- îmbinri cu sudur cap la cap: cordoane, prelucrri, dimensiuni de calcul, comportare, verificare prin calcul - îmbinri cu sudur sudur de col: col: cordoane, dimensiuni de calcul, comportare, verificare prin calcul - defectele cordoanelor de sudur i mijloace de detectare detectare
Lega Legatu turi rille dint dintre re pies piesel elee unei unei imbina mbinari ri se real realiz izea eaza za prin prin cusaturi (cordoane) de este parte parteaa din din imbin imbinar aree obti obtinu nuta ta prin prin soli solidi dififica care reaa mater materia ialu lulu luii sudura. O cusatura este de baz bazaa topi topitt si a mater materia ialu lullui de ada adaos os.. Sudu Suduri rile le sunt sunt asamb desfacere re este necesar necesar asamblari lari nedem nedemontab ontabile ile, pentru a cror desface distrug distrugere ereaa pari parial al sau total total a organu organului lui de asambla asamblare re sau a pies pieselo elorr compone componente. nte. Imbinari Imbinarile le sudate sudate ale elem element entelo elorr metali metalice ce se reali realizzeaza eaza in moduri moduri diferi diferite te,, si se pot grup grupa a in: in: y
Imbinari Imbinari cap la la cap cap in care care piesele piesele sunt aseza asezate te una in prel prelung ungir irea ea cele celeil ilal alte te ;
y
Imbinari Imbinari cu piese piese suprapuse, suprapuse, in care care pies piesel ele e imbi imbina nari riii se acope acopera ra una una pe ceal cealal alta ta
y
Imbinar Imbinarii in care care piese piesele le se inta intalne lnesc sc sub un unghi oarecare oarecare
Imbinari Imbinarile le cu sudura sudura pot fi de doua tipuri tipuri:: imbina imbinari ri cu sudura in adancime adancime si imbina imbinari ri cu sudura sudura in relief relief (de colt)
Lega Legatu turi rille dint dintre re pies piesel elee unei unei imbina mbinari ri se real realiz izea eaza za prin prin cusaturi (cordoane) de este parte parteaa din din imbin imbinar aree obti obtinu nuta ta prin prin soli solidi dififica care reaa mater materia ialu lulu luii sudura. O cusatura este de baz bazaa topi topitt si a mater materia ialu lullui de ada adaos os.. Sudu Suduri rile le sunt sunt asamb desfacere re este necesar necesar asamblari lari nedem nedemontab ontabile ile, pentru a cror desface distrug distrugere ereaa pari parial al sau total total a organu organului lui de asambla asamblare re sau a pies pieselo elorr compone componente. nte. Imbinari Imbinarile le sudate sudate ale elem element entelo elorr metali metalice ce se reali realizzeaza eaza in moduri moduri diferi diferite te,, si se pot grup grupa a in: in: y
Imbinari Imbinari cap la la cap cap in care care piesele piesele sunt aseza asezate te una in prel prelung ungir irea ea cele celeil ilal alte te ;
y
Imbinari Imbinari cu piese piese suprapuse, suprapuse, in care care pies piesel ele e imbi imbina nari riii se acope acopera ra una una pe ceal cealal alta ta
y
Imbinar Imbinarii in care care piese piesele le se inta intalne lnesc sc sub un unghi oarecare oarecare
Imbinari Imbinarile le cu sudura sudura pot fi de doua tipuri tipuri:: imbina imbinari ri cu sudura in adancime adancime si imbina imbinari ri cu sudura sudura in relief relief (de colt)
Imbinari cu sudura cap la cap (in adancime) Sudurile
in adancime la elementele asezate cap la cap reprezinta cea mai buna forma de imbinare. Daca sudura nu are defecte iar ingrosarea cordonului de sudura este inlaturata prin prelucrare, transmiterea tensiunilor nu sufera practic nici o perturbare. Metalul depus pastreaza proprietati plastice distincte, insa caracteristicile caracteristicil e mecanice sunt cel putin egale cu cele ale metalului de baza.
udurilee cap la Suduril
cap cap se exe execut cutaa pe toata toata grosi grosime meaa si latime latimeaa piese pieselor lor..
Caracte Caracterist risticile icile geomet geometric ricee ale unui unui cordon cordon de sudura: sudura: - grosi grosime meaa co cord rdonu onului lui de sudur suduraa (a) - lung lungim imea ea co cord rdon onul ului ui de sudur suduraa (ls) - lungim lungimea ea de calcul calcul a co cord rdonu onului lui de sudur suduraa (l sc)
Lungime ungimea a cordo cordoane anelor lor de sudur sudura a
lsc = ls 2 x a
l
c s =ls2
xa
l
c s = ls
lsc= ls 2 x a
Grosimea Grosimea cordoan cordoanelor elor de sudura sudura
a=t
a=t
a = min (t1; t2)
a = min (t1; t2)
- imbi imbina nari ri pe o sin singu gurra part parte, e, cu cu placut placute e suport suport
Tipuri de cordoane de sudura cap la cap Se foloseste la sudarea tablelor cu grosime Sudura in
mai mica de 8mm
V (t<20mm)
Sudura in 1/2 V cu
prelucrarea muchiei unei singure
piese din imbinare Sudura in V
Sudura in
U (recomandata la piesele ce nu se pot suda pe ambele fete) Sudura in U
pe ambele fete (pentru sudarea pieselor cu grosimi mari; se realizeaza depuneri reduse si contractii mai mici ) Sudura in X
Sudura in K
(pentru sudarea pieselor cu grosimi mari)
(utilizata atunci cand nu este posibila prelucrarea muchiei uneia dintre piesele de imbinat)
Imbinari cu patrundere completa (in adancime) Imbinarile
pieselor in T se realizeaza cu suduri in K sau in V. Se iau masuri pentru resudarea radacinii sau se sudeaza pe placuta suport
Resudarea radacinii se sudeaza inaintea depunerilor tuturor straturilor care formeaza cordonul de sudura. La sudurile in K si cele in X se prefera sudarea alternativa pe de o perte si pe alta, realizandu-se o compensare a deformatiilor din contractie.
Imbinari cu sudura in relief (de colt) Imbinarile
pieselor in cu sudura in relief se executa in unghiul format de marginile pieselor care se imbina, si nu necesita prelucrarea muchiilor
Grosimea cordonului de sudura a reprezinta inaltimea triunghiului inscris in sectiunea transversala a cusaturii
Grosimi maxime ale cordoanelor de sudura de colt
Observatii:
- la sudarea cornierelor sau a profilelor laminate U se admite ingrosarea cu pana la 20% a sudurilor asezate la muchia acestora - grosimea minima a cordonului de sudura este de 3mm
Grosimi minime ale cordoanelor de sudura
Lungimile cordoanelor de sudura
Sudura laterala: lsc=ls-2 x a Sudura frontala:
lsc=ls-2
xa
Intoarcerea cordoamelor
la capete: lsc=ls- a
Conditii constructive: Lungimea de Cand se
calcul a sudurii de colt va fi de cel putin 40mm sau 6a
sudeaza profile cornier sau profile U, lungimea de calcul a cordoanelor de sudura se limiteaza la 15a l sc 60a si l sc b , unde b este latura profilului; daca se sudeaza si partea frontala a profilului, lungimea de calcul minima a sudurii se poate reduce la 10a l sc
Cordoane de
sudura intrerupte Cord oane de
sudura intrerupte nu se f ol osesc in medii cor osive. La capetele elementului cu
sectiune compusa alcatuit din doua sau mai multe piese se vor realiza suduri cu lungimea Lwe care va fi mai mare decat 0,7 5b sau 0,7 5b1 (b si b1 sunt latimile pieselor care se sudeaza). Solidarizarea barelor comprimate se va face cu sudura alternanta pe ambele fete Conform SR
EN 1993-1-8, distanta dintre capetele cordoanelor de sudura L1 va fi mai mica decat: - L1 min(16t; 16t1; 200mm) la barele intinse - L2 min(12t; 12t1; 0,25b; 200mm) la barele comprimate sau solicitate la forfecare Conform STAS 10108/0-78, distanta dintre
capetele cordoanelor de sudura L1 va fi mai mica decat: - L1 30tmin la barele intinse - L1 15tmin la barele comprimate
Comportarea si calculul imbinarilor cu sudura cap la
cap
Ris= rezistenta sudurii la intindere W N !
N
e
A s
s i/c
R
Rcs= rezistenta sudurii la compresiune Rf s= rezistenta sudurii la forfecare Rsi=0,8R Rsi=R daca sudura este realizata automat si verificata prin mijloace fizice
X T !
T A s
e
Rcs= R daca sudura este realizata semiautomat sau manual
R s f
Rf s= 0,6R unde R este rezistenta materialului de baza In cazul unor solicitari compuse, relatiile de verificare sunt:
W M !
M I s
y
e
s
Ri / c
W !
N
s
M
A s W
ech
!
I s W
2
y
3X
2
s
e Ri / c
e R
Comportarea si calculul imbinarilor cu sudura de colt
Relatia de verificare: X rez e
R s f
Rf s= rezistenta sudurii la forfecare Rsf =0,7R unde R este rezistenta materialului de baza Sudurile supuse la incovoiere in plan normal pe planul imbinarii se verifica cu relatia: X M Sudurile supuse la incovoiere in planul cordoanelor de sudura se verifica cu relatia: X rez In care:
X x !
Is ,x si Is ,y sunt
M I s , x T s , y
y
si
X y
¢
I s , x
¡
T s , y
!
!
M I s , x
X x
2
y e R s f
X
x
momentele de inertie ale cordoanelor de sudura in raport cu axele x-x respectiv y-y
2
e
s f
Sudura supusa la incovoiere in planul cordoanelor de sudura
Sudura supusa la incovoiere in plan normal pe planul imbinarii
Verificarea
cordoanelor de sudura de colt conform SR EN 1993-1-8
Metoda directionala de determinare a rezistentei sudurilor de colt
Rezistenta de calcul a unei suduri de colt trebuie sa satisfaca urmatoarele doua conditii:
Metoda simplificata de determinare a rezistentei sudurilor de colt
Exemplul
1: Sa se verifice imbinarea din figura urmatoare:
NEd=500kN; grosimea guseului tg=12mm; material otel S235 f y=360 N/mm2 Caracteristicile
cordoanelor de sudura:
a1=6mm; ls1=180mm; leff 1=ls1 -2a1=180-2x6=168mm; a2=4mm; ls2=180mm; leff 2=ls2 -2a2=180-2x4=172mm; Distribuim forta axiala catre cele 2 perechi de cordoane de sudura: (1) N Ed ! N Ed
be b
! 500
100 8 100
! 360kN
( 2) ! N Ed N Ed
e b
! 500
28 100
! 140kN
Verificarea
imbinarii cu sudura conform STAS 10108/0-78
Rezistenta materialului S235 (OL37) = 220N/mm2 Rezistenta de calcul a cordonului de sudura de colt (tabelul 10) Rsf =150N/mm2 Verificarea
Pentru
(1)
!
( 2)
!
X
s
§a
l
e R f
cordoanele 1:
§
Pentru
cordoanelor de sudura (relatia 16.6):
(1) N Ed (1) a (1) l eff
!
360 10 3 2
6 168
! 178.6
N mm 2
¨ R s f 178.6 ¸ © 100 ! 119% ¹ ! © ¹ 150 ª 1 º
cordoanele 2:
§
(2) N Ed ( 2) a ( 2 ) l eff
!
140 103 2 4 172
! 101.7
N mm 2
¨ R s f 101.7 © ! © 150 ª 1
100
¸ ! 68% ¹¹ º
Verificarea Forte
imbinarii cu sudura conform SR EN 1993-1-8:2006:
axiale pe unitatea de lungime a unui cordon de sudura si tensiuni in cordoanele de sudura: (1)
(1) F w, Ed
(2) w, Ed
F
!
!
N Ed (1)
n s l e ff (2) N Ed (2) n s l eff
360 10
!
3
168
! 1071
140 10 3 !
!
2 172
407
(1)
N
(1) II , Ed
mm
N mm 2
X
(2 ) II , d ¥
!
!
N Ed (1)
a1
l e ff
£
N ( 2d ) ¥
a2
( 2)
s
l ff
!
!
360 10 3 6 2 168
140 103 4 2 172
¤
Se calculeaza rezistenta de calcul la forfecare a sudurii de colt (=0.80; M2=1.25)
f v
§
,
¦
!
f u 3 F K M 2
!
¦
Se calculeaza F w, Rd 1 ©
, R
F w2,
¨
d
! f v ©
!
,
¨
360 3 0,8 1,25
!
360 .732
! 208
N mm
2
forta capabila a sudurii pe unitatea de lungime a1
f vw, d a2
! 208 6 10
!
208 4 10
3
3
! 1.248
!
0.832
k N mm
k N
mm
! 178,6
! 101,7
N
mm 2
N mm
2
Verificarea imbinarii cu sudura: Pentru cordoanele 1: Verificare tensiuni:
Verificare forte:
X
e f vw d 17 6 e 20
(1) II Ed
1 w , Ed
F
e
1 w , Rd
F
1.071 e 1.248
¨ X II (1,) E d 178,6 © © f 208 ª vw, d ¨ F w1, Ed © 1 © F ª w, Rd
!
1.071 1.248
¸ 100% ! 86% ¹ ¹ º 100%
!
¸ ¹ º
86% ¹
Pentru cordoanele 2:
X
( 2) II ,
Verificare tensiuni:
Verificare forte:
2 w , Ed
F
d
e
e
f vw, d
2 w , Rd
F
101,7 e
208
0.407 e 0.832
¨ X II (1) Ed © © f ª vw d
¨ © © ª
2 ,
2 , R
101 7 208
¸ ¹ º
100% ! 49% ¹
¸ 100% ! 49% ¹ ! ¹ 0.832 º 0.407
Exemplul
2: Sa se verifice imbinarea din figura urmatoare:
Verificarea
conform SR EN 1993-1-8
Verificarea
conform SR EN 1993-1-8
Exemplul
3: Sa se verifice imbinarea din figura urmatoare:
Aw=2 x 5 x 250+2 x 5 x 140 +2 x 5 x 61 = 4510mm2 Awi=2 x 5 x 250 = 2500mm2 I y y ! 2
5 250 3 12
4
61 5 122.52 2 140 5 139.52 ! 58.573
106 mm 4
Exemplul
4: Sa se verifice imbinarea din figura urmatoare:
Exemplul
5: Sa se verifice imbinarea din figura urmatoare:
Defectele cordoanelor de sudura Imperfectiunile din cordoanele de sudura se pot clasifica dupa mai multe criterii: · dupa sursele imperfectiunii (interne sau externe) · dupa tipul imperfectiunii · din punct de vedere al mecanicii ruperii (prin dimensiunile crapaturilor , modul de propagare al acestora, precum si cresterile de tensiuni datorita reducerii suprafetei de actiune)
La exterior sudura trebuie sa aiba un aspect lucios, cu solzi marunti uniform repartizati, de o forma usor bombata in cazul sudurilor cap la cap si plana sau usor concava in cazul sudurilor de colt. Sudura trebuie sa aiba aceeasi latime pe toata lungimea cusaturii. Defecte exterioare ale sudurii: -dimensiuni necorespunzatoare cu abateri de la forma, deplasari de la axa rostului, neuniformitati, ingrosari -treceri discontinue sub forma de crestaturi marginale, muscaturi, scurgeri, revarsari, strapungeri -cratere formate la extremitatea unui rand -radacina nesudata formata la baza rostului In interior sudura trebuie sa fie compacta, fara pori sau incluziuni, trebuie sa aiba cel putin aceleasi caracteristici cu cele ale materialului de baza. Zonele influentate termic nu trebuie sa cantina structuri defavorabile. Defecte interioare: -nepatrunderile, caracterizate prin lipsa de aliere intre sudura si materialul de baza -incluziunile de gaze, care apar sub forma de sulfuri sferice sau alungite -incluziunile solide, de zgura, de oxizi -fisurile, care apar in zonele influentate termic, si sunt defectele cele mai grave deoarece conduc la ruperea fisurii -structurile necorespunzatoare, care provin din nerespectarea regimului de sudare -compozitia chimica necorespunzatoare
Mijloace de detectare ale defectelor in cordoanele de sudura La constructiile metalice sudate se fac urmatoarele operatii de verificare si de control: - verficarea dimensiunilor fiecarei piese sudate si a pozitiei ei relative in ansamblul imbinarii; - examinarea si verificarea cordoanelor de sudura; - verificarea calitatii sudurii. Dimensiunile si pozitia relativa se verifica prin masurari, verificari cu sabloane si examinarea exterioara. Cordoanele de sudura se verifica prin masurari cu sabloane de control si se examineaza la exterior cu ochiul liber si cu lupa. Calitatea sudurii se verifica prin incercarea epruvetelor sau prin examinarea cu raze Roentgen, raze gama sau cu unde ultrasonice. y y y
Controlul aplicat in scopul detectri defectelor unor piese sau a unor asamblri este cunoscut sub denumirea general de control defectoscopic el se poate efectua, prin distrugerea piesei sau îmbinri controlate (denumindu-se control distructiv), sau fr distrugerea acestora denumindu-se (control nedistructiv). Controlul defectoscopc distructiv se aplica prin sondaj i are dezavantajul c obiectele controlate îi pierd utilitatea. O rspândire mult mai larg o are controlul defectoscopic nedistructiv. El se poate efectua prin simpla observare cu ochiul liber sau cu o lup, sau cu ajutorul unei aparaturi specializate. Prin examinare vizual se pot constata: uniformitatea sudurii; existena unor defecte de dimensiuni mari la suprafaa sudurii sau în vecintatea ei: crpturi, stropi, cratere, crestturi, etc. y y
C ontrolul
efectuat cu aparatur de control defectoscopic nedistructiv are un domeniu de aplicabilitate
mult mai larg deoarece poate pune în eviden cu o mare precizie defectele situate atât la suprafaa cât
i in interiorul pieselor. Alegerea metodei optime de control se face pe baza tipului de defecte urmrite i în special pe baza locului unde sunt amplasate defectele astfel : pentru punerea in eviden a defectelor de suprafa se folosesc: controlul cu substane penetrante i controlul cu pulberi magnetice; pentru punerea în eviden a defectelor interioare se folosesc: controlul cu ultrasunete i controlul cu radiai penetrante; y
y
Controlul defectoscopic cu pulberi magnetice se face prin
introducerea piesei cercetate într-un câmp magnetic, produs de o bobin sau de un jug magnetic, sau prin trecerea unui curent electric de intensitate mare prin pies.
Magnetizarea pieselor în vederea controlului defectoscopic cu pulbere magnetic: a- cu jug magnetic; b- cu bobin; c- prin trecerea curentului electricprin pies; 1 ± pies examinat; 2 ± jug magnetic; 3 ± bobin; 4 ± manon de contact; 5 ± transformator electric.
Pe suprafaa piesei examinate se presar pulbere magnetice (oxid feroferic) sau mai bine se las s se scurg o suspensie de pulbere magnetic în petrol lampant cu adaos de ulei de transformator. În locurile în care se gsesc defecte de suprafa sau situate în imediata ei vecintate se vor produce acumulri de pulbere magnetic. Pentru uurarea efecturii controlului se utilizeaz pulberi fluorescente, acumulrile punându-se foarte uor în eviden prin iluminarea suprafeei cu raze ultraviolete.
Punerea în eviden a defectelor cu ajutorul pulberilor magnetice: 1 i 2 ± defecte care pot fi puse în eviden; 3 i 4- defecte care nu pot fi evideniate.
Controlul defectoscopic cu lichide penetrate decurge în felul urmtor :
- suprafaa piesei, degresat i curit în mod special înainte se acoper cu un strat subire i uniform de vopsea foarte fluid de obicei de culoare roie; - vopseaua se depune prin pensulare, pulverizare sau imersare; - datorit fluiditii ei ridicate, vopseaua ptrunde în cele mai mici defecte de suprafa (Fig. a); - dup scurgerea unui anumit timp 10-15minute suprafaa se cur de vopsea prin tergere sau prin splare i uscare (Fig. b); - în felul acesta vopseaua va rmâne numai în interiorul defectelor (Fig.c); - pe suprafaa piesei se depune apoi un strat subire de suspensie de caolin într-un lichid foarte volatil (Fig.d); - dup uscare caolina absoarbe din interiorul defectelor vopseaua (Fig.e) astfel încât acestea vor fi puse în eviden prin pete de culoare roie pe un fond alb al caolinei. Metoda descris este cunoscut sub numele de metoda colorrii. În practic, mai este întâlnit îns i o alt variant, metoda fluorescenei la care în locul vopselei se folosete un lichid fluorescent, defectele punându-se în final în eviden iluminare cu raze ultraviolete (pe fondul alb, apar pete galbene-verzui, strlucitoare)
Controlul defectoscopic cu ultrasunete constituie una dintre cele mai rspândite metode de
control
nedistructive. Aceast metod se bazeaz pe proprietatea lor de a se reflecta atunci când întâlnesc în cale un obstacol. Undele ultrasonore se produc prin efecte piezoelectric în traductoare (cu plcue de cuar sau de titanat de bariu) denumite palpatoare.
Undele produse pot fi: - longitudinale când micarea particulelor mediului se efectueaz pe direcia de deplasare a undelor, sau - transversale când micarea particulelor este perpendicular pe direcia de deplasare a undelor. Controlul se efectueaz prin deplasarea palpatorului pe suprafaa piesei controlate. Undele ultrasonore ptrund în corpul cercetat i se reflect atunci când întâlnesc un defect sau fundul piesei. Datorit faptului c efectul piezoelectric este reversibil acelai palpator va reaciona semnalele reflectate i le va transmite sub form de impulsuri electrice la un amplificator i la un osciloscop. Pe ecranul osciloscopului apar semnale care indic nu numai existena defectului dar i adâncimea la care se afl. Pe ecranul osciloscopului se obin de regul dou semnale: - I care arat intrarea ultrasunetelor în pies (semnal de intrare); - F provenind de la ecoul produs prin reflectarea ultrasunetelor când întâlnesc fundul piesei (semnal de fund); - existena unui defect este marcat de apariia unui alt semnal D amplasat între semnalele I i F la o distan kd proporional cu distana d la care se gsete defectul în pies. Dispariia semnalului de fund de pe ecranul osciloscopului arat existena unui defect de dimensiuni mari, care reflect în totalitate undele ultrasonore. Pentru controlul îmbinrilor sudate se folosesc de obicei undele transversale.
