Procedee de sudare (5)

PROCEDEELE ŞI ECHIPAMENTELE TEHNOLOGICE DE SUDARE (5)

 

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

Sudarea cu arc protejat sub flux 

 

Sudarea sub flux este o tehnică de sudare cu arc electric şi electrod fuzibil, efectuată sub un flux electroconductor din pudră (fig. 12, documentare [10]).


                                         Fig. 12

Arcul este transferat de la sârma electrod către piesa de sudat traversând fluxul. Astfel, răspândirea luminoasă a arcului este împiedecată. Sârma fără înveliş este consumată fie cu viteză constantă, ca la procedeul MIG/MAG, fie adaptată la tensiunea arculuiîn funcţie de caracteristicile generatorului. Zgura rezultată prin topirea fluxului acoperă baia deci şi cordonul de sudură. Această zgură este autodetaşabilă la rece. Fluxul netopit este recuperat prin cernere.

Fluxul are două funcţii tehnologice:

• rolul electric, devine conducător de elctricitate la cald;
• rolurile fizic şi metalurgic, formează o zgură protectoare şi asigură un aspect plăcut al cordonului, protejează baia, iarreacţiile metal/zgură condiţionând compoziţia metalului topit prin aportul important de magneziu şi siliciu. În plusfluxul înglobat îmbogăţeşte cordonul în elemente de aliere: crom, nichel.

Arcul sub flux este mai ales utilizat în sudarea automată, deoarece în sudarea manuală reglarea sa este realizată cu dificultate întrucât arcul electric, acoperit de către flux, este invizibil. Această tehnică este de mare eficienţă ca urmare a faptului că 70% din energie este folosită la topirea metalului spre deosebire de 45% în cazul electrodului învelit. 

Procedeul este folosit la sudarea pieselor cu grosimi de la 2 mm până la 200/300 mm şi asigură, deopotrivă în uzină sau pe şantier, o mare viteză de sudare şirate de depunere crescute ceea ce îl face ideal pentru încărcări cu sudură.

Sudarea automată sub strat de flux se caracterizează prin următoarele:

• arcul electric este acoperit în permanenţă de un strat de material fuzibil, granulat,  denumit flux;
• electrodul este continuu; 
• deplasarea arcului în lungul cusăturii se face automat.

Fluxul pentru sudare este un material granular, format dintr-un amestec de materiale naturale sau prelucrate (MnO, CaCO3, FeO, Fe2O3, MgO). Fluxul ionizează spaţiul în care arde arcul electric, protejează baia de metal topit împotriva oxidării.

Fluxurile sunt de 2 tipuri:

• fluxuri topite;
• fluxuri ceramice.

Fluxurile topite au aspect sticlos, culoare brună. Se utilizează la sudarea oţelurilor carbon obişnuite.

Fluxurile ceramice au aspect mat, formă granulară, culoare cenuşiu-deschis. Se utilizează la sudarea oţelurilor speciale.

La sudarea orizontală cap la cap a tablelor, sârma-electrod este perpendiculară pe piese. În cazul sudării tablelor în unghi se utilizează poziţia înclintă cu 2030°,faţă de  orizontală a sârmei electrod.

Pentru a asigura protecţia rădăcinii cusăturii se utilizează perne de flux (fig. 13, documentare [14]) sau garnituri de oţel sau de Cu. Garniturile de oţel rămân sudate de cusătură, iar cele din cupru se pot desprinde uşor după răcire.


                                               Fig. 13

Viteza de sudare influenţează adâncimea de pătrundere şi este legată de tensiunea de sudare.

Pentru sudarea tablelor cu grosimi de (2...8) mm se folosesc viteze de sudare între 50...25 m/h, iar pentru table de (8...40) mm, viteza de sudare este 25...15 m/h.

Tensiunea arcului este corelată cu viteza de topire a sârmei pentru a asigura stabilitatea arcului electric. La stabilirea tensiunii arcului electric se utilizează relaţia:

Us=22+0,02 I,    [V]

Intensitatea curentului de sudare se alege corelat cu diametrul sârmei-electrod şi viteza de topire a sârmei. Densitatea de curent trebuie să fie de 100...150 A/mm2 în sârma electrod. Când curentul de sudare este mare, pătrunderea creşte.

 

Sudarea în puncte 

 

Îmbinarea sudată prin puncte se realizează datorită trecerea curentului, prin piesele de sudat, prinse între electrozi (fig. 14a, documentare [17]), simultan cu apăsarea produsă de aceşti electrozi, fără să fie necesare nici un fel de material de adaos sau de fluxSursa de putere poate fi unul sau mai multe transformatoare sau mai nou, invertoare. Strângerea electrozilor se poate face mecanic, pneumatic sau hidraulic. Echipamentul de sudare se alege în funcţie de tehnologia de lucru şi dimensiunile elementelor sudate. Gama de echipamente se desfăşoară de la cleştii de sudare portabili (fig. 14b, documentare TELWIN), de putere mică 2 kVA şi 11 kg, până la maşini staţionare, de 630 kVA şi sute de kilograme (fig. 14c, documentare TELWIN)

Prin circuitul de sudare trece un curent de mii de amperi, care datorită efectului Joule, produce încălzirea pieselor în zona de contact (fig. 14d, documentare [16]). În acest punct de contact, materialul trece în stare plastică chiar topită. Presiunea aplicată evită apariţia microarcului electric la suprafaţa de contact şi arderea superficială a metalului.


                                                 Fig. 14

Pentru realizarea unui punct de sudură sunt necesare următoarele condiţii:

• trecerea curentului de sudare prin circuitul electric se va face după aplicarea presiunii asupra elementelor de îmbinare;
• întreruperea circuitului de sudare se va face după eliminarea presiunii aplicate.

Electrozii sunt în general din cupru sau dintr-un aliaj de cupru şi beriliu. Prin acest procedeu se pot suda o gamă largă de produse (table, bare, sârme etc.), din diferite tipuri de oţel sau alte metale, neferoase. Nucleul punctului sudat se formeazăla suprafaţa de separaţie dintre două sau mai multe piese

Distanţa d dintre punctele de sudare se determină cu relaţia:

d = (2...3) dp,

în care dp este diametrul punctului de sudură.

Regimul de sudare se stabileşte prin următorii parametrii:

• Densitatea curent de sudare [A/mm2];
• Presiunea de lucru [Pa]; 
• Timpul de trecere a curentului de sudare [s].

Se pot aplica două regimuri de sudare: regimul moale şi regimul tare.

Regimul moale se aplică la sudarea oţelurilor moi cu grosimea peste 1 mm şi este definit de următorii parametrii:

• densitatea curentului de sudare este de la 70 până la 160 A/mm2;
• presiunea de lucru este <5x105 Pa;
• timpul de sudare este cuprins între 1,5 şi s.

Regimul tare se aplică la sudarea oţelurilor inoxidabile, a aluminiului şi a aliajelor sale, a oţelurilor foarte subţiri, a altor aliaje neferoase fiind definit de următorii parametrii:

• densitatea curentului de sudare este de la 160 până la 400 A/mm2;
• presiunea de lucru este >5x105 Pa;
• timpul de sudare este cuprins între 0,02 şi 1,5 s.

 

Sudarea prin presiune în linie

Procedeul de sudare continuă (în linie) este o adaptare a sudării prin puncte de rezistenţă şi implică executarea unei serii de suduri prin puncte recurente asupra aliajelor de cupru peste care se rostogolesc rolele electrozi pentru formarea unei linii de legătură continuă şi rezistentă (fig. 15a, documentare [17]). Electrozii nu sunt deschişi între puncte. Roţile electrozi aplică o forţă constantă asupra pieselor şi se rotesc cu o viteză constantă antrenând piesele de asmblatEchipamentul de sudare continuă (fig. 15b, documentare [5]) este de regulă fix iar piesele sudate sunt mişcate între roţi. Procesul poate fi automatizat.

În principiu, sudarea în linie (fig. 15c, documentare [16]se realizează, prin trecerea unui curent electric printr-un contact metalic şi încălzirea contactului la temperaturi ridicate, însoţită de presare şi urmată de răcirea sub presiune. Sudare în linie se poate realiza în două moduri:

• în linie continuă, curentul de sudare este permanent, în general pulsatoriu, dând o serie de puncte discrete, carepoate fi continui pentru anumite aplicaţii cu viteză mare;
• în linie întreruptă, curentul de sudare este secvenţial şi se obţine prin închiderea şi deschiderea circuitului electric la anumite intervale de timp dând puncte distincte, mai mult sau mai puţin depărtate, în funcţie de viteza de rotaţie a electrozilor şi de frecvenţa şirului de impulsuri ale curentului de sudare [1].


                                            Fig. 15

Sudarea în linie se aplică în industria construcţiilor de maşini (autoturisme, autobuze, maşini de construcţii), construcţii de avioane, construcţii de material rulant (vagoane şi locomotive). Se mai foloseşte la executarea carcaselor pentru armarea betonului, în domeniul construcţiilor metalice şi pentru obiecte casnice.


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