1,5

30

3

1

80‐

90

2—3

70

3—4

2

120‐

130

5

120

5

2

170‐

180

6

130

5

0,5

280‐

300

8

170

6

0,5

300‐

320

10

250

6

0,5

320‐

380

12

290

8

1

380—450

16

700

8

1

400‐

480

20

1 200

8

1

480‐

550

Curentul de sudare [A]

Cuprul se sudeaza cu electrozi înveliţi, cu curent continuu, polaritate inversă. Pînă la grosimea de 6 mm, tablele se sudează fără prelucrare pe garnituri de grafit. Tablele mai groase necesită prelucrări în Y sau X. Se foloseşte şi preîncălzirea la 200—300°C, iar la table groase pînă la 700°C. În general, se sudează fără sau cu foarte mici pendulări. Aliajele de cupru, de asemenea, se sudează în măsură foarte redusă cu arc electric cu electrozi înveliţi şi numai în cazul cînd se dispune de calităţi corespunzătoare de electrozi. Bronzurile de Cu-Si, Cu-Al, Cu-Zn etc. se sudează după preincălzire la 400—500°C, deoarece sînt foarte fragile. Prin încărcarea cu arc electric se execută lagărele bimetalice, cu corpul de oţel carbon, încărcat în interior cu bronz. Se foloseşte preîncălzirea la 500°C, după care se încarcă cu electrozi de 5—6 mm grosime; după sudare, se lasă ca piesa să se răcească foarte încet în nisip fierbinte. Alama nu se sudează cu arc electric, din cauza evaporării intense a zincului, ceea ce provoacă porozităţi. În condiţii bune se sudează nichelul şi aliajele de nichel (monel) cu electrozi corespunzători materialului de bază, folosindu-se la sudare curent continuu, polaritate inversă şi viteze mari de înaintare.

73




Sudarea metalelor neferoase prin procedeul cu arc electric cu electrozi înveliţi, cu excepţia nichelului şi a aliajelor de nichel, este folosită pe scară redusa. SUDAREA DE ÎNCĂRCARE Încărcarea prin sudare se foloseşte, fie la recondiţionarea părţilor uzate ale diferitelor piese care se încarcă cu un material de adaos de aceeaşi calitate cu a materialului de bază, fie la fabricarea de produse noi, la care suprafeţele părţilor active ale pieselor solicitate sint încărcate cu materiale special destinate unor condiţii grele de exploatare, ca: uzură, eroziune, cavitaţie, coroziune, temperaturi înalte etc. La aceste piese, sudura încărcată diferă din punctul de vedere al compoziţiei chimice de materialul piesei; piesele astfel obţinute se numesc bimetalice. Pentru încărcări la care materialul depus diferă de materialul de bază este folosit şi termenul de consolidare. În cazul cînd suprafeţele active sînt încărcate cu materiale dure destinate uzurii intense, operaţia se mai numeşte încărcare dură sau blindare. Materialele de încărcare, în funcţie de destinaţie, trebuie să îndeplinească diferite condiţii (duritate mare, rezistenţă la foc, la uzură, la coroziune sau la abraziune etc.), uneori simultan la mai multe condiţii de exploatare, în funcţie de destinaţia piesei respective. Pentru încărcare pot fi folosite, în afară de procedeul oxiacetilenic şi alte numeroase procedee, aplicarea lor fiind in funcţie de numeroşi factori. Datorită faptului că foarte multe materiale de încărcare sînt scumpe şi deficitare, deseori se recurge la materiale de înlocuire ieftine, cu care se obţine o durată de exploatare mai redusă, în multe cazuri fiind necesar ca operaţia de încărcare să fie repetată din timp în timp. Procedeul cu arc electric cu electrozi înveliţi prezintă avantajul că este comod de folosit şi pentru el se găsesc în prezent numeroase sorturi de electrozi destinaţi celor mai diferite aplicaţii. Procedeul prezintă dezavantajul că la încărcare trebuie folosiţi curenţi mai reduşi, deoarece în caz contrar se obţin procente mari de amestec cu materialul de bază, care depăşesc 20%. La sudarea cu arc electric cu electrozi înveliţi, suprafeţele active se încarcă în mai multe straturi de sudură, deoarece primul strat depus, aşa cum s-a arătat, este mult diluat de materialul de bază. Materialul depus are în general proprietăţi bune de tenacitate, rezistînd eforturilor mecanice.

74




Prin acest procedeu se execută, de exemplu, matriţele, poansoanele, stanţele etc., care mai înainte se executau integral din oţeluri aliate, încărcarea permite ca întregul corp să fie executat din oţel carbon şi numai suprafeţele active de lucru să fie armate cu sudură cu caracteristici corespunzătoare, adică cu o duritate suficient de mare pentru a rezista solicitărilor la care sînt supuse părţile active în timpul exploatării: de tăiere, de aşchiere, de presare etc., şi uneori la şocuri. În acest scop, grosimea stratului încărcat trebuie să fie de cel puţin 4—6 mm. In alte cazuri, cînd presiunile cu şoc exercitate de către piesele bimetalice sînt mari, pentru a rezista înfundării sudurii în materialul de bază, grosimea de încărcare trebuie să fie chiar mai mare de 10—15 mm. Folosirea sorturilor de electrozi a celor 10 grupe de aliere, după cum urmează: Grupa 1 este destinată încărcării oţelurilor carbon cu conţinut pînă la 0,45% C şi oţelurilor slab aliate. în cazul oţelurilor cu conţinut mai mare de carbon, primul strat se va executa necondiţionat cu electrozi cu înveliş bazic. Sortul E 1 400 poate fi folosit şi la încărcarea oţelului carbon pînă la 0,65% C. Grupa a 2-a este destinată încărcării matriţelor şi pieselor solicitate uzurii prin tăiere sau presare — astfel sortul E 2.50 pentru prelucrări la cald, iar sortul E 2.52 pentru prelucrări la rece. înainte de încărcare, piesele se vor încălzi la temperaturi de 250 ... 450°C, temperaturile mai mari fiind pentru încărcarea cu electrozi E 2.52. După încărcare şi prelucrare, piesele se vor supune tratamentului termic de călire, în vederea mărimii durităţii. Grupa a 3-a este detinată încărcării armăturilor rezistente la temperaturi ridicate şi la coroziune la cald la temperatura de peste 7000C. Electrodul E 3.50, avînd un conţinut de 7 . . . 10% W, este destinat şi sculelor de aşchiere şi tăiere, precum şi încărcărilor termostabile la temperaturi mari. Grupa a 4-a cuprinde electrozi înalt aliaţi cu wolfram, destinaţi încărcării sculelor de aşchiere, de tăiere şi de presare la cald. Electrodul E 4.52, conţinînd şi molibden, este şi termostabil la temperaturi înalte. La sudarea realizată cu electrodul E4.57, prin călire, duritatea poate creşte pînă la minimum 62 HRC; sudura este rezistentă la aşchiere şi tăiere. Grupa a 5-a cuprinde electrozi înalt aliaţi cu crom, destinaţi încărcărilor de armături pentru gaze, abur etc., adică a oţelurilor termostabile la temperaturi pînă 75




la 600°C. Electrodul E 5.275 este destinat încărcărilor rezistente la temperaturi de peste 600°C. Grupa a 6-a cuprinde trei sorturi de electrozi cu conţinut mare sau înalt de crom şi cu conţinut mediu de carbon, fiind destinată obţinerii incărcărilor dure, rezistente la uzură abrazivă. Sortul E 6.275, cu conţinut de nichel şi conţinut înalt de crom, este destinat sudurilor rezistente la coroziune prin oxidare la cald, la temperatura de peste 600°C. Grupa a 7-a cuprinde electrozi destinaţi încărcării oţelului austenitic manganos (13... 14% Mn); sînt cu înveliş bazic şi sudează favorabil numai în poziţie orizontală. După depunere, sudura are o duritate redusă, care poate fi mărită prin batere la rece cu ciocanul de la 180 .. . 271 HB la 450 ... 500 HB. Grupa a 8-a cuprinde electrozi destinaţi încărcării oţelurilor de îmbunătăţire cu rezistenţă înaltă. Prin conţinutul înalt de crom şi nichel, sudura este antimagnetică, rezistentă la coroziune şi la formarea arsurii pînă la temperaturi de 1 000°C. După sudare, se recomandă recoacerea de detensionare. Cu aceşti electrozi, se obţine o sudură cu cele mai bune caracteristici de tenacitate şi este amagnetică. Grupa a 9-a cuprinde electrozii cu cel mai înalt conţinut de crom şi nichel; sudura este inoxidabilă şi refractară, rezistenţă la temperaturi înalte. Grupa a 10-a cuprinde electrozi cu conţinut mare de carbon şi crom, ceea ce face ca, după călire, duritatea sudurii să crească la peste 60 HRC, respectiv la peste 54 HRC, fiind corespunzătoare încărcării ştanţelor de decupat şi matriţelor de presat la rece. Sudura este rezistentă şi la rugi- nire în aer, apă, abur, datorită conţinutului înalt de crom. Pentru încărcare se mai folosesc şi electrozi înveliţi cu vergea turnată din aliaje dure, cum sînt sormaitul, leduritul şi stelitul, descrişi ia sudarea oxiacetilenică, de aceeaşi compoziţie şi cu aceeaşi destinaţie ca şi materialele pentru sudarea oxiacetilenică; după sudare se folosesc tratamentele termice descrise. La încărcarea cu aliaje dure turnate este necesar ca piesele să fie puternic încălzite, pînă la 600—650°C. Pentru sudarea cu electrozi de încărcare (EI) se recomandă ca piesele de încărcat să fie preîncălzite la 300—450°C, în funcţie de grosimea şj de calitatea metalului de bază. Oţelurile austenitice manganoase se încarcă după preîncălzire la 1 000°C; după sudare, întreaga piesă se încălzeşte la 1 150°C, apoi se căleşte în apă. 76




Durificarea oţelurilor austenitice se produce prin acţiunea mecanică de uzură în timpul exploatării. Matriţele bimetalice pentru lucru la cald şi la rece (ştanţat, presat etc.) se execută în următoarea ordine a operaţiilor: alegerea materialului — preferabil să fie OLC 35 sau OLC 30; trasarea, tăierea şi decuparea locaşului figurii; normalizarea la 8500C, cu răcire în aer liniştit; prepararea gurii de tăiere sau a locaşului figurii; preîncălzirea la 400—450°C; încărcarea în secţii (blocuri); recoacerea de înmuiere, în funcţie de calitatea oţeluli de încărcat; prelucrarea sudurii şi a piesei la dimensiuni finale; călirea urmată de devenire, în funcţie de calitatea oţelului încărcat; rectificarea; eventual, durificarea cu seîntei a sudurii încărcate, în care caz durabilitatea matriţelor creşte cu peste 20%. În cazul încărcării suprafeţelor plane în mai multe straturi se recomandă ca depunerea rîndurilor să se execute în următoarea ordine:           

 încărcarea a două straturi — rîndurile stratului al doilea se vor depune în direcţie perpendiculară faţă de rîndurile primului strat;  încărcarea a trei straturi — rîndurile se vor depune decalat  încărcarea a patru sau mai multe straturi — rîndurile se vor depune decalate între ele cu 45°. Sudarea electrică de încărcare cu electrozi înveliţi se foloseşte şi la fabricarea sculelor aşchietoare în construcţii bimetalice; corpul sculei din oţel carbon se încarcă cu electrozi a căror depunere formează un oţel rapid de diferite compoziţii: wolfram-crom-vanadiu, wolfram-crom-vanadiu-molibden etc. şi care după încărcare şi tratament termic capătă o duritate de peste 60—65 HRC. Pentru încărcare, de asemenea este necesar să fie folosită preîncălzirea, iar după executarea sculei, tratamentul termic de recoacere, călire etc., conform indicaţiilor uzinelor producătoare de electrozi. Matriţele, poansoanele, ştanţele etc. se execută mai avantajos bimetalice, adică numai cu părţile active din material încărcat, rezistent la ştanţare, presare, deformare etc., corpul sculei fiind din oţel carbon. In afară de faptul că sculele bime77




talice se obţin la un cost mult mai avantajos faţă ele sculele executate integral din oţel de scule, mai prezinta avantajul că nu sînt sensibile operaţiei de călire, care, de multe ori, duce la fisurarea sculei, operaţie foarte dificilă, în special cînd scula este de volum mare şi grea. Matriţele bimetalice mai prezintă şi avantajul că sînt mai rezistente decît matriţele unimetalice, deoarece materialul de bază este un oţel mult mai tenace şi care poate suporta mai uşor eforturile combinate la care este supus fără să se spargă.În general, materialul de bază pentru matriţele bimetalice se ia oţelul OLC 30.

6.5.PROCESUL TEHNOLOGIC DE EXECUŢIE A CONSTRUCŢIILOR SUDATE 6.5.1. FAZELE PROCESULUI TEHNOLOGIC Procesul de producţie al construcţiilor sudate are loc în cadrul secţiilor sau atelierelor întreprinderii şi este compus din procesul tehnologic şi procesul de muncă. Procesul tehnologic formează totalitatea operaţiilor necesare realizării produsului, cu participarea şi a factorilor energetici, iar procesul de muncă reprezintă activitatea muncitorilor în procesul de producţie. Procesul tehnologic de execuţie a construcţiilor sudate cuprinde numeroase operaţii, după cum urmează:   

pregătirea materialului care constă din îndreptare şi debitare la dimensiuni; prelucrarea marginilor prin teşirea rosturilor cu flacără sau mecanic, după care se execută operaţiile de curbare, găurire, îndreptare etc.; asamblarea în dispozitive sau prin prinderi de suduri, respectînd succesiunea de asamblare prevăzută în tehnologie; 78




curăţirea atentă a rosturilor de rugină, zgură, impurităţi, ulei etc.;  sudarea cu respectarea succesiunii execuţiei sudurilor prevăzute în fişa tehnologică sau în planul de operaţii, folosindu-se sculele şi dispozitivele prevăzute;  prelucrări ulterioare sudării, de îndreptare, de găurire, tratament termic etc.;  controlul, recepţia, şi verificarea construcţiei sudate;  curăţirea, finisarea, vopsirea, recepţia finală, etichetare etc. Fişele tehnologice cuprind în amănunt toată succesiunea operaţiilor cu indicarea locurilor de muncă şi a maşinilor cu care se execută operaţiile. 

În fişa tehnologică se prevăd fazele de control care trebuie efectuate şi sculele necesare după fiecare operaţie sau grupă de operaţii stabilite de tehnologul sudor, care ţine seamă de condiţiile prevăzute în documentaţie, pentru ca toate cotele realizate după sudare să fie în limitele prevăzute. În afară de succesiunea operaţiilor în cazul construcţiilor importante sau al ansamblurilor complexe, fişa tehnologică trebuie însoţită de un plan de operaţii (plan de sudare), prevăzut cu succesiunea de sudare a construcţiei respective. Scopul acestuia este de a stabili ordinea de prindere şi de sudare, în vederea preîntîmpinării apariţiei tensiunilor interne mari, care pot provoca fisuri, ruperi sau deformaţii mari. Se recomandă ca planul de sudare să fie întocmit de tehnologul sudor împreună cu constructorul. Planul se va elabora definitiv după prealabile încercări, din care să reiasă că deformaţiile după sudare sînt cele mai reduse posibil. Din punctul de vedere al execuţiei pot fi deosebite două moduri de realizare a construcţiilor sudate, folosite în funcţie de caracteristicile produsului, seria de fabricaţie, precizia de lucru etc. Primul mod este acela în care construcţia se sudează după ce toate reperele componente au fost asamblate. Al doilea mod, cel mai folosit la lucrările de serie, este împărţirea produsului pe ansambluri şi subansambluri, care dupa ce au fost asamblate şi sudate trec la operaţia de asamblare generală, unde după prindere urmează sudarea ansamblurilor între ele. Acest mod de lucru permite folosirea a numeroase dispozitive chiar şi pentru subansamblurile cele mai mici; prin aceasta se asigură o precizie mare de lucru şi o calitate superioară produsului sudat. 79




Este foarte important ca, după executarea prinderilor sau după ce piesele au fost introduse în dispozitivele de asamblare, să fie executat un control foarte atent, pentru a se constata dacă rosturile prevăzute în documentaţie sînt corecte, adică clacă unghiul rostului, interstiţiul dintre table şi denivelarea marginilor sînt corecte . În funcţie de specificul lor, construcţiile sudate pot fi: construcţii de maşini, construcţii metalice, construcţii din table, construcţii din ţevi (conducte), mecanică fină, electrotehnică, electronică etc. În industria construcţiilor de maşini, ansanblurile şi produsele sudate se execută din table şi profile laminate, separat sau împreună cu piese turnate. Ansamblurile se execută în atelierele de sudare, apoi se transportă în halele de montaj, pentru montarea şi sudai'ea în ansambluri generale, în vederea realizării maşinii sau a produsului respectiv. Ansamblurile sudate în construcţiile de maşini pot fi: roţi dinţate, roţi alergătoare, roţi de curea, console, suporturi, butuci, came, excentri Construcţiile metalice sînt construcţii rezistente la eforturi mari, alcătuite din piese metalice asamblate între ele. Tipurile cele mai folosite de construcţii metalice sînt: fermele, podurile, scheletele de aparate şi de maşini; se execută din oţeluri carbon sau aliate şi piese turnate. Construcţiile din oţeluri aliate sau înalt aliate permit executarea construcţiilor anticorozive, rezistente la foc etc. In prezent, se execută şi construcţii metalice din aluminu şi aliaje de aluminiu, care permit realizarea unor construcţii uşoare. Elementele cele mai importante ale construcţiilor sudate sînt grinzile şi stilpii. La construcţiile cu inimă plină, sudarea grinzilor se execută cap la cap. Construcţiile de grinzi cu zăbrele sînt folosite pe scară foarte largă la ferme, piloni, stîlpi, turnuri etc., fiind economice din punctul de vedere al consumului da materiale. Forma construcţiilor cu zăbrele poate fi: triunghiulară, trapezoidală, cu talpa superioară şi inferioară paralele etc. Construcţiile sudate din table sînt folosite pe scară foarte largă în numeroase domenii tehnice, în această categorie fiind cuprinse: rezervoarele pentru lichide şi gaze, cisternele, cazanele de abur, recipientele de presiune, vagoanele, navele fluviale şi maritime, carcasele de furnale, conductele de diametru mare etc. Pentru 80




execuţia acestora se folosesc table cu grosimi de la sub 1 mm pînă la peste 100 mm. Materialul folosit este în funcţie de destinaţia construcţiei — de la oţelul carbon nealiat pînă la oţelul inalt aliat sau metale neferoase, unele cu destinaţie specială, în funcţie de condiţiile de exploatare sau de mediul în care lucrează construcţia respectivă. Sudurile de îmbinare a acestor construcţii trebuie să asigure pe lîngă rezistenţa necesară şi o etanşeitate totală, deoarece unele construcţii sînt destinate presiunilor mari şi temperaturilor înalte. Din tablă groasă se mai execută tambure de cazane de înaltă presiune, corpurile cuptoarelor rotative pentru ciment, recipiente pentru gaze la presiune înaltă etc. Fundurile acestor recipiente se execută cu marginile bordurate presate la cald, după care — pentru sudarea cu partea cilindrică — marginile se prelucrează prin teşire în V, X, U etc. Este necesar ca bordura cilindrică a fundului să aibă o lăţime de cel puţin 2,5 ori grosimea fundului. Racordurile şi flanşele pentru cazane se execută în mai multe variante, cele mai bune rezultate obţinîndu-se cu racorduri ambutisate, în care caz sudurile de îmbinare se execută cap la cap. SUDAREA CONDUCTELOR Conductele se execută din oţel, fontă, metale neferoase etc.; se realizează din laminate (table şi benzi), din ţevi laminate sau din tuburi turnate, în funcţie de destinaţie, de calitatea materialului, de dimensiune şi de modul de fabricaţie. In general, ţevile laminate şi tuburile turnate nu sînt pentru transportul sau vehicularea lichidelor şi gazelor de debit mare sau în cantităţi prea mari. Pentru cazane cu abur cu temperaturi de exploatare de peste 400:C şi presiuni de peste 40 at, se folosesc numai ţevi laminate din oţeluri aliate. Cr-Mo şi Mo. Pentru transportul gazelor la distanţe mari, se folosesc ţevi sudate în spirală, executate din benzi laminate, care, de asemenea, se fabrică în ţara noastră, unele cu diametrul de peste 1 m. De asemenea, se folosesc şi conducte din ţevi sudate pe generatoare. Conductele principale pentru transportul gazelor naturale se execută din ţevi sudate în spirală, care se sudează cap la cap în tronsoane de 60. . . 120 m. In cazul ţevilor în poziţia fixă, cu diametrul de peste 200 mm, sudarea se execută pe porţiuni în poziţia urcătoare şi peste cap. 81




Conductele cu diametrul de peste 500 mm şi cu peretele gros se sudează în mai multe straturi. Conductele forjate, folosite la alimentarea turbinelor de apă, se execută din tablă laminată cu grosimea de minimum 10 mm. Sudarea se execută cap la cap în V sau X în funcţie de diametru şi grosimea tablei. Tablele după cilindrare şi prindere se sudează în tronsoane, care, apoi, sînt sudate după pozare. Deoarece aceste conducte au în general un diametru mare, ele pot fi sudate şi în interior la rădăcina sudurii (în cazul rosturilor în V sau Y), spre a asigura securitatea necesară exploatării. RECONDIFIONAREA ŞI REPARAREA ORGANELOR DE MAŞINI Sudarea este un procedeu larg folosit la recondiţionarea şi la repararea pieselor şi ansamblurilor defecte. Prin recondiţionare se restabilesc caracteristicile de funcţionare şi dimensiunile iniţiale ale unui sistem tehnic(organ de maşină, maşină, aparat etc.), uzat sau deteriorat, în vederea refolosirii acestuia, iar prin reparare se înlătură defectul de uzură sau se îndepărtează avaria. Locurile defecte se scobesc sau se decupează, după care se fixează prin sudură un material nou în locul decupat sau se încarcă direct cu sudură locul defect scobit. Pentru recondiţionare şi reparare se folosesc atît sudarea cît şi procedeele conexe sudării, cum sînt tăierea oxiacetilenică pentru decupare şi lipirea (brazarea), pentru repararea pieselor din metale sau aliaje neferoase, uneori chiar din oţel sau fontă. Se recondiţionează sau se repară:  piese turnate defecte din fontă sau din oţel;  uzuri locale şi crăpături la piese din oţel şi fontă;  piese defecte din aliaje de aluminiu, aliaje de cupru etc. Materialul de adaos se alege în funcţie de caracteristicile materialului supus reparării, precum şi în funcţie de solicitările la care este supusă piesa de recondiţionat sau de reparat. în multe cazuri, materialul de adaos folosit diferă de materialul de bază, în special la folosirea lipirii. Pregătirea pieselor în vederea reparării este foarte importantă. Teşirea muchiilor la piesele din oţel se execută la 70 ... 75° iar a pieselor din fontă la 90°. Se recomandă totuşi să nu fie folosite rosturi mari, pentru a nu se crea după sudare deformaţii şi tensiuni remanente mari. După prelucrare, înainte de sudare, piesele se curăţă de impurităţi, în special pe marginile rostului de sudat. La repararea prin sudare a pieselor de grosime mare, după decuparea locului defect, se 82




recomandă să se intercaleze lamele suprapuse care au drept scop mişcorarea deformaţiilor şi a tensiunilor interne. Recondiţionarea arborilor şi a osiilor uzate se execută prin sudare, în cele mai bune condiţii. Prin procesul de uzare, fusurile şi pivoţii arborilor şi osiilor capătă jocuri sau fisuri la suprafaţă. Ţinând seamă că acestea, în general, sînt supuse tratamentelor termice, se îndepărtează mai întîi stratul de la suprafaţa fusurilor şi pivoţilor, după care 6e încarcă partea cilindrică respectivă. Sudarea se execută prin rînduri de sudură executate diametrul opus.Înainte de sudare, se recomandă o preîncălzire a fusului pînă la circa 350°C. încărcarea se va executa numai cu un electrod corespunzător materialului de bază, a cărui analiză trebuie cunoscută. în cazul arborilor turnaţi din oţel sau din fontă, sudarea se execută la cald. Pentru sudare, se vor executa mai întîi două suduri circulare la capetele fusului, după care se vor executa sudurile longitudinale diametral opus.

83


Capitolul 6_Sudarea Cu Arc Electric

Recommend Documents