1

4. PROCEDEE DE SUDARE ÎN ROST ÎNGUST

4.1. Necesitatea introducerii tehnicii de sudare în rost îngust.

Aceasta a rezultat din următoarele:

a) - Dezvoltarea impetuoasă a diferitelor ramuri de vârf ale industriei, ca

fabricaţia de utilaje pentru energetica nucleară sau utilaje chimice, impune utilizarea pe

scară din ce în ce mai largă a structurilor sudate executate din piese cu grosime mare.

Pentru realizarea unor asemenea structuri sudate sunt necesare procedee de sudare

adecvate, capabile să asigure îndeplinirea tuturor cerinţelor fabricaţiei respective, atât

sub aspect calitativ cât şi din punctul de vedere al eficienţei economice.

b) - Unele dezavantaje tehnice şi economice pe care le au o serie de procedee de

sudare convenţionale sau neconvenţionale cu care se poate compara, cum ar fi:

b.1. - Sudarea în baie de zgură:

- este aplicabilă numai la sudarea pe verticală a unor anumite materiale de bază;

- materialul de bază este puternic afectat de procesul de sudare (datorită încălzirii

excesive) şi necesită tratament termic de normalizare după sudare (pentru refacerea

tenacităţii la temperaturi scăzute);

b. 2. - Sudarea MIG / MAG pe verticală:

- se efectuează exclusiv în poziţie verticală;

- productivitate redusă (mai mică ca la MIG / MAG clasică)

b.3. - Sudarea sub flux cu una sau mai multe sârme:

- sudarea se poate execută numai în poziţie orizontală;

- productivitatea procedeului scade cu creşterea grosimii materialului (rostul

devine cu deschiderea relativ mare);

- aplicarea procedeului la grosimi peste 70 mm, devine neeficientă din punct de

vedere economic;

- chiar şi la grosimi mici, în cazul în care este necesară realizarea unor suduri cu

caracteristici de tenacitate bune la temperaturi scăzute, sudarea se execută în tehnica

multistrat, ceea ce limitează şi mai mult productivitatea procedeului.

b.4. - Sudarea cu fascicul de electroni:

- complexitatea şi preţul ridicat al instalaţiilor necesare;

- necesitatea asigurării unor cerinţe speciale de puritate a metalului de bază;

- dificultatea de aplicare în cazul pieselor de formă complicată şi gabarit ridicat;

- procedeul se poate utiliza exclusiv în poziţia orizontală sau orizontală pe perete

vertical.

c) - Sub aspect economic, ar fi ideală utilizarea unor procedee de sudare ce

utilizează piese cu rosturi neprelucrate, fără deschidere.

Utilizarea unor rosturi cu deschidere mică conduce la următoarele avantaje:

- consumuri mici de materiale de adaos;

- ridicarea productivităţii muncii, prin micşorarea timpului de sudare şi eliminarea

unor operaţii tehnologice suplimentare;

- scăderea riscului de apariţie a unor defecte în sudură;

- reducerea volumului operaţiilor de control şi inspecţie aferente procesului de

sudare.

2

4.2. Avantajele procedeului de sudare în rost îngust

În funcţie de procedeul de bază se disting următoarele variante principale:

- sudarea în rost îngust MIG / MAG;

- sudarea în rost îngust WIG;

- sudarea în rost îngust sub strat de flux.

Avantajele procedeului sunt următoarele:

a) - indiferent de procedeul de sudare, sudarea se realizează, de regulă, utilizând

un rost neprelucrat cu o anumită deschidere “b” sau un rost în “U” sau “V” cu o teşire a

marginilor de cca. 1 - 3o;

b) - foloseşte tehnica de sudare multistrat, cu 1 2 (mai rar 3) suduri pe fiecare

strat, ceea ce conduce la:

- pătrundere uniformă (cca. 0,5 1 mm) în pereţii laterali ai rostului;

- diluţia constantă pe întreaga grosime a sudurii, şi mai mică (cu cca. 15 - 20%)

decât în cazul altor procedee de sudare;

c) - operează cu energii liniare relativ reduse, care se asigură prin depunerea

unor treceri cu secţiune mică, folosind IS, des mici şi vs relativ ridicată. Ca urmare se

obţin următoarele efecte:

- se poate aplica şi pentru materialele sensibile la încălzire;

- rândurile succesive realizează un tratament termic al trecerilor anterioare;

- zona influenţată termic ZIT redusă, cu 50% mai mică decât în cazul sudării sub

strat de flux;

- granulaţia (ZIT) - ului este mai redusă;

- conţinut de hidrogen difuzabil mai redus, ceea ce conduce la:

- scăderea tendinţei de fisurare la rece;

- micşorarea temperaturii de preîncălzire şi a temperaturii între treceri;

- este posibilă eliminarea unor tratamente termice intermediare pentru

dehidrogenarea sudurii (ex. la oţelurile Cr - Mo).

d) - sudarea prin procedeele MIG / MAG sau WIG poate fi aplicată practic în

orice poziţie de sudare, deoarece energia liniară fiind mică, baia de metal topit are

dimensiuni reduse şi poate fi uşor stăpânită chiar şi la sudarea de poziţie;

e) - se poate efectua în hală sau pe şantier atât în variantă mecanizată sau

automatizată cât şi în variantă parţial mecanizată;

f) - grosimea maximă a sudurii nu este limitată, dar, având în vedere aplicaţiile

prezentate în literatura de specialitate, domeniul de grosimi este 20 650 mm.

4.3. Problemele specifice sudării în rost îngust

4.3.1. Forma şi dimensiunile rostului la sudare

În general se utilizează un rost neprelucrat (“I”) având o deschidere “b”,

dependentă de:

- procedeul şi tehnica de sudare (mod de depunere a straturilor, tipul capului de

sudare folosit);

- grosimea materialului.

3

În figura 4.1. sunt prezentate tipurile de rosturi indicate pentru sudarea în rost

îngust.

Figura 4. 1. Tipuri de rosturi utilizate la sudarea în rost îngust.

În tabelul 4.1. se indică orientativ, deschiderea rostului în funcţie de grosimea

materialului de bază.

Tabelul 4.1.

Grosimea materialului de bază, s

[mm]

Deschiderea rostului, b

[mm]

s < 30 10

30 < s < 75 11

75 < < 150 13

s > 150 15

O problemă importantă la sudare este menţiunea deschiderii rostului la valori de cca.

b + 1 mm pe tot parcursul sudării, datorită contracţiei termice care apare pe măsura

umplerii rostului şi care conduce la închiderea rostului şi compromiterea procesului de

sudare.

Pentru compensarea contracţiei transversale şi menţinerea rostului la valorile

recomandate, se pot aplica metodele:

- prevederea unor deschideri iniţiale mai mari decât b;

- utilizarea unor rosturi cu o prelucrare în V sau U cu o teşire b de 1 - 3o.

4.3.2. Susţinerea rădăcinii

Deoarece rostul folosit, de obicei la sudare, este de tip “I” cu o deschidere mai

mare de 6 - 8 mm, se utilizează următoarele tehnici de susţinere a primului strat de

metal depus:

a) - utilizarea unui suport de oţel, prins prin sudură de piesele de sudat (fig. 4.2.).

4

a b

Figura 4.2. Susţinerea rădăcinii pe suport din oţel.

Varianta din fig. 4.2.b. presupune o resudare din partea opusă a rădăcinii, după o

prealabilă scobire arc - aer.

b) - prin prelucrarea corespunzătoare a pieselor (fig. 4.3.).

a b

Figura 4.3. Susţinerea rădăcinii prin prelucrarea marginilor rostului.

În ambele cazuri, primul sau primele straturi (fig.4.3.b.) se depun prin procedeul

WIG, fără material de adaos, până la o înălţime suficientă, ca suport pentru sudarea în

rost îngust.

c) - cu ajutorul unui suport din cupru şi sârme în rost (fig. 4.4.).

Figura 4.4. Susţinerea rădăcinii pe suport de cupru:

1 - suport de cupru; 2 - sârme de oţel cu diametru de 2 - 3 mm.

Sârmele se introduc pentru a evita fenomenul de ardere a arcului între electrod şi

placa de cupru. Soluţia din fig. 4.4.b. este mai bună, deoarece, nu mai necesită resudarea

din partea opusă, cu sau fără o scobire prealabilă.

d) - folosirea unei perne de flux şi sârme sau electrozi înveliţi în rost, deoarece,

dacă arcul electric ajunge în contact direct cu fluxul, se produce o răscolire a acestuia.

e) - utilizarea unor suporţi ceramici sau flexibili (fibră sau vată de sticlă) şi sârme

în rost.

5

4.3.3. Tehnica de sudare

Aceasta presupune în principal din:

a) - introducerea sârmei în rost, care trebuie să conducă la:

- neatingerea accidentală a peretelui rostului;

- asigurarea unei anumite pătrunderi laterale în metalul de bază;

- o poziţionare corectă a sârmei şi fără a putea observa arcul electric.

b) - umplerea rostului, care se poate realiza în două moduri diferite şi anume:

- printr-o singură trecere pe strat;

- prin două sau trei treceri pe strat.

În general pentru sudarea în rost îngust se utilizează instalaţii de sudare care

diferă de cele clasice doar prin:

- capul de sudare, care conţine sistemul de antrenare al sârmei iar pentru

variantele MIG / MAG şi WIG şi sistemele de asigurare a protecţiei gazoase;

- sunt prevăzute cu sisteme de urmărire a rostului deoarece arcul electric nu

poate fi urmărit de operator.

Defectele care pot apare sunt:

- lipsă de topire între metalul depus şi metalul de bază;

- fisuri la cald;

- sufluri;

- incluziuni de zgură;

- crestături marginale.

4.4. Sudarea în rost îngust prin procedeul MIG / MAG

4.4.1. Consideraţii generale

În practică se utilizează diferite tehnici de sudare MIG / MAG care se deosebesc

prin modul de introducere a sârmei în rost, care influenţează:

- diametrul şi numărul electrozilor;

- forma şi dimensiunile rostului;

- tehnica de sudare;

- modul de asigurare a protecţiei gazoase.

După modul de introducere a sârmei se disting două variante de sudare:

a) - la care capul de sudare este introdus în rost;

b) - la care capul de sudare este plasat deasupra rostului.

Caracteristici ale celor două variante:

- se pot efectua cu sau fără oscilarea arcului electric;

- varianta (a) utilizează sârma de diametru redus ( 1 1,6 mm) şi energie liniară

mică;

- varianta (b) se realizează cu sârme de diametru mai mare ( 3 4 mm), ceea ce

presupune o energie liniară mai ridicată;

- se foloseşte în general sârmă plină, dar, se poate utiliza şi sârmă tubulară,

fluxul având efecte favorabile asupra suprafeţei sudurii şi a tenacităţii îmbinării;

- nu se folosesc electrozi bandă.

6

4.4.2. Parametrii regimului de sudare

Experimentările efectuate au arătat că sudarea în rost îngust este mult mai

sensibilă la modificarea parametrilor regimului de sudare datorită faptului că arcul

electric este constrâns să ardă într-un spaţiu de dimensiuni reduse (rostul) cu o convecţie

şi o pierdere de căldură prin radiaţie reduse.

În ceea ce priveşte influenţa parametrilor regimului de sudare se specifică

următoarele:

a) - Tensiunea arcului (Ua)

- prin mărirea Ua, creşte lăţimea băii de metal topit;

- la o creştere prea mare a Ua, apar defecte de tipul crestăturilor marginale şi

incluziuni din zgură;

- dacă se sudează cu tehnica spray, (preferabilă) este necesară o tensiune relativă

înaltă (arc lung), dar care poate duce la căţărarea arcului pe peretele rostului şi la

distrugerea capului de sudare;

- o trecere la arcul în scurtcircuit (short-arc), se obţine o lipsă de topire pe pereţii

laterali şi la o stropire intensivă;

- se preferă sudarea în curent pulsat deoarece:

- permite menţinerea unei treceri prin arc de tip spray;

- arcul arde stabil;

- o stropire redusă chiar la tensiuni mici;

- produce o sudură cu formă tronconică (are baza mare deasupra) dar care

se rezolvă printr-o oscilare transversală a arcului electric.

b) - Curentul de sudare (Is):

- influenţează rata depunerii, stabilitatea arcului şi geometria îmbinării sudate;

- se recomandă curenţi de sudare la valori mici pentru a opera cu energii liniare

reduse;

- prin creşterea lui Is, pătrunderea sudurii creşte mai mult decât pătrunderea

laterală, ceea ce conduce la scăderea coeficientului de formă, care trebuie să fie cca. 1,2

1,6 pentru a reduce pericolul de fisurare la cald.

c) - Viteza de sudare (vs):

- se stabileşte în corelaţie cu ceilalţi parametrii de sudare;

- mărirea vs conduce la lipsă de topire laterală;

- micşorarea vs conduce la băi topite de dimensiuni mari care curg sub arcul

electric, cauzând de asemenea lipsă de topire laterală.

d) - Tipul, modul de introducere şi debitul gazului de protecţie:

- sunt alese din considerente privind stabilitatea arcului electric, forma băii de

metal topit şi caracteristicile îmbinării sudate;

- nu se foloseşte argonul pur, deoarece, se obţine:

- un transfer eratic şi cu stropi de metal topit;

- o baie metalică de formă nefavorabilă;

- o radiaţie intensă a arcului;

- o sensibilitate ridicată pentru porozitate.

- se foloseşte un amestec Ar + CO2 (80 - 75% Ar + 20 - 25% CO2);

- debitul de gaz se alege în funcţie de grosimea componentelor şi sistemul de

protecţie utilizat.

7

4.4.3. Sudarea cu capul de sudare introdus în rost

În funcţie de mişcările pe care le execută arcul electric, deosebim următoarele

variante:

a) - sudarea fără oscilarea arcului electric (fig. 4.5.):

Figura 4.5. Principiul sudării cu capul de sudare introdus în rost: a - cu o sârmă; b- cu două sârme.

Caracteristicile variantei sunt:

- sudarea se efectuează cu sârme cu diametru mic (uzual 1,6 mm) datorită

flexibilităţii mai mari a sârmei şi a posibilităţii de a utiliza curenţii de sudare de valori

scăzute;

- baia de metal topit are dimensiuni reduse, ceea ce face posibilă aplicarea

variantei şi la sudarea de poziţie;

- se poate suda cu o sârmă (fig.4.5.a) sau cu două sârme (fig.4.5.b), aceasta din

urmă variantă are avantajul că nu produce defectul de tip lipsă de topire;

- distanţa de la port-electrod la piesă este menţinută constantă cu ajutorul unui

sistem de urmărire a rostului iar instalaţia este prevăzută cu sistem suplimentar la

antrenare a sârmei cu deformare controlată, care menţine constantă direcţia de ieşire a

electrodului din port-electrod.

b- sudarea cu oscilarea arcului electric

Figura 4. 6. Variante de sudare cu oscilarea arcului electric:

1 - role de antrenare; 2 - duză gaz; 3 - cap de sudare;

4 - sârmă electrod; 5 - traiectoria arcului.

8

Oscilarea arcului poate fi făcută în diferite moduri şi anume prin:

b.1. - pendularea transversală a capului de sudare (fig. 4.6.a);

b.2. - rotirea oscilantă a capului de sudare (fig.4. 6.b);

b.3. - deformarea corespunzătoare a sârmei de sudare (fig.4. 6.c);

b.4. - utilizarea unor sisteme de sudare împletite.

Caracteristicile principale ale acestor variante sunt:

Varianta b.1.:

- are amplitudine mică (datorită deschiderii mici a rostului) rezultând o

pătrundere laterală mică, ceea ce o face foarte puţin aplicabilă;

- s-a îmbunătăţit, în sensul că numai port-electrodul coboară în rost, capul de

sudare rămânând deasupra rostului. Frecvenţa de pendulare este de cca. 45 cicluri /

minut, amplitudinea de cca. 6 mm iar sudarea se execută în tehnica depunerii unui rând

pe strat.

Varianta b.2.:

- capul de sudare are o mişcare de rotaţie oscilatorie iar forma portelectrodului

este curbată permiţând atacul peretelui rostului sub un anumit unghi, ceea ce măreşte

pătrunderea laterală;

- foloseşte sârmă de diametru 1,6 mm, protecţie în mediu de gaz activ, CO2, debit

de gaz de cca. 110 l / min iar rotirea capului se face cu un unghi de + 60o la o frecvenţă

de 20 cicluri / min.;

- se foloseşte la sudarea unor piese cu grosime până la 500 mm, folosind rosturi

cu o deschidere b = 20 30 mm.

Varianta b.3.:

- sârma este deformată cu o placă rabatabilă şi apoi antrenată prin portelectrod;

- asigură o pătrundere laterală corespunzătoare, chiar dacă b = 7 15 mm;

- sudarea se efectuează cu sârmă de diametru 1,2 mm, folosind un amestec de

gaze 80% Ar + 20% CO2, iar frecvenţa de oscilare a arcului este de cca. 60 - 80 cicluri /

min;

- sistemul poate fi utilizat şi în tandem, folosind două sârme de sudare.

Varianta b. 4.

- electrodul este format din 2 sârme împletite iar pe măsura topirii, arcul electric

se roteşte;

- se folosesc sârme cu diametru diferit pentru a avea o rotire continuă;

- pătrunderea laterală este mai mare iar pătrunderea sudurii mai mică;

- se utilizează o sursă cu caracteristică externă căzătoare;

- se utilizează la sudarea unor piese cu grosime până la 300 mm.

4.4.4. Sudarea cu capul de sudare aflat deasupra rostului

În figura 4.7. se prezintă principiul metodei: cu capul de sudare, sistemul de

antrenare al sârmei şi sistemul de asigurare a protecţiei gazoase, deasupra rostului.

9

Figura 4.7. Principiul sudării cu capul de sudare aflat deasupra rostului.

Pentru a putea fi dirijată în rost, sârma de sudare trebuie să fie suficient de rigidă,

ceea ce impune utilizarea unor sârme cu diametrul mai mare (3 4 mm). Aceasta

reclamă un rost cu o deschidere de minim 12 mm, iar protecţia cu o singură duză de gaz.

Avantajele variantei sunt:

- fiind relativ departe de arcul electric, portelectrodul nu este puternic solicitat

termic şi electric, deci, nu este necesară răcirea cu apă şi izolarea sa;

- dispare pericolul amorsării accidentale a unui arc electric între capul de sudare

şi peretele rostului;

- permite folosirea unor instalaţii de sudare MIG / MAG clasice;

- se poate suda în curent continuu, ambele polarităţi, dar cea directă dă o

stabilitate mai bună a arcului electric;

- energia liniară utilizată este mai mare decât în varianta precedentă, ceea ce face

ca să se folosească numai în poziţia orizontală sau orizontală pe perete vertical;

- la un diametru de sârmă de 3,2 mm se recomandă următorul regim de sudare: Is

= 450 + 50 A; Ua = 30 - 37 V; vs = 40 cm / min; b = 12,7 + 1,6 mm.

- se aplică la grosimi până la 150 mm.

Productivităţile celor două variante sunt aproximativ egale, datorită secţiunii mai

mari a rostului, specifică variantei cu sârmă groasă.

4.4.5. Sudarea în rost îngust pe verticală

Schema de principiu este redată în figura 4.8.

Figura 4.8. Principiul sudării pe verticală cu portelectrodul curbat:

1 - metal depus; 2 - suporţii din Cu; 3 - tub de contact;

4 - direcţia de pendulare; 5 - direcţia de sudare; 6 - intrare gaz.

10

Sârma având diametrul de 1,2 1,6 mm, este introdusă în rost în poziţia verticală

cu ajutorul unui portelectrod curbat, răcit cu apă, izolat prin metalizare cu alumină.

Pentru susţinerea băii se folosesc patine de cupru. Sudarea se execută prin oscilarea în

rost a portelectrodului iar gazul de protecţie se introduce printr-un orificiu din patina de

răcire.

Orientativ, pentru sudarea unor table cu grosimi de 30 mm, se recomandă

următorul regim de sudare: des = 1,2 mm; Dg = 30 l / min; Is = 300 A; Ua = 34 V;

polaritate inversă; vp = 45 cm / min; vs = 5,5 cm / min; timpul de staţionare a

electrodului la extremitatea rostului este de 2 secunde.

4.5. Sudarea în rost îngust sub strat de flux

4.5.1. Consideraţii generale

Cercetările efectuate în acest domeniu au avut în vedere următoarele:

a) - înlăturarea dezavantajelor apărute la sudarea în rost îngust MIG / MAG cum

ar fi:

- necesitatea respectării unor toleranţe foarte mici ale geometriei rostului şi a

conducerii sârmei în rost;

- uzura rapidă a duzei capului de sudare datorită solicitărilor termice şi mecanice

ridicate.

b) - menţinerea avantajelor sudării sub flux (rată a depunerii ridicată, utilaj

simplu, lipsa stropilor, calitate înaltă a sudorilor);

c) - aplicarea eficientă a procedeului la grosimi în domeniul 80 300 mm;

d) - utilizarea, pe cât posibil, a instalaţiilor de sudare sub flux existente;

e) - îmbunătăţirea calităţii sudurilor;

f) - elaborarea unui proces de sudare relativ uşor, care, să nu necesite sisteme de

comandă care să se defecteze uşor.

Se utilizează instalaţii universale de sudare sub flux dotate cu un cap de sudare tip

spadă care permite introducerea sârmei în rostul îngust. Există două variante de cap de

sudare utilizate în prezent şi anume:

a) - cap de sudare fix - destinat în special sudării în tehnica depunerii unui rând pe

strat;

b) - cap de sudare articulat - folosit la sudarea în tehnica depunerii a două sau trei

rânduri pe strat.

4.5.2. Tehnologia de sudare

a) - Forma şi dimensiunile rostului:

Sudarea se realizează folosind în general rosturi neprelucrate (în I) cu o teşire spre

partea superioară, sau rosturi în U, unghiul de teşire fiind în ambele cazuri sub 2o. În

cazul unui acces din ambele părţi ale piesei, se poate alege un rost în X sau dublu U, cu

un unghi de teşire de 1 - 2o şi o înălţime a umărului de 6 - 8 mm.

11

Deschiderea rostului este limitată superior la valori ce depind de diametrul sârmei

şi curentul de sudare. În general deschiderea rostului are valori în domeniul 12 - 25 mm.

b) - Materiale pentru sudare

Acestea sunt: sârme şi fluxuri pentru sudare.

Fluxul destinat sudării în rost îngust trebuie să aibă următoarele caracteristici:

- să nu producă crestături marginile iar cusătura sa aibă un aspect neted şi

uniform;

- în timpul sudării să degaje o cantitate cât mai mică de gaze pentru a evita

apariţia suflurilor;

- procesul de sudare să nu fie sensibil la modificarea înălţimii stratului de flux;

- din punct de vedere metalurgic fluxul trebuie să compenseze participarea relativ

mică a metalului de bază la formarea sudurii;

- să fie insensibil la variaţii mici ale parametrilor de sudare, astfel încât variaţii de

+ 1 V să nu afecteze forma şi caracteristicile sudurii;

- să aibă un conţinut mai ridicat de silicaţi pentru ca detaşabilitatea zgurii să fie

mai bună.

Sârmele de sudare utilizate, sunt cele recomandate, în general, pentru sudarea sub

flux în varianta clasică, dar, având un conţinut foarte redus de impurităţi.

Se folosesc fluxuri aglomerate când se cere o detaşabilitate mai bună a zgurii şi

fluxuri topite când se doreşte o tenacitate mai bună a sudurii.

a) - Tehnica de sudare

Tehnica de depunere a rândurilor pe strat poate să fie cu unul, două sau trei

rânduri pe strat.

În cazul sudării cu o trecere pe strat, varianta cea mai eficientă din punct de

vedere economic, zgura se îndepărtează greu şi există pericolul de apariţie a

crestăturilor marginale şi al incluziunilor de zgură.

Sudarea cu mai multe rânduri pe strat, este avantajoasă din punctul de vedere al

formării cusăturii, dar presupunând un rost cu deschidere mai mare, se caracterizează

prin productivitate mai redusă şi consum mai ridicat de materiale de sudare.

Sudarea se execută exclusiv în poziţia orizontală iar în cazul unor suduri de

grosime foarte mare, piesele de sudat pot fi plasate în poziţie verticală, sudarea

realizându-se prin depunerea unor rânduri în direcţia grosimii materialului.

d) - Alegerea parametrilor de sudare

Sudarea se execută în curent continuu sau curent alternativ, alegerea tipului de

curent fiind în legătură cu fluxul utilizat.

Energia liniară se corelează cu deschiderea rostului, tehnica de sudare şi tipul

materialului de bază. La o sârmă cu diametru de 4 mm şi un curent de 600 A (limitat de

materialul de bază) în cazul sudării cu două treceri pe strat deschiderea maximă a

rostului poate fi de 18 mm.

Din punct de vedere tehnologic, o atenţie deosebită trebuie acordată sudării

primei treceri. Aceasta este puternic diluată de metalul de bază şi, ca urmare, va avea în

cazul sudării oţelurilor carbon şi slab aliate, un conţinut ridicat de carbon. În acelaşi

timp, coeficientul de formă al acestei suduri este nefavorabil, având o valoare prea mică.

Ca atare, la rădăcină creşte riscul de fisurare şi în acelaşi timp se produce o scădere a

ductilităţii materialului. Pentru a evita urmări negative, este necesară alegerea

parametrilor de sudare astfel încât pătrunderea să fie mică, recomandându-se, în unele

cazuri, scobirea rădăcinii şi resudarea din partea opusă.

12

4.6. Sudarea în rost îngust prin procedeul WIG

4.6.1. Generalităţi

Sudarea în rost îngust prin procedeul WIG este aplicată mai puţin, datorită

productivităţii reduse. Totuşi, în anumite domenii, această tehnică de sudare, s-a impus

ca urmare a calităţii deosebite a sudurilor produse.

Caracteristicile principale ale variantei sunt:

- în funcţie de modul de deplasare a arcului electric sudarea se poate realiza cu

sau fără oscilarea acestuia;

- de regulă, capul de sudare, cuprinzând portelectrodul precum şi sistemul de

asigurare a protecţiei gazoase, este introdus în rostul de sudare;

- sudarea se execută cu sau fără sârmă de adaos. Introducerea acesteia se face, fie

înaintea, fie după electrodul nefuzibil în sensul de sudare;

- productivitatea procedeului poate fi crescută prin utilizarea unei sârme auxiliare

caldă (fig.4.9.);

Figura 4.9. Alimentarea cu sârmă auxiliară caldă:

1 - cap de sudare; 2 - electrod nefuzibil;

3 - material de adaos; 4 - direcţia de sudare.

- cel mai des se utilizează un rost neprelucrat, având o deschidere de 6 - 8 mm;

- sistemul de protecţie cu gaz, este asemănător celui utilizat la varianta MIG /

MAG în rost îngust iar modul de realizare a protecţiei depinde de poziţia capului de

sudare;

- pentru a feri locul sudării de curenţi de aer, care pot compromite nivelul

protecţiei cu gaz, se pot folosi corturi din material plastic, cu care, se acoperă locul de

sudare.

4.6.2. Variante de sudare

În funcţie de mişcările pe care le execută arcul electric deosebim următoarele

variante:

a) - sudarea fără oscilarea arcului electric, cu următoarele caracteristici:

- principiul, asemănător cu cel al variantei corespunzătoare de sudare MIG /

MAG;

- capul de sudare poate fi introdus în rost (când are o formă lamelară) sau poate fi

plasat deasupra rostului;

- sârma de sudare are un diametru de 0,8 2,5 mm;.

13

- pentru a asigura topirea simultană a ambelor margini ale rostului, este necesară,

utilizarea unor rosturi cu deschideri foarte mici (6 7 mm) sau a tehnicii de sudare cu

curent pulsat.

b) - sudarea cu oscilarea arcului electric;

Oscilarea arcului electric poate fi realizată în diferite moduri şi anume prin:

- pendularea transversală a capului de sudare;

- rotirea oscilantă a capului de sudare;

- deflexia magnetică a arcului electric.

4.7. Sudarea în rost îngust cu arce gemene

4.7.1. Consideraţii generale

La sudarea tablelor groase este de dorit să se reducă pe cât posibil volumul

metalului depus din motive atât tehnologice cât şi economice. Prin aceasta, căldura

totală introdusă în metalul de bază este minimizată, cu consecinţe considerabile pentru

costurile energiei. Se realizează în acelaşi timp o economie de materiale de adaos şi o

creştere a productivităţii, datorită numărului scăzut de treceri.

În ultimul timp, procedeele de sudare în rost îngust s-au dezvoltat considerabil

(atât cele cu protecţie gazoasă, cât şi cele cu arc înecat).

Una dintre cele mai importante probleme ale sudării în rost îngust cu arc înecat

este realizarea unei traiectorii precise a capului de sudare de-a lungul îmbinării.

Când distanţa dintre sârma electrod şi muchia tablei este prea mică, este posibil ca

rostul să nu se umple complet cu metal de adaos topit şi să apară incluziuni de zgură. În

cazul în care această distanţă este prea mare, nu se va realiza fuziunea dintre metalul de

bază şi metalul de adaos.

Figura 4.10. Influenţa curentului de sudare asupra ratei depunerii.

14

Figura 4.11. Dispunerea sârmelor pentru sudarea în rost îngust cu arce gemene. H - distanţa electrod - piesă; x - distanţa

cap de sudare - flancuri; xI - v. secţiunea A - B; yI - v. secţiunea A - B; R - raza traiectoriei picăturilor; α - unghiul de

rotaţie a capului de sudare; S - deschiderea rostului; b - lăţimea cordonului; h - înălţimea cordonului; e - pătrunderea

laterală.

Figura 4.12. Cap de sudare pentru sudarea în rost îngust.

O altă problemă a sudării în rost îngust este aceea că orice neregularitate a

geometriei marginilor face dificilă eliminarea zgurii în afara rostului. În plus defectele

de prelucrare a marginilor sau de sudare, măresc costul sudării.

4.7.2. Tehnica de sudare

Una dintre cele mai importante trăsături ale sudării în rost îngust cu arce gemene

este creşterea ratei de topire pentru acelaşi curent de sudare ca la sudarea normală (fig.

4.10).

În plus sudarea cu această variantă are drept rezultat o cusătură cu o formă mai

plată şi un bun transfer de căldură şi material de adaos pe faţa peretelui rostului.

Deasemenea folosirea sârmei subţiri permite folosirea mai multor capete de

sudare, precum şi o accesibilitate corespunzătoare în rosturile înguste.

Primul electrod (electrodul conducător) arde în partea inferioară a sudurii, iar

electrodul condus este direcţionat către faţa peretelui rostului (fig.4.11.). Se realizează

astfel sudura cu 2 treceri pe strat. Se poate realiza sudura şi direcţionând cei 2 electrozi

către flancurile rostului.

Figura 4.12. prezintă schema capului de sudare cu mecanism foarte simplu ce

reglează deflexia sârmei. Aceasta constă din numai 3 elemente şi permite poziţionarea

15

vârfului electrodului la o anumită distanţă în raport cu faţa peretelui. Cu acelaşi sistem

este posibil să se compenseze uzura elementelor cilindrice de contact din mecanismul

care ghidează sârma electrod.

4.7.3. Conducerea capului de sudare

Standardele internaţionale cer să fie posibilă reproducerea cu exactitate a

traseului vârfului electrodului deoarece sudurile lungi şi tablele de grosime mare pot

conduce la schimbări în geometria rostului ca şi în geometria structurii sudate.

În cazul sudării cu arce gemene, un control vizual al băii de metal topit nu este

posibil.

În consecinţă, sistemele de conducere a capului de sudare cu senzori tactili sunt

aplicate folosind traductoare inductive sau capacitive. Toate sistemele sunt caracterizate

printr-o separaţie fizică a punctului de măsurare faţă de cel de sudare. Astfel de sisteme

nu pot recunoaşte de exemplu o schimbare în forma tablei (îndoitură, curbură, etc.).

O altă metodă de prevenire a apariţiei defectelor este micşorarea toleranţelor la

pregătirea rosturilor.

În prezent sunt folosite sârme electrod cu e = 3 5 mm ce necesită un arzător

mare şi stabil. În plus este necesară a mare precizie a mecanismului de îndreptare a

sârmei.

Cele 2 sârme subţiri sunt folosite pentru a scana rostul prin intermediul celor 2

arce. Parametrii procesului sunt direct folosiţi pentru controlul arcului fără alt senzor

extern. În consecinţă, sistemul lucrează fără nici o eroare a capului de sudare.

Curentul de sudare provine de la o sursă de curent continuu cu caracteristică

rigidă, iar cele 2 sârme sunt izolate una de cealaltă.

Controlul se bazează pe evoluţia Is în electrodul conducător ce arde în partea

inferioară a rostului. Comparând valorile măsurate cu un set de valori de referinţă, este

generat de un semnal de corecţie pentru modificarea poziţiei electrodului. Când se

aplică acest impuls, este garantată o sincronizare şi o continuă alimentare a celor 2

sârme electrod. Variaţiile va şi Is pot cauza schimbări necontrolabile ale arcului cu efecte

negative asupra calităţii sudurii.

4.7.4. Tehnica de sudare cu o singură trecere pe strat.

Din punct de vedere economic este avantajos să se reducă volumul rostului şi în

consecinţă să se sudeze cu o trecere pe strat, dacă aceasta nu generează probleme la

detaşarea zgurii. Când se topesc simultan ambele feţe ale pereţilor rostului, zgura se

lipeşte de aceasta, fiind foarte greu de eliminat.

În acest sens, se folosesc tot mai mult fluxuri înalt bazice ce conduc la o puternică

contracţie termică a zgurii.

Tehnica sudării cu arce gemene necesită de asemenea fluxuri specifice sudării în

rost îngust (flux înalt bazic). Este necesar să se garanteze o deschidere a rostului de 2 -

4o pentru a permite eliminarea zgurii.

16

La acest tip de flux, distanţa dintre feţele pereţilor şi vârful electrodului trebuie

menţinută în intervalul 2 3 mm.

Forma îmbinării poate fi şi concavă, dar în general este dreaptă şi chiar convexă,

obţinându-se o mică zonă de contact între pereţii rostului şi crusta de zgură. În acelaşi

timp, riscul fisurării la cald pe linia de centru a sudurii este scăzut.

În comparaţie cu sudarea cu o sârmă, sudarea cu arce gemene nu necesită o prea

mare creştere a cantităţii de căldură, odată cu modificarea dimensiunilor rostului. Pentru

obţinerea unei penetrări suficiente a suprafeţei peretelui este necesar şi să adopte poziţia

electrodului cea mai avantajoasă (mărirea distanţei dintre electrozi odată cu lăţirea

rostului).

Proprietăţi de rezistenţă uniforme pentru toată grosimea pot fi garantate pentru o

deschidere a rostului de 20 mm, când se obţine o sudură cu un înalt grad de finisare a

granulaţiei.

4.8. Aplicaţii ale sudării în rost îngust

Datorită avantajelor sale, sudarea în rost îngust, îşi găseşte aplicaţii la realizarea

structurilor sudate cu grosimi de 20 - 650 mm din următoarele domenii industriale:

- fabricaţia recipienţilor sub presiune, destinaţi centralelor nuclearo-electrice şi

utilajelor chimice;

- fabricaţia diferitelor structuri de mari dimensiuni din construcţia de maşini ca:

batiuri, piese, corpuri de motoare, arbori cotiţi, etc.;

- fabricaţia construcţiilor navale ca: platforme marine sau structuri de nave;

- fabricaţia, pe şantier, a unor structuri metalice pentru construcţii civile (piloni,

stâlpi, poduri).

Din punct de vedere al aplicabilităţii procedeelor folosite se precizează că:

- sudarea MIG / MAG are ponderea cea mai mare;

- sudarea sub strat de flux se aplică mai rar şi în special pentru grosimi foarte

mari (400 - 650 mm);

- sudarea WIG se utilizează în general numai pentru sudarea conductelor sau

depunerea primului strat;

Sub aspectul materialelor de bază, sudarea în rost se aplică la:

- oţelurile slab aliate de rezistenţă mare;

- mai rar la oţelurile aliate, aliaje de aluminiu şi titan.

În figura 4.13 sunt redate câteva exemple de structuri sudate realizate prin

procedeele de sudare în rost îngust.

a) - sudarea axului unui generator de 250 MVA;

b) - sudarea structurii metalice a construcţiilor;

c) - sudarea structurii metalice a batiurilor de presă.

În toate cazurile sudarea se execută prin procedeul MIG / MAG şi conduce la

reducerea consumului de materiale, energie şi manoperă cu 40% faţă de sudarea MIG /

MAG clasică.

17

a. b.

c. d.

Figura 4.13. Aplicaţii ale sudării în rost îngust.