Procedee de sudare (3)

PROCEDEELE ŞI ECHIPAMENTELE TEHNOLOGICE DE SUDARE (3)

 

     Prof. univ. dr. ing. Gh. P. ZAFIU

Procedeul MIG/MAG

 

Deoarece majoritatea metalelor reacţionează cu aerul formându-se oxizi, care îngreunează trecerea curentului, este necesar ca în imediata vecinătate a procesului de sudare să nu fie aer. În plus, la sudarea materialelor rezistente la coroziune, ca de exemplu a oţelurilor inoxidabile, zonele din imediata apropiere a rostului se încălzesc şi sunt oxidate de către oxigenul din aer şi prin urmare nu mai prezintă rezistenţă la coroziune. Prin periere, polizare, sablare sau baiţuire pelicula oxidică, numită şi colorare superficială, poate fi îndepărtată restabilindu-se rezistenţa la coroziune. O altă posibilitate este împiedicarea apariţiei peliculei oxidice şi prin urmare a acestei colorări superficiale. Prin utilizarea aşa numitor "gaze de formare" se îndepărtează oxigenul din aer de zona fierbinte de sudare împiedicându-se oxidarea. În funcţie de material şi de tipul de gaz utilizat prin această protecţie gazoasă poate fi influenţată şi geometria rădăcinii sudurii. La utilizarea aşa-ziselor materiale reactive cum ar fi titanul sau tantalul nu este suficientă numai protecţia zonei rădăcinii ci este obligatorie protecţia eficientă a suprafeţei sudurii faţă de acţiunea oxigenului din aer. Protecţia gazoasă ar trebui să fie eficientă până la o temperatură de circa 200°C

Acest lucru se realizează prin intermediul gazelor protectoare. Aceste gaze potfi de două tipuri:

• gazele inerte (de exemplu, argonul, heliul sau amestecul acestora), care nu au nici o acţiune chimică asupra metalului topit, asigură doar protecţia sudurii şi se folosesc la procedeul MIG (în engleză: Metal Inert Gas);
• gazele active (de exemplu, amestecuri de tipul argon/dioxid de carbon sau argon/oxigen)care au rolul de protecţie şi participă prin reacţii chimice la procesul de sudare folosindu-se la procedeul MAG (în engleză: Metal Active Gas). 

Procedeul MIG, sub atmosferă inertă, se foloseşte la sudarea aliajelor de cupru, de aluminiu sau cu magneziu şi a oţelurilor inoxidabile. Gazul cel mai frecvent utilizat este argonul. Tehnologia sudării cu MIG în argon este asemănătoare cu cea a sudării cu arc electric obişnuit.

Procedeul MAG, sub atmosferă activă, se foloseşte la sudarea oţelurilor carbon obişnuite, nealiate sau puţin aliate, de construcţii. Recombinarea gazelor are loc într-un proces exoterm, căldura rezultată fiind cedată piesei sudate. Ionizarea menţine stabilitatea arcului asigurând topirea continuă şi formarea cordonului. Procedeul se caracterizează printr-o productivitate ridicată, cost scăzut şi o adâncime de pătrundere mare.

Procedeul MIG/MAG (fig. 6), care constă în sudarea cu arc electric, sub protecţie gazoasă, cu un electrod din sârmă continuă fuzibilă cu diametrul de 0,6...1,2 mm, este o îmbunătăţire a procesului de sudare MMAZona de sudare efectivă (baia de fuziune) şi metalul topit sunt protejate de aerul ambiant printr-un învelş din gazulspecial.

 

                                            Fig. 6
Alcătuirea generală a unui post de tip MIG/MAG (fig. 7, documentare Cemont) este constituită din următoarele componente: sursa de energie pentru sudare cu tensiune constantă (1), butelia cu gaz (2)regulatorul (3), cablul de legare la masă a piesei sudate (4), fasciculul cu cablul conductor de sudare (5), arzătorul (torţa) de sudare (6), conectorul la masă al piesei sudate (7), piesa sudată (8)aspiraţia fumului (9), masca (10), îmbrăcămintea de protecţie (11)Cu toate că procesul de sudare este asemănător cu sudarea MMA, totuşi aparatele de sudare precum şi pistoletul de sudare se deosebesc semnificativ. 


                                                  Fig. 7

Diferenţa majoră constă tocmai din necesitatea introducerii gazului protector la locul sudării (fig. 8, documentare Cemont)


                                               Fig. 8

Se pot aplica două moduri de lucru:

• sudarea cu arc scurt – transferul de metal se face cu picături mari a căror desprindere este urmată de o uşoară pocnitură;
• sudarea cu transfer fin – transferul de metal topit se face cu picături fine iar electrodul nu atinge baia de metal topit.

În cazul proceselor de sudare MIG/MAG electrodul folosit este aşanumita sârmă de sudură. Aceasta este împinsă în baie de către un sistem de avans de aceea se consideră că procedeul se desfăşoară în regim semiautomatÎn vecinătatea băii, înainte de contactul mecanic sârma, fără înveliş, trece printr-un tub de contact de la care preia energia electrică necesară creării arcului şi topirii materialului. Tubul de contact este poziţionat în interiorul duzei de gaz. Astfel, prin spaţiul din jurul tubului de contact va trece gazul protector.

În funcţie de tipul constructiv al pieselor de sudat se utilizează diferite tipuri de dispozitive pentru protecţie gazoasă (formare). De importanţă deosebită este faptul ca gazul de formare să ajungă în zona sudurii, care trebuie protejată, cu viteza de scurgere foarte scăzută utilizându-se site sau plăci sinterizate pentru admisia gazului. Astfel este împiedicată antrenarea aerului în zona protejată şi protecţia gazoasă este eficientă. De regulă, dispozitivele de formare pot fi achiziţionate din comerţ, mai ales cele utilizate la sudarea ţevilor şi mai nou cele utilizate în cazul îmbinărilor în colţ. Pentru componente cu altă configuraţie geometrică, utilizatorul este nevoit să-şi construiască singur dispozitivele de formare, ţinând seama de experienţa sa în domeniu. La sudarea îmbinărilor circulare ale ţevilor, pentru asigurarea protecţiei gazoase a rădăcinii sudurii, se poate utiliza la acoperirea acesteia şi hârtie solubilă care se spală după sudare [6]

Chiar şi dispozitivele de formare cele mai bune nu sunt eficiente în cazul nerespectării regulilor de aplicare. La realizarea unei protecţii gazoase eficiente o importanţă deosebită o are densitatea relativă faţă de aer a gazului utilizat. 

Astfel, pentru realizarea unei protecţii gazoase eficiente în cazul recipientelor trebuie respectate următoarele indicaţii: 

• gazele mai grele trebuie introduse din partea superioară; 
• gazele mai uşoare trebuie introduse din partea inferioară; 
• alegerea tipului de gaz se face în funcţie de poziţia îmbinării pe construcţia sudată 

Un factor important de luat în seamă este proporţia oxigenului rezidual în spaţiul de formare (de protecţie). În cazul oţelurilor inoxidabile se poate realiza o protecţie suficientă, respectiv o diluţie a oxigenului, utilizând un volum de gaz de protecţie de 2,5...3 ori faţă de volumul geometric al spaţiului protejat. În cazul executării unor suduri mecanizate cantitatea de gaz poate fi redusă prin realizarea unui rost corespunzător printr-o poziţionare corectă a pieselor. În cazul sudării manuale a unor îmbinări cu suduri de prindere se utilizează camere de formare cu volum redus şi cu un orificiu de admitere a gazului, pentru a asigura o închidere bună a cordonului de sudură. Rezultate bune se obţin şi prin etanşarea rostului cu bandăadezivă sau prin utilizarea unor manşete din tablă rotative. Indiferent de metoda utilizată pentru o protecţie gazoasă importantă este verificarea eficienţei ei pentru fiecare caz în parte [6].

In cazul procedeului MIG arcul necesită o curgere bună a curentului electric, cu o rezistenţă minimă a circuitului. Sudorii începători comit adesea greşeala de a face legătura cu ajutorul clemei de masăpe suprafeţe ruginite sau vopsiteArcul electric care rezultă va fi dificil de amorsat, apoi va arde instabil. Printre alte erori comise în acest domeniu se amintesc : 

• cabluri insuficient dimensionate, care se încălzesc în timpul sudării (reducând energia care ar trebui să ajungă la arcul electric şi micşorând tensiunea la bornele acestuia) 
• cleme de masă prea mici sau defecte, care se înfierbântă în timpul sudării;
• ataşarea clemei de masă prea departe de locul sudării (având efecte nedorite de suflaj magnetic, de reducere a curentului de sudare datorită căderii de tensiune în piesă, chiar de distrugere a unor porţiuni mai slabe ale piesei, parcurse de curentul de sudare).

Argonul şi azotul sunt gaze netoxice şi necombustibile. De reţinut este însă faptul că din incintele în care se formează este îndepărtat oxigenul şi există pericolul de asfixiere fără un adaos suplimentar de oxigen. Gazele de formare cu hidrogen sunt combustibile în funcţie de conţinutul de hidrogen. Din acest motiv, standardul EN 439 (înlocuitorul lui DIN 32526) prevede pentru amestecuri de gaze de formare cu un conţinut mai mare de 10% volumice de hidrogen arderea gazului la ieşirea din dispozitivul de formare. Aceasta se face de regulă utilizând o flacără de veghe. Amestecuri inflamabile se formează în cazul în care proporţia hidrogenului în aer este cuprins între 4 si 25% volumice. Pentru asigurarea formării (a protecţiei gazoase) în cazul unor componente cu colţuri greu accesibile, şi în cazul cărora îndepărtarea aerului este greu de realizat, este indicată folosirea unor gaze de formare cu un conţinut de sub 4% volumice hidrogen sau se utilizează argon respectiv azot [6]

Acest procedeu se poate aplica pentru sudarea oţelurilor obişnuite, a oţelurilor inoxidabile şi a aluminiului cu grosimi cuprinse între 0,5 mm şi 15 mm, fără măsuri speciale.


BIBLIOGRAFIE

1. Claude Michel, Principaux procédés de soudage par résistance, http://www.magazinemci.com
2. Drui M, Henni A, Heugel M, Martin C, Simon C. Les différents procédés manuels de soudage, leurs risques et leur prévention,http://www.ast67.org/PDF/soudage.pdf
3. Militaru Constantin Echipamente pentru sudare, în Revista de Unelte şi Echipamente, Anul Idecembrie 2000
4. Tondini Fabienne Principaux procédés de soudage. Description, démarche d’évaluation et de prévention des risques, http://www.ast67.org/PDF/soudage.pdf
5. Westgate Steve, Resistance seam Weldinghttp://www.twi.co.uk
6. * * * Procedee de sudurăhttp://www.protools.com.ro
7. * * * Aparate de sudură tip MIG-MAG-TIGhttp://www.metalotehnica.ro
8. * * * EN 50060 - Norma EUROPEANA pentru aparatele de sudare cu arc electric
9. * * * Le soudage manuel à l'arc avec électrodes enrobées. Fiche pratique de sécurité. Edition INRS ED 83. 1999, http://www.inrs.fr 
10. * * * Procédés de Soudage, http://igor.paoletti.free.fr/faq-home.htm
11. * * * Soudage S.A.E.E.CODIFOR – AFPI INTERNATIONALE, CDET_T_SOUDAGE 111_V1
12. * * * Utilajul şi tehnologia sudării manuale cu arc electric, Lucrare de laborator nr. 1, Tanaviosoft-2006, http://www.didactic.ro
13. * * * Utilajul şi tehnologia sudării cu flacără oxiacetilenică, Lucrare de laborator nr. 2, Tanaviosoft-2006, http://www.didactic.ro
14. * * * Utilajul şi tehnologia sudării automate cu arc electric sub flux, Lucrare de laborator nr. 3, Tanaviosoft-2006, http://www.didactic.ro
15. * * * Utilajul şi tehnologia sudării în mediu protector de gaz, Lucrare de laborator nr. 4, Tanaviosoft-2006, http://www.didactic.ro
16. * * * Utilajul şi tehnologia sudării electrice prin rezistenţă electrică, Lucrare de laborator nr. 5, Tanaviosoft-2006, http://www.didactic.ro
17. * * * Education Welding&Cutting, http://www.esab.com 
18. * * * Sudarea metalelor şi aliajelorhttp://www_RegieLive_ro
19. * * * Soudage : définition, applications et généralités, OTUA au service de l’acier, http://www.otua.org
20. * * * HELVI tehnologii de sudare, documentare INTERPRIMA, în Revista de Unelte şi Echipamente, Anul V, noiembrie 2004